(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する吐出口と、前記吐出口に液体を供給する供給流路とを有する流路ユニットと、
第１電極と、圧電層と、前記第１電極との間に前記圧電層を挟む第２電極とを有し、前記第１電極及び第２電極間に駆動信号が印加されると、前記圧電層が変形して前記供給流路内の液体にエネルギーを付与する圧電アクチュエータと、
基準電圧値に応じた電圧値を有する駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
前記駆動信号生成手段が生成した駆動信号を前記第１電極及び第２電極間に印加する駆動手段と、
前記基準電圧値を更新する電圧値更新手段と、
前記電圧値更新手段が前記基準電圧値を更新する時間間隔を設定する間隔設定手段とを備えており、
前記電圧値更新手段は、前記基準電圧値を前回更新した時点からの前記第１電極及び第２電極間に電圧が印加された累積時間が、前記間隔設定手段が設定した前記時間間隔に達した場合に、前記基準電圧値を大きい値に更新し、
前記間隔設定手段は、前記電圧値更新手段が前記基準電圧値を更新した場合に、当該更新された基準電圧値に基づいて前記時間間隔を小さい間隔に変更することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
温度を検出する温度検出手段をさらに備えており、
前記駆動信号生成手段が、補正された前記基準電圧値に応じた前記電圧値であって、前記温度検出手段が検出した温度が低いほど大きい前記電圧値を有する前記駆動信号を生成し、
前記間隔設定手段は、前記基準電圧値を前回更新した時点からの温度の時間に関する平均値と温度の最高値及び温度の最低値の中央値とのいずれかに基づいて、補正された前記基準電圧値に対応した前記時間間隔を設定し、前記累積時間が当該設定された時間間隔に達した場合に、前記電圧値更新手段が前記基準電圧値を大きい値に更新すると共に、前記間隔設定手段が当該更新された基準電圧値に基づいて前記時間間隔を小さい間隔に変更することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記電圧値更新手段が前記基準電圧値を更新する際の前記基準電圧値の変化幅が一定であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記変化幅が、前記電圧値更新手段が更新可能な最小限の大きさであることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記変化幅が、前記電圧値更新手段が更新可能な最小限の大きさより大きいことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
先の更新直後の前記基準電圧値に対応した前記圧電層の変形量は、これに続いて更新された直後の前記基準電圧値に対応した前記変形量とほぼ同じであると共に、更新直前の前記基準電圧値に対応した前記変形量と更新直後の前記基準電圧値に対応した前記変形量との差は、前記基準電圧値の更新ごとにほぼ同じであることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記駆動手段が、
前記吐出口から液体を吐出させてから次に液体を吐出させるまでの期間には、前記第１電極及び第２電極間の電圧を一定の電圧値に保持し、前記吐出口から液体を吐出させる際には、前記駆動信号の印加により、前記第１電極及び第２電極間の電圧を一旦ゼロとした後に前記一定の電圧値に戻すことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電層を挟む電極を有する圧電アクチュエータを備えた液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電層に電界を印加して変形させ、これにより供給流路内のインク等の液体にエネルギーを付与する圧電素子（アクチュエータ）が知られている。特許文献１では、このような圧電素子の経時的特性劣化によって生じる液滴吐出量の変動を抑制するため、液滴の吐出回数に応じて駆動信号の電圧を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−６６９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者による知見では、圧電アクチュエータの劣化の程度は、（１）圧電層に電界がかけられた累積時間と、（２）かけられた電界の強度とに依存する。したがって、駆動電極に印加する電圧を大きい値に更新していくと、それによって圧電層にかけられる電界強度も大きくなるため、劣化も速くなっていく。このことを考慮しないと、電圧の更新が適切なタイミングでなされず、圧電層の劣化に追随できないおそれがある。上記特許文献１では、これらの点が全く考慮されていない。
【０００５】
本発明の目的は、駆動信号の電圧値の変更において圧電層の劣化の速さが変動することを考慮した液体吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の観点によると、液体吐出装置は、液体を吐出する吐出口と、前記吐出口に液体を供給する供給流路とを有する流路ユニットと、第１電極と、圧電層と、前記第１電極との間に前記圧電層を挟む第２電極とを有し、前記第１電極及び第２電極間に駆動信号が印加されると、前記圧電層が変形して前記供給流路内の液体にエネルギーを付与する圧電アクチュエータと、基準電圧値に応じた電圧値を有する駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、前記駆動信号生成手段が生成した駆動信号を前記第１電極及び第２電極間に印加する駆動手段と、前記基準電圧値を更新する電圧値更新手段と、前記電圧値更新手段が前記基準電圧値を更新する時間間隔を設定する間隔設定手段とを備えており、前記電圧値更新手段は、前記基準電圧値を前回更新した時点からの前記第１電極及び第２電極間に電圧が印加された累積時間が、前記間隔設定手段が設定した前記時間間隔に達した場合に、前記基準電圧値を大きい値に更新し、前記間隔設定手段は、前記電圧値更新手段が前記基準電圧値を更新した場合に、当該更新された基準電圧値に基づいて前記時間間隔を小さい間隔に変更する。
