(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルと、このノズルから液体を吐出させる駆動素子を有する液体吐出ヘッドと、
前記駆動素子を駆動するための、波形が異なる複数種類の駆動信号を、それぞれ生成する複数の信号生成部と、
前記複数の信号生成部と前記駆動素子の間に、前記複数種類の駆動信号にそれぞれ対応して設けられた複数の駆動スイッチと、を備え、
前記複数種類の駆動信号に含まれる第１駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗は、前記複数種類の駆動信号に含まれ、且つ、前記第１駆動信号よりも一定時間内に含まれるパルス数が少ない第２駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗よりも、小さいことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記複数種類の駆動信号の間で、前記パルス数が異なっており、
前記複数の駆動スイッチは、対応する前記駆動信号の前記パルス数が多いほど、オン抵抗が小さい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】
ノズルと、このノズルから液体を吐出させる駆動素子を有する液体吐出ヘッドと、
前記駆動素子を駆動するための、波形が異なる複数種類の駆動信号を、それぞれ生成する複数の信号生成部と、
前記複数の信号生成部と前記駆動素子の間に、前記複数種類の駆動信号にそれぞれ対応して設けられた複数の駆動スイッチと、を備え、
前記複数種類の駆動信号に含まれる第３駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗は、前記複数種類の駆動信号に含まれ、且つ、前記第３駆動信号よりも振幅が小さい第４駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗よりも、小さいことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４】
前記複数種類の駆動信号の間で、振幅が異なっており、
前記複数の駆動スイッチは、対応する前記駆動信号の前記振幅が大きいほど、オン抵抗が小さ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５】
ノズルと、このノズルから液体を吐出させる駆動素子を有する液体吐出ヘッドと、
前記駆動素子を駆動するための、波形が異なる複数種類の駆動信号を、それぞれ生成する複数の信号生成部と、
前記複数の信号生成部と前記駆動素子の間に、前記複数種類の駆動信号にそれぞれ対応して設けられた複数の駆動スイッチと、を備え、
前記複数種類の駆動信号に含まれる第５駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗は、前記複数種類の駆動信号に含まれ、且つ、前記第５駆動信号よりも電圧変化の勾配が小さい第６駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗よりも、小さいことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項６】
前記複数種類の駆動信号の間で、電圧変化の勾配が異なっており、
前記複数の駆動スイッチは、対応する前記駆動信号の前記電圧変化の勾配が大きいほど、オン抵抗が小さいことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
ノズルと、このノズルから液体を吐出させる駆動素子を有する液体吐出ヘッドと、
前記駆動素子を駆動するための、波形が異なる複数種類の駆動信号を、それぞれ生成する複数の信号生成部と、
前記複数の信号生成部と前記駆動素子の間に、前記複数種類の駆動信号にそれぞれ対応して設けられた複数の駆動スイッチと、を備え、
前記複数種類の駆動信号には、前記ノズルから液体を吐出させるための吐出駆動信号と、前記吐出駆動信号と比べて前記ノズル内の液体に与えるエネルギーが小さい、前記ノズルから液体を吐出させずに前記ノズル内の液体のメニスカスを振動させるためのメニスカス振動信号とが含まれ、
前記メニスカス振動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗は、前記吐出駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗よりも小さいことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項８】
ノズルと、このノズルから液体を吐出させる駆動素子を有する液体吐出ヘッドと、
前記駆動素子を駆動するための、波形が異なる複数種類の駆動信号を、それぞれ生成する複数の信号生成部と、
前記複数の信号生成部と前記駆動素子の間に、前記複数種類の駆動信号にそれぞれ対応して設けられた複数の駆動スイッチと、を備え、
前記駆動素子は、圧電層と、前記圧電層を挟むように配置された２種類の電極とを含む圧電素子であり、
前記圧電素子に一定電圧を出力する定電圧源と、前記定電圧源と前記圧電素子との間に設けられた定電圧スイッチと、前記複数の駆動スイッチ及び前記定電圧スイッチの切り替えを行うスイッチ切替部と、を備え、
前記スイッチ切替部は、前記複数の駆動スイッチを全てＯＦＦにするときには、前記定電圧スイッチをＯＮにすることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項９】