【０００７】
本発明の観点によると、電圧が印加された累積時間が、間隔設定手段が設定した時間間隔に到達すれば、電圧値更新手段が基準電圧値を更新する。一方、間隔設定手段は、基準電圧値が更新されると、時間間隔を小さい間隔に変更する。したがって、電圧が印加された累積時間に関する更新間隔が短くなるので、圧電層の劣化が速くなっていくのに追随して基準電圧値を適切に更新していくことができる。
【０００８】
また、本発明においては、温度を検出する温度検出手段をさらに備えており、前記駆動信号生成手段が、補正された前記基準電圧値に応じた前記電圧値であって、前記温度検出手段が検出した温度が低いほど大きい前記電圧値を有する前記駆動信号を生成し、前記間隔設定手段は、前記基準電圧値を前回更新した時点からの温度の時間に関する平均値と温度の最高値及び温度の最低値の中央値とのいずれかに基づいて、補正された前記基準電圧値に対応した前記時間間隔を設定し、前記累積時間が当該設定された時間間隔に達した場合に、前記電圧値更新手段が前記基準電圧値を大きい値に更新すると共に、前記間隔設定手段が当該更新された基準電圧値に基づいて前記時間間隔を小さい間隔に変更することが好ましい。環境温度が低くなるほどインク等の液体の粘度が高くなるため、環境温度が高いときと比べて駆動信号の電圧値を大きくしないと、吐出口から吐出される液体の量を一定に保持できない。そこで、駆動信号生成手段が、温度に応じて基準電圧値を補正した電圧値を有する駆動信号を生成する。これにより、吐出口からの液体の吐出量が変動するのを抑制できる。
【０００９】
一方、このように駆動信号の大きさを環境温度に応じて補正すると、圧電層の劣化の速さも変動する。そこで、間隔設定手段が、前回の更新時からの平均温度等に基づいて、基準電圧値の補正値に対応した時間間隔を設定する。したがって、環境温度に応じて駆動信号の電圧値が補正される場合にも、圧電層の劣化に追随した適切な頻度で基準電圧値が更新される。
【００１０】
また、本発明においては、前記電圧値更新手段が前記基準電圧値を更新する際の前記基準電圧値の変化幅が一定であることが好ましい。これによると、基準電圧値を更新するときの変化幅が一定であるので、簡易な構成で電圧値を更新することができる。
【００１１】
また、本発明においては、前記変化幅が、前記電圧値更新手段が更新可能な最小限の大きさであってもよい。これによると、更新可能な最小限の大きさで電圧値を更新していくので、圧電層の劣化が進行していくのに細かく追随することができる。
【００１２】
また、本発明においては、前記変化幅が、前記電圧値更新手段が更新可能な最小限の大きさより大きくてもよい。これによると、制御の数を減らし、簡易な構成で電圧値を更新する構成を実現できる。
【００１３】
また、本発明においては、先の更新直後の前記基準電圧値に対応した前記圧電層の変形量は、これに続いて更新された直後の前記基準電圧値に対応した前記変形量とほぼ同じであると共に、更新直前の前記基準電圧値に対応した前記変形量と更新直後の前記基準電圧値に対応した前記変形量との差は、前記基準電圧値の更新ごとにほぼ同じであってもよい。これによると、圧電層の変形量の変化幅がほぼ一定になるように基準電圧値を更新するので、画像形成の品質が一定の範囲に保たれる。
【００１４】
また、本発明においては、前記駆動手段が、前記吐出口から液体を吐出させてから次に液体を吐出させるまでの期間には、前記第１電極及び第２電極間の電圧を一定の電圧値に保持し、前記吐出口から液体を吐出させる際には、前記駆動信号の印加により、前記第１電極及び第２電極間の電圧を一旦ゼロとした後に前記一定の電圧値に戻してもよい。この場合、液体吐出の間に圧電層に電界が掛けられ続けるため、圧電層が劣化しやすい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、電圧が印加された累積時間が、間隔設定手段が設定した時間間隔に到達すれば、電圧値更新手段が基準電圧値を更新する。一方、間隔設定手段は、基準電圧値が更新されると、時間間隔を小さい間隔に変更する。したがって、電圧が印加された累積時間に関する更新間隔が短くなるので、圧電層の劣化が速くなっていくのに追随して基準電圧値を適切に更新していくことができる
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドが適用されるインクジェットプリンタの内部構造を示す概略側面図である。
【図２】図１のインクジェットヘッドの下部構造を構成する流路ユニットの平面図である。
【図３】図２の二点鎖線ＩＩＩの範囲の拡大図である。
【図４】図４の流路ユニットにおけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図５（ａ）は図４のアクチュエータユニット付近の拡大図である。図５（ｂ）は個別電極及びランドの平面図である。
【図６】制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】個別電極に供給される駆動信号を示すグラフである。
【図８】図８（ａ）は、圧電層に電界を印加した累積時間と圧電層の変形量との関係を模式的に示すグラフである。図８（ｂ）は、プリンタの電源をオンにしてからオフにするまでの装置の状態を示すタイミングチャートである。
【図９】基準電圧を更新する処理の一連の工程を示すフローチャートである。
【図１０】図１０（ａ）は、図９に示す処理を実行した場合に圧電層の変形量がどのように変動するかを示すグラフである。図１０（ｂ）は、更新の条件を変更した変形例において圧電層の変形量がどのように変動するかを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
先ず、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッド２が適用されるインクジェット式プリンタ１の全体構成について説明する。
【００１９】
プリンタ１は、直方体形状の筐体１ａを有する。筐体１ａの天板上部には、排紙部３１が設けられている。以下の説明上、筐体１ａの内部空間を上から順に空間Ａ，Ｂ，Ｃと区分する。空間Ａ及びＢは、排紙部３１に連なる用紙搬送経路が形成された空間である。空間Ａでは、用紙Ｐの搬送と用紙Ｐへの画像の記録が行われる。空間Ｂでは、給紙に係る動作が行われる。空間Ｃには、インク供給源としてのインクカートリッジ４０が収容されている。
【００２０】
空間Ａには、４つのインクジェットヘッド２（以下、ヘッド２）、用紙Ｐを搬送する搬送ユニット２１、用紙Ｐをガイドするガイドユニット等が配置されている。空間Ａ内には、これらの機構を含めたプリンタ１各部の動作を制御して、プリンタ１全体の動作を司る制御部１００が配置されている。また、プリンタ１内の環境温度を検出する温度センサ１４０（温度検出手段）が設置されている。
【００２１】
制御部１００は、外部から供給された画像データに基づいて、用紙Ｐに画像が記録されるよう、記録に係わる準備動作、用紙Ｐの供給・搬送・排出動作、用紙Ｐの搬送に同期したインク吐出動作等を制御する。
【００２２】
制御部１００は、演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）に加えて、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory：不揮発性ＲＡＭを含む）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit ）、Ｉ／Ｆ（Interface）、Ｉ／Ｏ（Input/Output Port）等を有する。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。ＲＡＭには、プログラム実行時に必要なデータ（例えば画像データ）が一時的に記憶される。ＡＳＩＣでは、画像データの書き換え、並び替え等（信号処理や画像処理）が行われる。Ｉ／Ｆは、上位装置とのデータ送受信を行う。Ｉ／Ｏは、各種センサの検出信号の入力／出力を行う。後述の図６に示す制御系の構成は、これらのハードウェアやＲＯＭ等に格納されたソフトウェアが互いに協働することにより構築されている。あるいは、図６に示す機能部の機能に特化した専用回路等が適宜設けられていてもよい。
【００２３】
各ヘッド２は、主走査方向に長尺な略直方体形状のラインヘッドである。４つのヘッド２は、副走査方向に所定ピッチで並び、ヘッドフレーム３を介して筐体１ａに支持されている。ヘッド２は、流路ユニット１２及び８つのアクチュエータユニット１２０（図２参照）を含む。画像記録に際して、４つのヘッド２の下面（吐出面２ａ）からはそれぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのインクが吐出される。ヘッド２のより具体的な構成は、後に詳述する。
【００２４】
搬送ユニット２１は、図１に示すように、ベルトローラ６，７及び両ローラ６，７間に巻回されたエンドレスの搬送ベルト８に加え、搬送ベルト８の外側に配置されたニップローラ４及び剥離プレート５、搬送ベルト８の内側に配置されたプラテン９等を有する。
【００２５】
ベルトローラ７は、駆動ローラであって、搬送モータ１９の駆動により回転し、図１中時計回りに回転する。ベルトローラ７の回転に伴い、搬送ベルト８が図１中の太矢印方向に走行する。ベルトローラ６は、従動ローラであって、搬送ベルト８が走行するのに伴って、図１中時計回りに回転する。ニップローラ４は、ベルトローラ６に対向配置され、上流側ガイド部（後述）から供給された用紙Ｐを搬送ベルト８の外周面８ａに押さえつける。剥離プレート５は、ベルトローラ７に対向配置され、用紙Ｐを外周面８ａから剥離して下流側ガイド部（後述）へと導く。プラテン９は、４つのヘッド２に対向配置され、搬送ベルト８のループ上部を内側から支える。これにより、外周面８ａとヘッド２の吐出面２ａとの間に、画像記録に適した所定の間隙が形成される。
【００２６】
ガイドユニットは、搬送ユニット２１を挟んで配置された、上流側ガイド部及び下流側ガイド部を含む。上流側ガイド部は、２つのガイド２７ａ，２７ｂ及び一対の送りローラ２６を有し、給紙ユニット１ｂ（後述）と搬送ユニット２１とを繋ぐ。下流側ガイド部は、２つのガイド２９ａ，２９ｂ及び二対の送りローラ２８を有し、搬送ユニット２１と排紙部３１とを繋ぐ。
【００２７】
空間Ｂには、給紙ユニット１ｂが配置されている。給紙ユニット１ｂは、給紙トレイ２３及び給紙ローラ２５を有し、給紙トレイ２３が筐体１ａに対して着脱可能である。給紙トレイ２３は、上方に開口する箱であり、複数種類のサイズの用紙Ｐを収納する。給紙ローラ２５は、給紙トレイ２３内で最も上方にある用紙Ｐを送り出し、上流側ガイド部に供給する。
【００２８】
空間Ａ及びＢには、上述のように、給紙ユニット１ｂから搬送ユニット２１を介して排紙部３１に至る用紙搬送経路が形成されている。制御部１００が記録指令に基づいて給紙ローラ２５、送りローラ２６、２８、搬送モータ１９等を駆動すると、給紙トレイ２３から用紙Ｐが送り出される。用紙Ｐは、送りローラ２６によって、搬送ユニット２１に供給される。用紙Ｐが各ヘッド２の真下を副走査方向に通過する際、各吐出面２ａからインクが吐出されて、用紙Ｐ上にカラー画像が記録される。用紙Ｐは、その後剥離プレート５により剥離され、２つの送りローラ２８によって上方に搬送される。さらに用紙Ｐは、上方の開口３０から排紙部３１に排出される。
【００２９】
なお、副走査方向とは、搬送ユニット２１による用紙Ｐの搬送方向と平行な方向であり、主走査方向とは、水平面に平行且つ副走査方向に直交する方向である。
【００３０】