前記定電圧スイッチのオン抵抗は、前記複数の駆動スイッチのそれぞれのオン抵抗よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の液体吐出装置。
【請求項１０】
ノズルと、このノズルから液体を吐出させる駆動素子を有する液体吐出ヘッドと、
前記駆動素子を駆動するための、波形が異なる複数種類の駆動信号を、それぞれ生成する複数の信号生成部と、
前記複数の信号生成部と前記駆動素子の間に、前記複数種類の駆動信号にそれぞれ対応して設けられた複数の駆動スイッチと、を備え、
前記複数種類の駆動信号に含まれる第７駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗は、前記複数種類の駆動信号に含まれ、且つ、前記第７駆動信号よりも前記駆動スイッチでの発熱量が小さい第８駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗よりも、小さいことを特徴とする液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、液体吐出装置として、ノズルから用紙に対してインクを吐出し、文字や画像等の印刷を行うインクジェットプリンタが開示されている。
【０００３】
特許文献１のプリンタは、プリントヘッドと、プリンタコントローラを有する。プリントヘッドは、複数のノズルと、複数のノズルからそれぞれインクを吐出させるための複数の圧電振動子を備えている。
【０００４】
このプリンタは、１つのノズルからサイズ（インク量）の異なる液滴を吐出させることにより、用紙に形成されるドット径を変化させる、いわゆる、液滴階調が可能なプリンタである。まず、プリンタコントローラは、圧電振動子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部を備えている。駆動信号生成部は、異なる駆動パルスを有する２種類の駆動信号を生成し、プリントヘッドに供給する。また、プリンタコントローラは、外部から送られてきた印刷データを展開し、ノズル毎に階調データを生成してプリントヘッドへ送信する。
【０００５】
プリントヘッドは、圧電振動子毎に、上記２種類の駆動信号にそれぞれ対応した２つのアナログスイッチを備えている。１つの圧電振動子に対応する２つのアナログスイッチは、プリンタコントローラから送られる階調データに応じて、２種類の駆動信号の間で、圧電振動子へ出力する駆動パルスを切り替える。これにより、所望の液滴サイズに対応した波形の信号が、圧電振動子に出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−８８５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、一般的に、トランジスタで構成されたスイッチ回路においては、スイッチがＯＮの状態で電流の流れを阻害する方向に作用する、電気抵抗（オン抵抗）が存在する。上記の特許文献１のプリンタにおいて、スイッチ回路を構成する各スイッチのオン抵抗が大きいと、スイッチでの発熱が大きくなる。また、スイッチのオン抵抗が大きいと、駆動信号の波形によっては、スイッチでの波形のなまりが問題となり、素子の動作、ひいては、ノズルから吐出される液滴の量や速度に影響が出る。
【０００８】
しかし、スイッチのオン抵抗を小さくするには、スイッチを構成するトランジスタのサイズを大きくする必要がある。つまり、小型化やコストを鑑みれば、単純にトランジスタのオン抵抗を小さくすればよいというものでもない。
【０００９】
本発明の目的は、駆動素子へ出力する駆動信号を選択するスイッチのサイズアップを抑えつつ、スイッチでの発熱抑制、及び、波形のなまりの抑制が可能な、液体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】
【００１０】
本発明の液体吐出装置は、第１の観点では、ノズルと、このノズルから液体を吐出させる駆動素子を有する液体吐出ヘッドと、前記駆動素子を駆動するための、波形が異なる複数種類の駆動信号を、それぞれ生成する複数の信号生成部と、前記複数の信号生成部と前記駆動素子の間に、前記複数種類の駆動信号にそれぞれ対応して設けられた複数の駆動スイッチと、を備え、前記複数種類の駆動信号に含まれる第１駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗は、前記複数種類の駆動信号に含まれ、且つ、前記第１駆動信号よりも一定時間内に含まれるパルス数が少ない第２駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗よりも、小さいことを特徴とするものである。
また、本発明の液体吐出装置は、第２の観点では、ノズルと、このノズルから液体を吐出させる駆動素子を有する液体吐出ヘッドと、前記駆動素子を駆動するための、波形が異なる複数種類の駆動信号を、それぞれ生成する複数の信号生成部と、前記複数の信号生成部と前記駆動素子の間に、前記複数種類の駆動信号にそれぞれ対応して設けられた複数の駆動スイッチと、を備え、前記複数種類の駆動信号に含まれる第３駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗は、前記複数種類の駆動信号に含まれ、且つ、前記第３駆動信号よりも振幅が小さい第４駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗よりも、小さいことを特徴とするものである。