空間Ｃには、インクユニット１ｃが筐体１ａに対して着脱可能に配置されている。インクユニット１ｃは、カートリッジトレイ３５、及び、トレイ３５内に並ぶ４つのカートリッジ４０を有する。各カートリッジ４０は、インクチューブを介して、対応するヘッド２にインクを供給する。
【００３１】
次に、図２〜図５を参照し、ヘッド２の構成についてより詳細に説明する。なお、図３では、アクチュエータユニット１２０の下側にあって点線で示すべき圧力室１６及びアパーチャ１５を実線で示している。
【００３２】
ヘッド２は、インクのリザーバとして機能する上部構造体と、上部構造体からのインクが供給される下部構造体とを有している。上部構造体には、カートリッジ４０から供給されたインクが収容される。下部構造体は、図２に示すように、流路ユニット１２、及び、アクチュエータユニット１２０を有している。
【００３３】
流路ユニット１２は、図４に示すように、略同一サイズの矩形状の９枚の金属プレート１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ，１２ｉを互いに接着した積層体である。流路ユニット１２の上面１２ｘには、図２に示すように、開口１２ｙが形成されている。上部構造体からのインクは、開口１２ｙを通じて流路ユニット１２内へと流れ込む。内部には、開口１２ｙから吐出口１４ａに繋がるインク流路が形成されている。当該インク流路は、図２〜図４に示すように、開口１２ｙを一端とするマニホールド流路１３、マニホールド流路１３から分岐した副マニホールド流路１３ａ、及び、副マニホールド流路１３ａの出口から圧力室１６を介して吐出口１４ａに至る個別インク流路１４を含む。
【００３４】
個別インク流路１４は、吐出口１４ａごとに形成されており、図４に示すように、流路抵抗を調整するための絞りを含む。圧力室１６は、上面１２ｘに開口し、平面視台形領域を占める圧力室群を構成し、吐出口１４ａは、下面（吐出面２ａ）に開口し、平面視台形領域を占める。両台形領域は８組あり、それぞれ流路ユニットの厚み方向に対向している。
【００３５】
アクチュエータユニット１２０は、図２に示すように、それぞれ台形の平面形状を有し、上面１２ｘにおいて２列の千鳥状に配置されている。各アクチュエータユニット１２０は、図３に示すように、圧力室群の占める台形領域上に配置されている。
【００３６】
アクチュエータユニット１２０には、制御部１００からの制御指令に基づいてドライバＩＣ１３２（駆動手段）から駆動信号が供給される。アクチュエータユニット１２０と制御部１００とは、ドライバＩＣ１３２が実装された平型柔軟基板（ＦＰＣ１３１）によって接続されている。ここでは、ＦＰＣ１３１が、アクチュエータユニット１２０毎に設けられている。
【００３７】
次に、図５を参照し、アクチュエータユニット１２０の構成についてより詳細に説明する。
【００３８】
アクチュエータユニット１２０は、図５（ａ）に示すように、上から順に、個別電極１２３、圧電層１２１、共通電極１２４及び圧電層１２２が流路ユニット１２の上面１２ｘに積層された積層体である。なお、個別電極１２３及び共通電極１２４が、本発明における第１及び第２の電極と順不同に対応する。１つのアクチュエータユニット１２０は、１つの圧力室群全体に跨って配置されている。
【００３９】
圧電層１２１及び１２２は、平面視で、互いに同一の大きさ及び形状を有し、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系セラミックスのシート状部材である。このうち、圧電層１２１は、積層体の積層方向に分極されている。圧電層１２１及び１２２の厚みは、いずれも１５μｍである。
【００４０】
個別電極１２３及び共通電極１２４は、いずれもＡｕ（金）からなり、ほぼ１μｍの厚みを有する。個別電極１２３は、圧力室１６に対向して配置されている。各個別電極１２３は、図５（ｂ）に示すように、主部１２３ａ及び延出部１２３ｂから構成されている。主部１２３ａは、平面視において圧力室１６と相似な菱形形状を有し、圧力室１６より一回り小さい。延出部１２３ｂは、主部１２３ａの鋭角部から延出されて、先端が圧力室１６の外側でランド１２６に接続する。共通電極１２４は、圧電層１２２の上面全体に亘って形成されている。共通電極１２４は、接地され、グランド電位に保持されている。
【００４１】
ランド１２６は、円柱状(高さ:１０μｍ、直径:１３０μｍ)であり、Ａｇ−Ｐｄ(銀パラジウム)からなる。各ランド１２６は、ＦＰＣ１３１によって、ドライバＩＣ１３２の出力端子とそれぞれ接続され、駆動信号が選択的に供給される。
【００４２】
アクチュエータユニット１２０は、ドライバＩＣ１３２から駆動信号が供給されると、以下の通り圧力室１６内のインクに圧力を印加する。駆動信号は、ランド１２６を介して、個別電極１２３に供給される。このとき、圧電層１２１の両電極１２３、１２４で挟まれた部分は、分極方向に電界が発生し、これと直交する方向(面方向)に縮む。一方、圧電層１２２は、自発的に変形しないので、圧電層１２１との間で歪み差が生じる。この歪み差により、個別電極１２３と圧力室１６とで挟まれた部分（アクチュエータ１２０ａ）が、圧力室１６に向かって突出する。このユニモルフ変形は、個別電極１２３毎に可能である。ユニモルフ変形により、圧力室１６内のインクが加圧され（吐出エネルギーが付与）されると、吐出口１４ａからインク滴が吐出する。このように、アクチュエータユニット１２０には、圧力室１６と同数のアクチュエータ１２０ａが作り込まれている。 
【００４３】
次に、駆動信号について、図６、図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照しつつ具体的に説明する。制御部１００は、図６に示すように、駆動信号生成部１１１（駆動信号生成手段）、供給制御部１１４、波形記憶部１１２、基準電圧記憶部１１３を有し、これらが協働して駆動信号の生成・供給を行う。駆動信号は、グランド電位に対して基準電位Ｖ０（＞０）を通常の電位とし、単位時間内に１又は複数の方形パルスを含む。アクチュエータ１２０ａは、各方形パルスに対応して、圧力室１６内のインクを加圧する。なお、単位時間とは１印字周期であって、形成される画像の解像度に対応した単位距離を、用紙Ｐが搬送されるのに要する時間に相当する。
【００４４】
波形記憶部１１２は、駆動信号の信号波形であって、１印字周期における各方形パルスの繰り出しの形態（パターン）を記憶する。各方形パルスは、それぞれが単位のパルス高と所定のパルス幅を持ち、正電位からグランド電位となった後に所定時間を介して正電位に戻るパルス情報として記憶される。繰り出しの形態は、１印字周期で吐出されるインク滴量に応じて、複数種類有る。基準電圧記憶部１１３は、駆動信号の通常電圧となる基準電位（グランド電位に対する電位差）Ｖ０を記憶する。
【００４５】
駆動信号生成部１１１は、画像データに基づいて、１印字周期毎の駆動信号を生成する。このとき、波形記憶部１１２から繰り出し形態が選択され、通常電位として基準電圧記憶部１１３の基準電位Ｖ０が設定される。図７（ａ）は、駆動信号の一例である。図中、電圧Ｖ（＞０）は基準電位Ｖ０に相当し、電圧０はグランド電位に相当する。駆動信号生成部１１１は、図７（ａ）に示すように、インクを吐出しない期間（スタンバイ期間）にも、方形パルス間の期間（通常電位となる期間）と同様に、基準電位Ｖ０を出力する。
【００４６】
供給制御部１１４は、画像データに基づいて、１印字周期毎の供給指示信号を生成する。供給指示信号は、駆動信号の供給対象となるアクチュエータ１２０ａと供給タイミング（印字周期）を指示する。 １印字周期毎に、供給指示信号がドライバＩＣ１３２に供給され、ドライバＩＣ１３２からは、供給指示信号で指示されたアクチュエータ１２０ａに駆動信号が供給される。アクチュエータ１２０ａは、選択的に駆動されることになる。
【００４７】
駆動信号が供給されたとき、アクチュエータ１２０ａの動作は、次の通りである。
【００４８】
スタンバイ期間では、各個別電極１２３が基準電位Ｖ０にあり、アクチュエータ１２０ａはユニモルフ変形している。このとき、圧力室１６の容積は、Ｕ１である。ここで、１つ目の方形パルスが印加されると、個別電極１２３の電位が基準電位（正電位）Ｖ０からグランド電位へと変化し、ユニモルフ変形が解かれる。圧力室１６の容積はＵ１からＵ２に増加し、副マニホールド流路１３ａからは、インクが圧力室１６に供給される。さらに、個別電極１２３の電位がグランド電位から基準電位Ｖ０に戻ると、アクチュエータ１２０ａはユニモルフ変形し、圧力室の容積はＵ１に戻る。この容積縮小により、圧力室１６内のインクに正圧が印加され、吐出口１４ａからインクが吐出される。
【００４９】
ここで、１個の方形パルスにより吐出口１４ａから吐出されるインクの量は、環境温度に依存する。温度が低くなるにつれて、インクの粘度が高くなり、インクの吐出量は減る。基準電位Ｖ０は、標準的温度条件下で適用される電位であって、このとき所望のインク吐出量が実現される。そこで、駆動信号生成部１１１は、環境温度に基づいて、基準電位Ｖ０を補正する。環境温度は、温度センサ１４０が検出する。標準より温度の低い条件下では、駆動信号の電位（通常電位）は、基準電位Ｖ０より高めに設定される。図７（ｂ）は、この駆動信号の一例である。一方、標準より温度の高い条件下では、駆動信号の電位は、基準電位Ｖ０より低めに設定される。図７（ｃ）は、この駆動信号の一例である。以上により、環境温度のよらず、吐出インク滴量がほぼ一定に保たれている。なお、本実施形態において、基準電圧記憶部１１３が記憶している基準電位Ｖ０は、全てのヘッド２に共通である。
【００５０】
以下の表１は、基準電圧Ｖを補正する際の温度基準及び補正値の一例である。駆動信号生成部１１１は、表１に基づき、基準電位Ｖ０を補正する。温度がＴ１〜Ｔ２の範囲は、標準の温度条件に相当する。基準電位Ｖ０への補正は無い。温度がＴ１未満では、基準電位Ｖ０を、Ｖｃ＝Ｖ０*１．４に補正する。これにより、方形パルスのパルス高（通常電位）が標準時より高くなるので、アクチュエータ１２０ａの変形量が大きくなり、結果として所望の吐出量が得られる。一方、温度がＴ２を超えるときは、基準電位Ｖ０を、Ｖｈ＝Ｖ０*０．８に補正する。これにより、方形パルスのパルス高が標準時より低くなるので、アクチュエータ１２０ａの変形量が小さくなり、結果として所望の吐出量が得られる。
【００５１】
【表１】
0005760918.tif 000002
【００５２】
ところで、アクチュエータ１２０ａのような圧電アクチュエータを駆動し続けると、圧電層の変形特性が劣化し、インクの吐出量が少なくなっていく場合があることが知られている。このような特性劣化の影響を低減するため、従来、インクの吐出回数が一定値に達すると、駆動信号の電圧を上げて、必要な吐出量を確保する技術が採用されている。
【００５３】
しかしながら、本発明者の知見によると、圧電層の劣化は、（１）電極への電圧の印加により圧電層に電界がかけられた累積時間と、（２）かけられた電界の強度とに依存する。例えば、図８（ａ）には、個別電極１２３への印加電圧をパラメータとして、電圧の累積印加時間に対する圧電層１２１の変形量の変化が示されている。パラメータには、Ｖ＜Ｖ１＜Ｖ２の関係がある。変形量は、経時的に低下し、高電圧（高電界強度）ほど低下率が大きいことが示されている。
【００５４】
ここで、変形量の変化は、インク吐出量の変化を生じ、画像品質に影響する。印加電圧が高いほど、画像の品質保証限界に速く達すると言える。そのため、上述のような一定の吐出回数毎の電圧補正では、所望の変形量と補正後の変形量とに乖離が生じていく。さらに、環境温度による印加電圧の補正により、低温環境下での使用が続くと、品質保証限界により速く達する。つまり、吐出特性の劣化速度に対応した電圧補正を、環境温度の違いに応じて実施する必要がある。なお、品質保証限界は、品質変化に対するユーザの認識不能範囲に相当し、変形量が初期値より大きい上限状態と変形量が初期値より小さい下限状態とで規定される。
【００５５】