また、本発明の液体吐出装置は、第３の観点では、ノズルと、このノズルから液体を吐出させる駆動素子を有する液体吐出ヘッドと、前記駆動素子を駆動するための、波形が異なる複数種類の駆動信号を、それぞれ生成する複数の信号生成部と、前記複数の信号生成部と前記駆動素子の間に、前記複数種類の駆動信号にそれぞれ対応して設けられた複数の駆動スイッチと、を備え、前記複数種類の駆動信号に含まれる第５駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗は、前記複数種類の駆動信号に含まれ、且つ、前記第５駆動信号よりも電圧変化の勾配が小さい第６駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗よりも、小さいことを特徴とするものである。
また、本発明の液体吐出装置は、第４の観点では、ノズルと、このノズルから液体を吐出させる駆動素子を有する液体吐出ヘッドと、前記駆動素子を駆動するための、波形が異なる複数種類の駆動信号を、それぞれ生成する複数の信号生成部と、前記複数の信号生成部と前記駆動素子の間に、前記複数種類の駆動信号にそれぞれ対応して設けられた複数の駆動スイッチと、を備え、前記複数種類の駆動信号には、前記ノズルから液体を吐出させるための吐出駆動信号と、前記吐出駆動信号と比べて前記ノズル内の液体に与えるエネルギーが小さい、前記ノズルから液体を吐出させずに前記ノズル内の液体のメニスカスを振動させるためのメニスカス振動信号とが含まれ、前記メニスカス振動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗は、前記吐出駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗よりも小さいことを特徴とするものである。
また、本発明の液体吐出装置は、第５の観点では、ノズルと、このノズルから液体を吐出させる駆動素子を有する液体吐出ヘッドと、前記駆動素子を駆動するための、波形が異なる複数種類の駆動信号を、それぞれ生成する複数の信号生成部と、前記複数の信号生成部と前記駆動素子の間に、前記複数種類の駆動信号にそれぞれ対応して設けられた複数の駆動スイッチと、を備え、前記駆動素子は、圧電層と、前記圧電層を挟むように配置された２種類の電極とを含む圧電素子であり、前記圧電素子に一定電圧を出力する定電圧源と、前記定電圧源と前記圧電素子との間に設けられた定電圧スイッチと、前記複数の駆動スイッチ及び前記定電圧スイッチの切り替えを行うスイッチ切替部と、を備え、前記スイッチ切替部は、前記複数の駆動スイッチを全てＯＦＦにするときには、前記定電圧スイッチをＯＮにすることを特徴とするものである。
また、本発明の液体吐出装置は、第６の観点では、ノズルと、このノズルから液体を吐出させる駆動素子を有する液体吐出ヘッドと、前記駆動素子を駆動するための、波形が異なる複数種類の駆動信号を、それぞれ生成する複数の信号生成部と、前記複数の信号生成部と前記駆動素子の間に、前記複数種類の駆動信号にそれぞれ対応して設けられた複数の駆動スイッチと、を備え、前記複数種類の駆動信号に含まれる第７駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗は、前記複数種類の駆動信号に含まれ、且つ、前記第７駆動信号よりも前記駆動スイッチでの発熱量が小さい第８駆動信号に対応する前記駆動スイッチのオン抵抗よりも、小さいことを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係るインクジェットプリンタ１の概略的な平面図である。
【図２】インクジェットヘッド４の上面図である。
【図３】図２のＡ部拡大図である。
【図４】図３のIV-IV線断面図である。
【図５】制御基板６とＩＣチップ６１の概略的な回路図である。
【図６】駆動信号の波形図である。
【図７】変更形態の駆動信号の波形図である。
【図８】別の変更形態の駆動信号の波形図である。
【図９】別の変更形態の駆動信号の波形図である。
【図１０】別の変更形態の、制御基板７０とＩＣチップ７１の概略的な回路図である。
【図１１】図１０の形態における吐出駆動信号とメニスカス振動信号の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施の形態について説明する。図１に示す走査方向をプリンタ１の左右方向と定義する。図１のカートリッジホルダ８に向かう方向が右方であり、カートリッジホルダ８と反対側に向かう方向が左方である。また、図１の搬送方向の上流側をプリンタ１の後方、下流側をプリンタ１の前方と定義する。さらに、走査方向及び搬送方向と直交する方向（図１の紙面に直交する方向）を、プリンタ１の上下方向と定義する。尚、紙面手前側のキャリッジ３側が上方、紙面向こう側のプラテン２側が下方である。以下では、前後左右上下の各方向語を適宜使用して説明する。
【００１３】
（プリンタの概略構成）
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、プラテン２と、キャリッジ３と、インクジェットヘッド４と、搬送部５と、制御基板６等を備えている。
【００１４】
プラテン２の上面には、被記録媒体である記録用紙１００が載置される。キャリッジ３は、プラテン２と対向する領域において２本のガイドレール１０，１１に沿って走査方向に往復移動可能に構成されている。キャリッジ３には無端ベルト１３が連結され、キャリッジ駆動モータ１４によって無端ベルト１３が駆動されることで、キャリッジ３は走査方向に往復移動する。
【００１５】