そこで、本実施形態では、従来とは異なり、以下のように基準電位Ｖ０を更新する構成としている。制御部１００は、図６に示すように、電圧値更新部１５１（電圧値更新手段）、累積時間算出部１５２、更新間隔設定部１５３（間隔設定手段）、及び、温度統計値算出部１５４を有し、これらが基準電位Ｖ０の更新に関与する。
【００５６】
累積時間算出部１５２は、圧電層１２１に電圧が掛けられた累積時間を算出する。アクチュエータ１２０ａを駆動するとき、印字周期は予め定められている。方形パルスの繰り出し形態において、個別電極１２３がグランド電位にある時間も、予め定められている。印字周期毎の繰り出し形態は、画像データで指示される。そのため、印字動作中の累積時間は、画像データに基づいて、アクチュエータ１２０ａ毎に求めることができる。これにスタンバイ状態の時間等を加えれば、各累積時間を正確に算出できる。
【００５７】
上記の算出方法は、各アクチュエータ１２０ａの駆動状況を監視するので、処理の負担が大きい。負担を軽減する必要が有れば、累積時間の算出対象を、１又は複数のアクチュエータ１２０ａに絞っても良い。例えば、アクチュエータユニット１２０毎に、１つのアクチュエータ１２０ａを算出対象と設定する。あるいは、用紙Ｐのサイズにかかわらず駆動される１つのアクチュエータユニット１２０に、１つの算出対象を定めても良い。
【００５８】
また、別の算出方法を採用しても良い。これは、本実施形態が採用する方法であり、特定の算出対象を設けない。この方法では、駆動信号において、個別電極１２３をグランド電位にした時間を無視する。そして、個別電極１２３に基準電位Ｖ０（あるいは、環境温度に応じて補正された電圧値）にした大まかな期間を把握し、これを加算して、累積時間を算出する。例えば、図８（ｂ）に示すように、装置の電源がオンの状態になっている期間のうち、装置がスタンバイ又は印刷中には、基準電位Ｖ０（あるいは、環境温度に応じて補正された電圧値）が個別電極１２３に供給され、スリープ中には、個別電極１２３が常にグランド電位に保持されるとする。この場合、累積時間算出部１５２は、スタンバイ又は印刷中であった期間全体の長さを現在に至るまで加算し、累積時間とする。なお、スリープ中には、例えば、先の用紙Ｐの印刷終了時点から次の用紙Ｐの印刷開始時点までの時間、所定時間スタンバイ状態が続いた後の休止状態の時間等が含まれる。休止状態では、アクチュエータ１２０ａは、印刷指令を受けるまでグランド電位にある。
【００５９】
温度統計値算出部１５４は、温度センサ１４０からの検出温度に基づいて、温度の統計値を算出する。本実施の形態では、先の基準電位更新時から現時点までに検出された温度の時間平均が、温度の統計値である。算出された統計値は、基準電位更新毎にリセットされる。
【００６０】
更新間隔設定部１５３は、基準電位Ｖ０を更新する時間間隔を設定する。更新間隔設定部１５３は、さまざまな電圧値に関して、図８（ａ）に対応する関係式、テーブル等の情報を有している。例えば、装置の環境温度が常にＴ１〜Ｔ２の範囲内であるときには、駆動信号には基準電位Ｖ０がそのまま使用される。基準電位Ｖ０が個別電極１２３に供給され続けた場合、図８（ａ）によると、累積時間ｔ１で圧電層１２１の変形量が品質保証限界に達する。そこで、更新間隔設定部１５３は、次に基準電位Ｖ０を更新するタイミングを、累積時間でｔ１後に設定する。これにより、次の更新時までの時間間隔が設定される。
【００６１】
一方、装置の環境温度がＴ１〜Ｔ２の範囲外となる場合、本実施形態では、基準電位Ｖ０が環境温度に応じて補正されている。このとき更新間隔設定部１５３は、温度の統計値に基づいて、補正された基準電位（補正電位）Ｖを表１より導く。例えば、かなりの低温環境下（温度がＴ１未満）であれば、補正電位Ｖ＝Ｖ２とする。図８（ａ）より、圧電層１２１の変形量が品質保証限界に達する時点までの時間（次回更新までの時間間隔）として、このときｔ２（＜ｔ１）が導出される。。したがって、更新間隔設定部１５３は、次に基準電位Ｖ０を更新するタイミングを、累積時間がｔ２に達したときと設定する。これにより、基準電位Ｖ０が前回更新されてから次に更新されるまでの時間間隔が、環境温度に応じて設定される。
【００６２】
更新間隔変更部１５３は、更新後の基準電位Ｖ０が更新前より大きいことから、新規に設定する時間間隔は、直前の時間間隔より必然的に短くする。このような処理は、基準電位Ｖ０に対する温度補正の有無にかかわらない。
【００６３】
電圧値更新部１５１は、累積時間算出部１５２が算出した累積時間が、更新間隔設定部１５３が設定した時間間隔に達した場合に、基準電位Ｖ０を大きい値に更新する。電圧の更新幅は、以下の条件を満たす値に設定されている（図１０（ａ）参照）。（条件１）更新直後の圧電層１２１の変形量は、初期値よりも大きい値であって、品質保証限界の上限状態に相当する一定値である。（条件２）更新直前の圧電層１２１の変形量と更新直後の圧電層１２１の変形量との差は、更新ごとに一定である。（条件３）更新前後の電圧の変化幅が一定である。なお、電圧の更新が累積時間の概算値や温度の統計値に基づくことなどから、更新直前や更新直後の圧電層１２１の変形量は、条件１〜３を厳密に満たすのではなく、実質的に満たすこととなる。
【００６４】
以下、条件１〜３について説明する。条件１の特徴は、圧電層１２１の変形量を、初期値に戻すのではなく、初期値より大きくすることである。これにより、更新後、変形量が低下していき、品質保証限界の下限状態に達するまでの時間を長くすることができる。さらに、条件１では、更新直後の変形量を、品質保証限界の上限状態としている。これにより、次の更新までの時間を最大限に長くできる。したがって、少ない更新回数で画像の品質を確保することができる。なお、本実施形態では、圧電層１２１の変形量の初期値が、品質保証限界の上限状態及び下限状態のちょうど中間値になるように設定される。
【００６５】
条件２は、上記で説明した更新タイミングの設定方法と条件１とから、自動的に導かれる。画像の品質は、初期の品質が基準である。更新前後において、品質的には、更新前の下限状態から、更新後の上限状態に毎回変化する。つまり、更新前後の変形量の差は、更新ごとに一定となる。
【００６６】
条件３は、更新前後の基準電位Ｖ０の差と変形量の差とが更新ごとに常に一定であるという理想的な条件を満たす場合に条件１及び２と整合する。実際、電界強度と変形量との間には、広い範囲で直線関係が成り立つ。しかし、両者の関係がこれを満たさなくなったとき、例えば、更新前後の基準電位差を更新毎に大きくしなければ、条件２を満たせないときには、条件１及び２を優先的に満たすように、基準電位Ｖ０の更新幅を調整することが好ましい。
【００６７】
以下、基準電圧Ｖを更新する処理工程の一例について、図９を参照しつつ説明する。まず、更新間隔設定部１５３が、最初に基準電位Ｖ０を更新するまでの時間間隔（更新間隔）Δｔ１を設定する（ステップＳ１）。以下、ｎ−１回目の基準電位Ｖ０の更新からｎ回目（ｎ：２以上の自然数）の更新までの時間間隔を、更新間隔Δｔｎと表す。次に、累積時間算出部１５２が、圧電層１２１に電界が掛けられた累積時間を算出する（ステップＳ２）。さらに、温度統計値算出部１５４が、温度センサ１４０からの検出温度に基づいて、温度の統計値を算出する（ステップＳ３）。
【００６８】
次に、算出された統計値がＴ１〜Ｔ２の範囲内（表１参照）であるか否かを、更新間隔設定部１５３が判定する（ステップＳ４）。そして、統計値がＴ１〜Ｔ２の範囲内であると判定された場合には（ステップＳ４、Ｙｅｓ）、ステップＳ６の処理に移る。一方、統計値がＴ１〜Ｔ２の範囲内でないと判定された場合には（ステップＳ４、Ｎｏ）、更新間隔設定部１５３が、温度統計値算出部１５４が算出した温度統計値に基づいて、更新間隔を再設定する（ステップＳ５）。例えば、次回の更新がｋ回目（ｋ：自然数）の更新であるとすると、更新間隔Δｔｋを統計値に基づいて再設定し、Δｔ’ｋとする。
【００６９】
次に、累積時間算出部１５２が算出した累積時間が、更新間隔設定部１５３が設定した更新間隔Δｔｋ（再設定された場合はΔｔ’ｋ）に達したか否かを電圧値更新部１５１が判定する（ステップＳ６）。累積時間が更新間隔Δｔｋ（再設定された場合はΔｔ’ｋ）に達したと判定された場合には（ステップＳ６、Ｙｅｓ）、電圧値更新部１５１が、基準電圧記憶部１１３に記憶されている基準電位Ｖ０を更新する（ステップＳ７）。このとき、更新には、温度の統計値に基づく補正が加えられる。次に、更新間隔設定部１５３は、更新後の基準電位Ｖ０に基づいて、次の更新（ｋ＋１回目の更新）に関する更新間隔Δｔｋ＋１を設定する（ステップＳ８）。そして、ステップＳ２の処理に戻る。一方、ステップＳ６において、累積時間が更新間隔Δｔｋ（再設定された場合はΔｔ’ｋ）に達していないと判定された場合には（ステップＳ６、Ｎｏ）、ステップＳ２の処理に戻る。
【００７０】
以下、図９に示す処理による基準電位Ｖ０の更新と、圧電層１２１の変形量との関係を図１０（ａ）に基づいて説明する。なお、図１０（ａ）は、累積時間と圧電層変形量との理想的な関係を示すものであり、以下の説明もこれに応じたものであるが、本実施形態の累積時間は概算値であるため、実際には、図１０（ａ）に示すグラフからのずれが生じる。初めに、ステップＳ３において算出された統計値が、常にＴ１〜Ｔ２の範囲内である場合について説明する。
【００７１】
まず、ステップＳ１において更新間隔Δｔ１が設定される。Δｔ１は、画像の品質初期状態から品質保証限界の下限状態に至るまでの時間間隔に設定される。累積時間の算出が開始され、累積時間が増大するにつれて、図１０（ａ）の実線に示すように、圧電層１２１の変形量が低下していく。
【００７２】
累積時間がΔｔ１に到達すると、品質保証限界の下限状態に到達する。そして、ステップＳ７において基準電位Ｖ０の１回目の更新がなされる。これにより、基準電位Ｖ０は、品質保証限界の上限状態に対応する値に更新される。このとき、温度の統計値による補正が加えられるのだが、標準温度条件下のため、補正はない。さらに、ステップＳ８において、次の更新までの更新間隔Δｔ２が設定される。Δｔ２は、更新後の基準電位Ｖ０に基づいて、品質保証限界の上限状態から下限状態に至るまでの時間間隔として設定される。
【００７３】
１回目の更新以降、圧電層１２１の変形量が、図１０（ａ）の実線に示すように低下していく。１回目の更新時からの累積時間がΔｔ２に到達すると、品質保証限界の下限状態に到達する。そして、ステップＳ７において基準電位Ｖ０の２回目の更新（図中「２回目の更新Ａ」）がなされる。これにより、基準電位Ｖ０は、品質保証限界の上限状態に対応する値に更新される。さらに、ステップＳ８において次の更新までの更新間隔Δｔ３が設定される。Δｔ３は、更新後の基準電位Ｖ０に基づいて、品質保証限界の上限状態から下限状態に至るまでの時間間隔として設定される。
【００７４】
２回目の更新Ａ時点からの累積時間がΔｔ３に到達すると、ステップＳ７において基準電圧Ｖの３回目の更新（図中「３回目の更新Ａ」）がなされる。
【００７５】
Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３の大小関係は、以下のとおりとなる。まず、Δｔ２及びΔｔ３は、いずれも品質保証限界の上限状態から下限状態に至るまでの時間間隔である。しかし、Δｔ３の設定時の基準電位Ｖ０は、Δｔ２の設定時のＶ０よりも大きい。更新間隔設定部１５３は、基準電位Ｖ０が大きいほど変形量の低下が速いため、図１０（ａ）に示すように、Δｔ２＞Δｔ３とする。
【００７６】
一方で、Δｔ１は、画像の品質が初期状態から品質保証限界の下限状態に至るまでの時間間隔であり、図１０（ａ）に示すように、Δｔ１＜Δｔ２である。本実施の形態では、初期状態での変形量は、上限状態及び下限状態での変形量の中間値に設定されている。しかし、仮に、初期状態の変形量を上限状態での変形量に等しく設定された場合には、１回目の更新までの時間間隔は、ａ＊Δｔ１（ａ：ａ＞１を満たす実数）となる。Δｔ２を設定したとき、基準電位Ｖ０は、Δｔ１の設定時のＶ０よりも大きいため、ａ＊Δｔ１＞Δｔ２という関係を満たすことになる。このように、ステップＳ３において算出された統計値がＴ１〜Ｔ２の範囲内である限り、ａ＊Δｔ１＞Δｔ２＞Δｔ３＞Δｔ４＞Δｔ５…となるように更新間隔が設定されつつ、基準電位Ｖ０が更新されていく。