インクジェットヘッド４はキャリッジ３に搭載されており、キャリッジ３とともに走査方向に往復移動する。インクジェットヘッド４は、４色（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクカートリッジ１６が装着されるカートリッジホルダ８と、チューブ１５によってそれぞれ接続されている。インクジェットヘッド４は、その下面（図１の紙面向こう側の面）に形成された複数のノズル３０を有する。各ノズル３０は、インクカートリッジ１６から供給されたインクを、プラテン２上の記録用紙１００に向けて吐出する。インクジェットヘッド４の詳細構成については、後で説明する。
【００１６】
図１に示すように、搬送部５は、前後方向にプラテン２を挟むように配置された２つの搬送ローラ１８，１９を有する。２つの搬送ローラ１８，１９は、図示しないモータによって同期して駆動され、プラテン２に載置された記録用紙１００を、走査方向と直交する搬送方向に搬送する。
【００１７】
制御基板６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種制御回路を含むＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を備える。制御基板６のＡＳＩＣは、記録用紙１００への印刷処理など、プリンタ１の動作に関する各種処理を実行する。例えば、印刷処理においては、ＡＳＩＣは、ＰＣ等の外部装置から入力された印刷指令に基づいて、インクジェットヘッド４、キャリッジ駆動モータ１４、搬送ローラ１８，１９を駆動するモータ等を制御して、記録用紙１００に画像等を印刷させる。具体的には、キャリッジ３とともにインクジェットヘッド４を走査方向に移動させながらインクを吐出させるインク吐出動作と、搬送ローラ１８，１９によって記録用紙１００を搬送方向に所定量搬送する搬送動作とを、交互に行わせる。
【００１８】
（インクジェットヘッドの詳細構成）
次に、インクジェットヘッド４について説明する。図２〜図４に示すように、インクジェットヘッド４は、流路ユニット３１と、圧電アクチュエータ３２と、ＣＯＦ（Chip On Film）６０などを備えている。尚、図２では、図面をわかりやすくするために、圧電アクチュエータ３２を覆うように配置されているＣＯＦ６０を二点鎖線で示している。また、図３では、ＣＯＦ６０の図示を省略している。また、図４では、流路ユニット３１に形成されたインク流路内に、インク（符号Ｉで示す）が充填されている状態が示されている。
【００１９】
（流路ユニット）
図４に示すように、流路ユニット３１は、複数枚のプレート４１〜４９が積層された構造を有する。複数枚のプレート４１〜４９は、互いに積層された状態でそれぞれ接着剤によって接合されている。複数枚のプレート４１〜４９のうちの、最下層のプレートは、ポリイミド等の合成樹脂からなるノズルプレート４９である。このノズルプレート４９には、複数のノズル３０が形成されている。図２に示すように、複数のノズル３０は搬送方向に配列され、また、走査方向に並ぶ４つのノズル群３８に分かれている。４つのノズル群３８は、４色（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクをそれぞれ吐出するものである。
【００２０】
流路ユニット３１を構成する、ノズルプレート４９以外の他のプレート４１〜４８は、ステンレス鋼などの金属材料からなるプレートである。これらのプレート４１〜４８には、複数のノズル３０に連通する、次述のマニホールド３６や圧力室３７等を含む、インク流路が形成されている。
【００２１】
図２に示すように、流路ユニット３１の上面を構成する最上層のプレート４１には、４つのインク供給孔３５が走査方向に並んで形成されている。４つのインク供給孔３５には、ホルダ８の４つのインクカートリッジ１６（図１参照）から４色（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクがそれぞれ供給される。また、図４において、上から４番目から７番目のプレート４４〜４７には、搬送方向に延在する４本のマニホールド３６が形成されている。４つのインク供給孔３５と４本のマニホールド３６は、プレート４２，４３に形成された連通孔（図示省略）によって、それぞれ接続されている。
【００２２】
流路ユニット３１の最上層のプレート４１には、複数のノズル３０にそれぞれ対応する複数の圧力室３７が形成されている。各圧力室３７は、走査方向に長い、略楕円の平面形状を有する。複数の圧力室３７は、４本のマニホールド３６に対応して４列に配列されている。複数の圧力室３７は、圧電アクチュエータ３２の振動板５０によって覆われている。図３、図４に示すように、上から２番目に位置するプレート４２には、マニホールド３６と複数の圧力室３７を接続する、複数の絞り流路３９が形成されている。また、最上層のプレート４１とノズルプレート４９との間に位置する合計７枚のプレート４２〜４８には、圧力室３７とノズル３０とを接続する連通流路３３が形成されている。
【００２３】
即ち、４色のマニホールド３６の各々は、絞り流路３９、圧力室３７、及び、連通流路３３からなる個別流路を介して、対応するノズル群３８に属するノズル３０と連通している。
【００２４】
（圧電アクチュエータ）
圧電アクチュエータ３２は、上述した流路ユニット３１の上面に配置されている。この圧電アクチュエータ３２は、圧力室３７内のインクに、ノズル３０から吐出させるための吐出エネルギーを付与するものである。図２〜図４に示すように、圧電アクチュエータ３２は、振動板５０と、圧電層５４，５５と、複数の個別電極５２と、共通電極５６を備えている。