【００７７】
次に、ステップＳ３において算出された統計値がＴ１〜Ｔ２の範囲を外れた場合について説明する。例えば、１回目の更新後、統計値がＴ１未満であったとする。このとき、更新間隔設定部１５３は、基準電位Ｖ０の補正値Ｖｃに基づいて更新間隔を再設定する。圧電層１２１の変形量は、Ｖ０より大きいＶｃに従って変動することから、図１０（ａ）の破線に示されるように、実線よりも速く低下していく。そして、「２回目の更新Ａ」よりも早いタイミングである「２回目の更新Ｂ」において、品質保証限界の下限状態に到達する。これに応じ、ステップＳ５において、２回目の更新時までの更新間隔が、補正値Ｖｃに応じたΔｔ’２に再設定される。ここで、Ｖ０＜Ｖｃであるため、Δｔ’２＜Δｔ２である。累積時間がΔｔ’２に達すると、ステップＳ７において、基準電位Ｖ０の２回目の更新がなされる。
【００７８】
２回目の更新以降も統計値がＴ１未満であるため、圧電層１２１の変形量は、図１０（ａ）の破線に示すように、実線よりも速く低下していく。これに応じ、ステップＳ５において、３回目の更新時までの更新間隔が、Δｔ３より小さいΔｔ’３に再設定される。累積時間がΔｔ’３に達すると、ステップＳ７において、基準電位Ｖ０の３回目の更新がなされる（図中「３回目の更新Ｂ」）。
【００７９】
以上説明した本実施形態によると、基準電位Ｖ０が大きい値に更新されていくのに伴い、更新間隔が短くなっていく。したがって、圧電層１２１の変形特性の劣化に追随して、基準電位Ｖ０を適切に更新できる。また、駆動信号を生成する際、環境温度の統計値に応じた補正値に対応して、更新間隔が再設定される。したがって、低温環境下や高温環境下でも、劣化に追随した基準電圧値の更新がなされる。さらに、本実施形態によると、上記条件３のように、基準電位Ｖ０を更新するときの変化幅が一定であるので、簡易な構成で電圧を更新することができる。
【００８０】
なお、ステップＳ３において、統計値がＴ２を超す場合でも、基準電位Ｖ０の更新毎に時間間隔が短くなる点は共通する。しかし、各更新タイミングにおいて設定される時間間隔は、いずれの温度条件における同タイミングで設定される時間間隔に比べて、長いものとなる。
【００８１】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
【００８２】
例えば、上述の実施形態では、温度統計値算出部１５４が、温度の統計値として、前回の更新から現時点までにおける温度センサ１４０の検出温度の時間平均を算出している。しかし、その他の方法で統計値を算出してもよい。例えば、前回の更新から現時点までにおける最高値と最低値との中央値を統計値として算出してもよい。
【００８３】
また、上述の実施形態では、基準電位Ｖ０が全ヘッド２に共通である。しかし、基準電位Ｖ０がヘッド２ごとに設定されてもよいし、アクチュエータユニット１２０ごとに設定されてもよい。この場合には、基準電位Ｖ０の更新間隔も、ヘッド２ごと、又は、アクチュエータユニット１２０ごとに設定される。このとき、累積時間をヘッド２ごと、又は、アクチュエータユニット１２０ごとに算出し、その算出結果から、ヘッド２ごと、又は、アクチュエータユニット１２０ごとに基準電位Ｖ０を更新してもよい。
【００８４】
また、上述の実施形態では、図１０（ａ）に示すように、基準電位Ｖ０の更新直前における圧電層１２１の変形量が品質保証限界の下限状態に対応する値となり、基準電圧Ｖの更新直後における圧電層１２１の変形量が品質保証限界の上限状態に対応する値となるように、更新の条件が設定されている。しかし、更新間隔を全体的に短くするため、品質保証限界の下限状態に至る前のタイミングで更新することとしてもよい。また、更新直後の圧電層１２１の変形量が品質保証期限の上限状態に対応する値より小さくてもよい。
【００８５】
さらに、基準電位Ｖ０がデジタル制御されているなどの理由により、電圧を調整可能な最小の幅が規定されてもよい。このとき、図１０（ｂ）に示すように、更新前後の変形量の差が、基準電位Ｖ０に関する調整可能な最小の幅（例えば、０．１Ｖ）に設定されてもよい。この場合、圧電層１２１の劣化が進行していくのに対して、より細かく追随できる。
【００８６】
本発明に係る液体吐出装置は、プリンタに限定されず、ファクシミリやコピー機等に適用可能である。また、液体吐出装置に適用されるヘッドの数は４に限定されず、１以上であればよい。ヘッドは、ライン式に限定されず、シリアル式でもよい。さらに、本発明に係るヘッドは、インク以外の液体を吐出してもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１        インクジェット式プリンタ（プリンタ）
２        インクジェットヘッド（ヘッド）
１６      圧力室
１００    制御部
１１１    駆動信号生成部
１１３    基準電圧記憶部
１２０    アクチュエータユニット
１２１，１２２  圧電層
１２３    個別電極
１２４    共通電極
１３２    ドライバＩＣ
１４０    温度センサ
１５１    電圧値更新部
１５２    累積時間算出部
１５３    更新間隔設定部
１５４    温度統計値算出部
【図１】
0005760918.tif 000003
【図２】
0005760918.tif 000004
【図３】
0005760918.tif 000005
【図４】
0005760918.tif 000006
【図５】
0005760918.tif 000007
【図６】
0005760918.tif 000008
【図７】
0005760918.tif 000009
【図８】
0005760918.tif 000010
【図９】
0005760918.tif 000011
【図１０】
0005760918.tif 000012