【００２５】
振動板５０は、複数の圧力室３７を覆うように、流路ユニット３１の上面に接合されている。振動板５０は、例えば、ステンレス鋼等の金属材料で形成されている。
【００２６】
２枚の圧電層５４，５５は、それぞれ圧電材料からなる。圧電層５４，５５を構成する圧電材料としては、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を採用することができる。その他、非鉛の圧電材料である、チタン酸バリウムや、ニオブ系の圧電材料を採用することもできる。圧電層５４，５５は互いに積層された状態で、振動板５０の上面に接合されている。
【００２７】
複数の個別電極５２は、上側の圧電層５４の上面において、複数の圧力室３７にそれぞれ対応して搬送方向に配列されている。個別電極５２は、圧力室３７よりも一回り小さい、走査方向に長い略楕円の平面形状を有し、対応する圧力室３７の中央部と対向して配置されている。個別電極５２の長手方向一端部には、接続端子５２ａが設けられている。接続端子５２ａは、圧電層５４の上面において、個別電極５２から、圧力室３７と対向しない領域まで走査方向に延びている。
【００２８】
共通電極５６は、２枚の圧電層５４，５５の間において、ほぼ全面的に配置されている。共通電極５６は、上側の圧電層５４を挟んで複数の個別電極５２のそれぞれと対向している。
【００２９】
以上の構成において、１つの個別電極５２、共通電極５６の１つの圧力室３７に対向する電極部分、及び、圧電層５４、５５の１つの圧力室３７と対向する部分によって、１つの圧電素子５９が構成されている。また、各圧電素子５９において、上側の圧電層５４の個別電極５２と共通電極５６とに挟まれた部分を、以下、特に活性部５１と称する。各圧電素子５９の活性部５１は、厚み方向において下向き、即ち、個別電極５２から共通電極５６に向かう方向に分極されている。
【００３０】
（ＣＯＦ）
図２、図４に示すように、圧電アクチュエータ３２の上方には、ＣＯＦ６０の端部が配置されている。ＣＯＦ６０には、ＩＣチップ６１が実装されている。また、ＣＯＦ６０には、ＩＣチップ６１と接続された、複数の入力配線６２ａと複数の出力配線６２ｂが形成されている。
【００３１】
図４に示すように、複数の出力配線６２ｂの先端部は、複数の個別電極５２の接続端子５２ａと、それぞれバンプ６３によって接合されている。これにより、ＩＣチップ６１は、圧電アクチュエータ３２の複数の圧電素子５９の個別電極５２と電気的に接続されている。一方で、図示は省略するが、ＣＯＦ６０の、圧電アクチュエータ３２と反対側の端部は制御基板６に接続されている。これにより、ＩＣチップ６１は、ＣＯＦ６０の複数の入力配線６２ａを介して、制御基板６とも電気的に接続されている。後で詳しく説明するが、ＩＣチップ６１は、制御基板６からの信号に応じて、各圧電素子５９の個別電極５２に対して所定のパルス波形を有する駆動信号を供給する。尚、共通電極５６は、ＣＯＦ６１に設けられたグランド線（図示省略）と電気的に接続されている。これにより、共通電極５６は、常にグランド電位に維持されている。
【００３２】
ノズル３０からインクを吐出させる際の、圧電素子５９の作用について説明する。ＩＣチップ６１から圧電素子５９の個別電極５２に駆動信号が供給されると、個別電極５２と共通電極５６との間に電位差が生じ、活性部５１に、厚み方向に平行な電界が作用する。この電界の方向は、活性部５１の分極方向と平行であることから、活性部５１は厚み方向に伸びて面方向に収縮する。活性部５１の収縮変形に伴って、振動板５０が圧力室３７側に凸となるように撓み、圧力室３７の容積が減少してインクに圧力波が発生する。これにより、圧力室３７に連通するノズル３０からインクが吐出される。
【００３３】
（圧電アクチュエータの駆動の詳細）
次に、上記圧電アクチュエータ３２を駆動するための、電気的な構成の詳細について説明する。
【００３４】
まず、制御基板６側の構成について説明する。図５に示すように、制御基板６は、３つの信号生成部６３（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ）と、選択データ生成部６４とを有する。
【００３５】
３つの信号生成部６３ａ，６３ｂ，６３ｃは、各圧電素子５９を駆動するための、波形が異なる３種類の駆動信号（図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ））をそれぞれ生成する。３種類の駆動信号は、１つのノズル３０から、サイズ（液滴量）が異なる、小玉、中玉、大玉の液滴を吐出させるためのものである。即ち、本実施形態のプリンタ１は、液滴の大きさによって階調を変える、いわゆる、液滴階調制御が可能なプリンタである。信号生成部６３ａが、図６（ａ）の小玉の駆動信号を生成し、信号生成部６３ｂが、図６（ｂ）の中玉の駆動信号を生成し、信号生成部６３ｃが、図６（ｃ）の大玉の駆動信号を生成する。
【００３６】
図６に示すように、３種類の駆動信号は、パルスＰを有するパルス信号である。より詳細には、各駆動信号は、基準電圧が高電圧（Ｖ０）であり、パルスＰが印加されたときのみ低電圧に下げるパルス信号である。尚、駆動信号の高電圧レベル（Ｖ０）と低電圧レベルは、任意の電圧値とすることができるが、一例として、本実施形態では、高電圧レベルＶ０を電源電圧（ＶＤＤ）とし、低電圧レベルをグランド（ＧＮＤ）とする。
【００３７】
３種類の駆動信号の間では、記録用紙１００に１つのドットを形成する期間（印字周期Ｔ）の間に含まれるパルスＰの数が、互いに異なっている。印字周期Ｔ内のパルスＰの数が多いほど、圧力室３７内のインクに大きなエネルギーが付与され、ノズル３０から大きな液滴が吐出される。図６（ａ）の小玉の駆動信号にはパルスＰが１つ、（ｂ）の中玉の駆動信号にはパルスＰが２つ、（ｃ）の大玉の駆動信号にはパルスＰが３つ含まれている。
【００３８】
選択データ生成部６４は、外部から入力された印刷画像データに基づき、上記の３種類の駆動信号の中から、各圧電素子５９に供給する駆動信号を選択するための選択データを生成する。選択データは、複数ビットのデータである。例えば、１つのノズル３０に対して、小玉、中玉、大玉、及び、不吐出の４つの態様のうちから１つを選択する場合、（１，１）→大玉、（１，０）→中玉、（０，１）→小玉、（０，０）→非吐出のように、２ビットの選択データが割り当てられる。
【００３９】
次に、ＩＣチップ６１について説明する。図５に示すように、ＩＣチップ６１は、スイッチ回路６５と、スイッチ回路６５のスイッチ切替を行う切替回路６６を有する。
【００４０】
スイッチ回路６５は、３つの駆動スイッチ６７（６７ａ，６７ｂ，６７ｃ）と、定電圧スイッチ６８を有する。３つの駆動スイッチ６７（６７ａ，６７ｂ，６７ｃ）は、制御基板６の３つの信号生成部６３（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ）と圧電素子５９との間に設けられている。定電圧スイッチ６８は、一定の電源電圧（ＶＤＤ）を出力する、定電圧源としての電源と圧電素子５９との間に設けられている。尚、図５では、１つの圧電素子５９に対する１つのスイッチ回路６５のみが示されているが、実際には、ＩＣチップ６１は、複数の圧電素子５９にそれぞれ対応する、複数のスイッチ回路６５を備えている。
【００４１】
切替回路６６は、制御基板６の選択データ生成部６４において、圧電素子５９毎に生成された選択データに基づいて、３つの駆動スイッチ６７の切替を行う。例えば、ある圧電素子５９に対して、中玉に対応する（１，０）の選択データが送られてきたときには、図５に示すように、切替回路６６は、駆動スイッチ６７ｂをＯＮにするとともに、他の駆動スイッチ６７ａ，６７ｃをＯＦＦにする。また、定電圧スイッチ６８もＯＦＦにする。これにより、信号生成部６３ｂで生成された図６（ｂ）の駆動信号が圧電素子５９に供給される。
【００４２】
また、非吐出に対応する（０，０）の選択データが送られてきたときには、切替回路６６は、３つの駆動スイッチ６７を全てＯＦＦにする。これにより、３つの信号生成部６３からの駆動信号の供給が遮断される。
【００４３】
尚、３つの駆動スイッチ６７が全てＯＦＦである状態から、再び、ある駆動スイッチ６７がＯＮとなるときには、以下の点について留意が必要である。全ての駆動スイッチ６７がＯＦＦである間に、圧電素子５９の印加電圧が、各駆動信号の基準電圧（高電圧Ｖ０）のまま維持されていればよいのであるが、実際は、圧電素子５９には僅かながらもリーク電流が生じるために、圧電素子５９の印加電圧が徐々に低下する。そして、圧電素子５９の印加電圧が大きく低下した状態で駆動信号の供給が行われると、駆動信号の基準電圧（高電圧Ｖ０）が印加された瞬間に電圧の急激な変化が生じる。これにより、圧力室３７内のインク圧力が瞬間的に大きく変動し、パルスＰが印加される前に、ノズル３０から細かい液滴が吐出されてミストが生じることが考えられる。
【００４４】
そこで、切替回路６６は、３つの駆動スイッチ６７を全てＯＦＦにするときには、同時に、定電圧スイッチ６８をＯＮにする回路構成となっている。これにより、ノズル３０からインクを吐出しない間も、圧電素子５９には、常に一定の電源電圧（ＶＤＤ）が印加されることになる。そのため、次に駆動信号が印加されたときの、印加電圧の変動が小さく抑えられる。
【００４５】
尚、本実施形態では、高い電圧の駆動信号を生成する信号生成部６３が、制御基板６に設けられている。これに対して、ＣＯＦに駆動信号を生成するドライバＩＣが実装された構成、即ち、インクジェットヘッド側にドライバ部を有する構成が既に知られている（例えば、特開２０１１−１５６６６６号公報）。この構成では、駆動信号を生成するドライバＩＣにおいて大きな発熱が生じる。また、インクジェットヘッドの小型化、及び、圧電素子の高集積化が進むにつれて、ヘッドの単位面積当たりの必要放熱量が大きくなり、放熱面積が不足する。そのため、インクジェットヘッド側に、放熱面積の大きい放熱手段を別に設けるなどの対策が必要となるが、このような大きな放熱手段は、ヘッドの小型化を妨げることから好ましいものではない。
【００４６】
一方、本実施形態では、３つの信号生成部６３は制御基板６に設けられている。つまり、ＣＯＦ６０のＩＣチップ６１には、３種類の駆動信号を切り替えるスイッチ回路６５が設けられているだけであり、上記の従来構成と比べて、インクジェットヘッド４側での発熱量を小さくすることができる。尚、本実施形態の構成では、制御基板６での発熱量は逆に大きくなる。しかし、小型化による制約が大きいインクジェットヘッド４と違って、制御基板６については、面積の大きい放熱手段を設けるといった対策を取ることは比較的容易である。
【００４７】
ところで、上記スイッチ回路６５の駆動スイッチ６７は、一般には、トランジスタで構成される。トランジスタで構成されたスイッチにおいては、スイッチがＯＮの状態で、電流の流れを阻害する方向に作用する、電気抵抗（「オン抵抗」とも呼ばれる）が存在する。そして、駆動スイッチ６７のオン抵抗が大きいほど、駆動スイッチ６７での発熱が大きくなる。また、駆動スイッチ６７のオン抵抗が大きいと、スイッチ６７において波形のなまりが生じ、圧電素子５９の動作、ひいては、ノズル３０から吐出される液滴の量や速度に影響が出る。
【００４８】
従って、駆動スイッチ６７のオン抵抗は小さいことが好ましいのであるが、オン抵抗を小さくしようとすると、スイッチ６７を構成するトランジスタのサイズが大きくなる。従って、ＩＣチップ６１のサイズアップやコストアップを考慮すれば、オン抵抗による影響が大きい特定のスイッチについてのみ、オン抵抗を小さくすることが望ましい。
【００４９】
本実施形態では、ＩＣチップ６１での発熱を効果的に抑制する観点から、３つの駆動スイッチ６７のオン抵抗がそれぞれ異なっている。
【００５０】
先にも述べたように、３つの駆動スイッチ６７ａ，６７ｂ，６７ｃにそれぞれ対応する３種類の駆動信号は、印字周期Ｔ内でのパルス数が異なっている。パルス数が多いと、それだけ圧電素子５９を駆動する回数が多くなることから、駆動スイッチ６７での発熱が大きくなる。そこで、本実施形態では、３つの駆動スイッチ６７のオン抵抗は、対応する駆動信号のパルス数が多いほど、小さくなっている。即ち、駆動スイッチ６７ａ，６７ｂ，６７ｃのオン抵抗をそれぞれＲａ，Ｒｂ，Ｒｃとすると、Ｒａ（小玉）＞Ｒｂ（中玉）＞Ｒｃ（大玉）である。例えば、Ｒａ＝３００Ω、Ｒｂ＝２００Ω、Ｒｃ＝１００Ωである。
【００５１】
尚、電源６９に繋がる定電圧スイッチ６８については、オン抵抗が小さいと過剰電流が流れる虞がある。そのため、定電圧スイッチ６８のオン抵抗は、ある程度大きい方が好ましい。また、駆動スイッチ６７では、オン抵抗が大きいと駆動信号の波形がなまるという問題があるが、定電圧スイッチ６８ではそのような制約はない。逆に、定電圧スイッチ６８のオン抵抗を大きくすることで、このスイッチ６８を構成するトランジスタのサイズを小さく抑えることができる。そこで、本実施形態では、定電圧スイッチ６８のオン抵抗Ｒｄは、３つの駆動スイッチ６７のオン抵抗Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃよりも大きくなっている。定電圧スイッチ６８の抵抗Ｒｄは、３つの駆動スイッチ６７と比べてかなり大きくてよく、例えば、Ｒｄ＝１００ｋΩである。
【００５２】
以上説明した実施形態において、インクジェットプリンタ１が、本発明の「液体吐出装置」に相当する。インクジェットヘッド４が、本発明の「液体吐出ヘッド」に相当する。圧電素子５９が、本発明の「駆動素子」に相当する。また、図６（ｃ）の大玉の駆動信号を本発明の「第１駆動信号」とした場合に、これよりもパルス数が少ない、図６（ａ）の小玉の駆動信号、及び、図６（ｂ）の中玉の駆動信号が、それぞれ本発明の「第２駆動信号」に相当する。また、制御基板６の選択データ生成部６４と、選択データに応じて駆動スイッチ６７を切り替えるＩＣチップ６１の切替回路６６とによって、本発明の「スイッチ切替部」が構成されている。
【００５３】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明あるいは図示を省略する。
【００５４】
１］前記実施形態では、全ての駆動スイッチ６７のオン抵抗が互いに異なっている必要はない。例えば、３つの駆動スイッチ６７のうち、２つの駆動スイッチ６７のオン抵抗が等しく、残り１つの駆動スイッチ６７のオン抵抗のみが異なっていてもよい。
【００５５】
２］複数種類の駆動信号は、前記実施形態で述べたような、パルス数が異なるものには限られない。例えば、以下のような変更も可能である。
【００５６】
（１）図７に示すように、各駆動信号の基準電圧がＧＮＤであり、パルスが印加されるときにのみ圧電素子５９の印加電圧が高電圧となる波形でもよい。この場合、前記実施形態のように、非吐出時に圧電素子５９に定電圧を印加しておく必要は特になく、図６の定電圧スイッチ６８を省略できる。
【００５７】
（２）図８に示すように、３種類の駆動信号の間で振幅が異なっていてもよい。図８では、３種類の駆動信号のそれぞれにおいて、印字周期Ｔ内に２つのパルスが含まれている。但し、３種類の駆動信号の間で、パルスの振幅が異なっている。パルスの振幅が大きいほどインクに大きなエネルギーが与えられ、ノズル３０から大きな液滴が吐出される。即ち、３種類の駆動信号の振幅の関係は、小玉の振幅Ｖａ＜中玉の振幅Ｖｂ＜大玉の振幅Ｖｃ、となっている。
【００５８】
この場合、駆動信号の振幅が大きいほど、駆動スイッチ６７での発熱が大きくなる。そこで、３つの駆動スイッチ６７（６７ａ，６７ｂ，６７ｃ）は、対応する駆動信号の振幅が大きいほど、オン抵抗が小さいことが好ましい。即ち、小玉のスイッチ抵抗Ｒａ＞中玉のスイッチ抵抗Ｒｂ＞大玉のスイッチ抵抗Ｒｃである。尚、図８（ｃ）の大玉の駆動信号を本発明の「第３駆動信号」とした場合に、これよりも振幅が小さい、図８（ａ）の小玉の駆動信号、及び、図８（ｂ）の中玉の駆動信号が、それぞれ本発明の「第４駆動信号」に相当する。
【００５９】
（３）図９に示すように、３種類の駆動信号の間で、電圧変化の勾配が異なっていてもよい。図９では、３種類の駆動信号のそれぞれにおいて、印字周期Ｔに２つのパルスが含まれている。但し、３種類の駆動信号の間で、パルスの立ち上がり及び立ち下がりにおける電圧変化の急峻さが異なる。パルスの立ち上がり、立ち下がりにおける電圧勾配が異なると、インクに与えられるエネルギーが変化し、ノズル３０から吐出される液滴サイズが変化する。電圧勾配によって液滴が大きくなるか小さくなるかは、波形形状にもよるが、例えば、図９では、勾配が大きくて急峻であるほど、液滴サイズが小さくなる。つまり、小玉の電圧勾配（急峻）＞中玉の電圧勾配＞大玉の電圧勾配（緩やか）である。
【００６０】
駆動信号の電圧変化の勾配が大きい場合に、駆動スイッチ６７のオン抵抗が大きいと、急峻な電圧変化に追従できず、駆動スイッチ６７の前後で信号波形がなまってしまう。そこで、３つの駆動スイッチ６７（６７ａ，６７ｂ，６７ｃ）は、対応する駆動信号の電圧勾配が大きいほど、オン抵抗が小さいことが好ましい。即ち、大玉のスイッチ抵抗Ｒｃ＞中玉のスイッチ抵抗Ｒｂ＞小玉のスイッチ抵抗Ｒａである。尚、図９（ａ）の小玉の駆動信号を本発明の「第５駆動信号」とした場合に、これよりも電圧勾配が小さい、図９（ｂ）の中玉の駆動信号、及び、図９（ｃ）の大玉の駆動信号が、それぞれ本発明の「第６駆動信号」に相当する。
【００６１】
尚、駆動スイッチのオン抵抗を異ならせる形態として、駆動信号のパルス数が異なる形態（図６）、振幅が異なる形態（図８）、及び、電圧勾配が異なる形態（図９）の３つを本明細書で例示したが、パルス数＞振幅＞電圧勾配の順に発熱に寄与する割合が大きいため、この順序でオン抵抗を小さくすべきである。例えば、パルスが１つで振幅が大きいＡ信号と、パルスが２つで、振幅はＡ信号の半分であるＢ信号とを比べると、Ｂ信号の方がトータルの発熱量が大きくなる。そこで、Ｂ信号に対応する駆動スイッチのオン抵抗を、Ａ信号に対応する駆動スイッチのオン抵抗より小さくする。
【００６２】
３］印刷中に、あるノズル３０についてインクを吐出しない期間が長く続くと、このノズル３０内のインクが乾燥して増粘し、次にインクを吐出する際に吐出不良が生じることがある。これを防止するため、インクを吐出しないノズル３０については、ノズル３０内でインクのメニスカスを振動させることにより、ノズル３０内のインクを撹拌させて増粘を抑制する技術が知られている。即ち、圧力室３６内のインクに、インクを吐出させる場合よりも小さなエネルギーを付与することにより、インクを吐出させることなくメニスカスを振動させる。
【００６３】
図１０に示すように、制御基板７０には、２つの信号生成部７３（７３ａ，７３ｂ）と、選択データ生成部７４が設けられている。２つの信号生成部７３は、圧電素子５９を駆動するための駆動信号を生成する。信号生成部７３ａは、ノズル３０からインクを吐出させるための吐出駆動信号を生成する。信号生成部７３ｂは、ノズル３０内のメニスカスを振動させるためのメニスカス振動信号を生成する。また、ＩＣチップ７１は、スイッチ回路７５と、切替回路７６とを有する。スイッチ回路７５は、吐出駆動信号に対応した駆動スイッチ７７ａと、メニスカス駆動信号に対応した駆動スイッチ７７ｂを有する。
【００６４】
メニスカス振動信号の波形については、吐出駆動信号よりもインクに与えるエネルギーが小さく、ノズル３０からインクを吐出させない波形であれば、特に限定されない。例えば、図１１（ｂ）に示すように、図１１（ａ）の吐出駆動信号のパルス波形とは違って、電圧を瞬間的に上げるような波形の信号を採用できる。あるいは、吐出駆動信号よりも電圧振幅が低いパルス波形の信号を採用してもよい。
【００６５】
メニスカス振動は、印刷中にインクを吐出しないノズル３０の全てについて行うのが普通である。つまり、インクを吐出するノズル３０が少ない場合には、他の大多数のノズル３０で一斉にメニスカス振動が行われる。そのため、圧電素子の総駆動回数が多くなり、スイッチ回路７５での発熱の総量がかなり大きくなる。従って、各駆動スイッチ７７での発熱は極力抑えたい。また、メニスカス振動ではノズル３０からインクが吐出されないため、メニスカス振動に伴って発生した熱を、インクの吐出によって排出することができず、インクジェットヘッド内に熱が籠もりやすくなる。そこで、メニスカス振動信号に対応する駆動スイッチ７７ｂのオン抵抗Ｒ２を、吐出駆動信号に対応する駆動スイッチ７７ａのオン抵抗Ｒ１よりも小さくすることが好ましい。例えば、Ｒ１＝１ｋΩ、Ｒ２＝２００Ωである。
【００６６】
４］前記実施形態では、ノズル３０からインクを吐出させる駆動素子が、圧電素子５９である場合について説明したが、圧電素子以外の駆動素子を採用することもできる。例えば、駆動素子が、インクを加熱して膜沸騰を生じさせる発熱体を有するものであってもよい。即ち、１つの発熱体へ複数種類の駆動信号を選択的に供給するスイッチ回路において、複数種類の駆動信号にそれぞれ対応した複数の駆動スイッチの間で、オン抵抗が異なっていてもよい。
【００６７】
以上説明した実施形態は、本発明を、記録用紙にインクを吐出して画像等を印刷するインクジェットヘッドに適用したものであるが、画像等の印刷以外の様々な用途で使用される液体吐出装置においても本発明は適用されうる。例えば、基板に導電性の液体を吐出して、基板表面に導電パターンを形成する液体吐出装置にも、本発明を適用することは可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１  インクジェットプリンタ
４  インクジェットヘッド
３０  ノズル
５２  個別電極
５４  圧電層
５６  共通電極
５９  圧電素子
６３  信号生成部
６４  選択データ生成部
６６  切替回路
６７  駆動スイッチ
６８  定電圧スイッチ
７３  信号生成部
７７  駆動スイッチ
【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】
0006597134.tif 000007
【図７】
0006597134.tif 000008
【図８】
0006597134.tif 000009
【図９】
0006597134.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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