(57)【要約】      （修正有）【課題】圧電素子を液滴の吐出制御手段として用いた液滴吐出装置において、圧電素子に異なる駆動信号を印加する際の駆動効率を向上させることができる液滴吐出装置を提供する。【解決手段】液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出装置であって、ノズルから液滴を吐出させるための吐出力を生じさせる圧電素子１６１と、圧電素子１６１を駆動してノズルからの液滴の吐出不良を防止するための駆動信号である防止駆動信号を生成する防止駆動信号生成部と、圧電素子１６１を駆動して吐出不良の防止以外の目的でノズルから液滴を吐出させるための駆動信号である滴吐出駆動信号を生成する駆動波形生成部２０１と、圧電素子１６１を駆動するための駆動信号として滴吐出駆動信号と防止駆動信号とを切り替える駆動信号切替部２１５，２１６，２１７とを含む。【選択図】図１０
2016165819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出装置であって、
前記ノズルから液滴を吐出させるための吐出力を生じさせるアクチュエータ素子と、
前記アクチュエータ素子を駆動して前記ノズルからの液滴の吐出不良を防止するための駆動信号である防止駆動信号を生成する防止駆動信号生成部と、
前記アクチュエータ素子を駆動して前記吐出不良の防止以外の目的で前記ノズルから液滴を吐出させるための駆動信号である滴吐出駆動信号を生成する滴吐出駆動信号生成部と、
前記アクチュエータ素子を駆動するための駆動信号として前記滴吐出駆動信号と前記防止駆動信号とを切り替える駆動信号切替部と
を含むことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記防止駆動信号生成部は、蓄電素子を備え、前記蓄電素子からの充放電により前記防止駆動信号を生成し、
前記駆動信号切替部は、前記アクチュエータ素子を駆動するための駆動信号として前記防止駆動信号に切り替える場合に、前記蓄電素子から電気的に容量性である前記アクチュエータ素子への放電に切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記防止駆動信号生成部は、前記アクチュエータ素子を駆動して前記液滴の粘度を調整するための前記防止駆動信号を生成する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の液滴吐出装置によって液滴を吐出して画像を形成す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、液滴吐出装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報の電子化が推進される傾向にあり、電子化された情報の出力に用いられるプリンタやファクシミリ及び書類の電子化に用いるスキャナ等の画像処理装置は欠かせない機器となっている。このような画像処理装置は、撮像機能、画像形成機能及び通信機能等を備えることにより、プリンタ、ファクシミリ、スキャナ、複写機として利用可能な複合機として構成されることが多い。
【０００３】
このような画像処理装置のうち、電子化された情報の出力に用いられるプリンタの一態様として、インクジェット方式を採用したプリンタ（以降、インクジェットプリンタとする）がある。インクジェットプリンタにおいては、記録ヘッドが用紙等の記録媒体に対してインクを吐出することにより、画像が形成される。
【０００４】
記録ヘッドにおいてインクの吐出を制御する態様としては、圧電素子を用いるもの、インクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインクを吐出させるもの、静電気力を利用するもの等がある。このような吐出制御手段を用いた記録ヘッドにおいては、高密度のマルチノズル化を比較的容易に実現することが可能であり、高精細な画像を記録媒体上に形成することが可能である。
【０００５】
例えば、圧電素子を吐出制御手段として用いた記録ヘッドにおいては、圧電素子に所定の駆動波形を構成する駆動信号を印加することにより、それぞれのノズルからインクの吐出が行われる。また、生成される駆動波形は階調ごとに共通であるが、圧電素子に対して駆動波形を構成する駆動パルスを選択的に印加することで、大きさの異なるインクのドットを打ち分けたり、インクの吐出不良を防止したりする等、圧電素子の異なる駆動が可能になる。インクの吐出不良の防止は、例えば、ノズルを微駆動してインクの粘度を調整することである。
【０００６】
このような圧電素子等の負荷を正確に制御することを目的として、回路規模が増大することを抑えつつ、出力可能な電圧値の種類を増やして電圧波形の精度を高めることが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
１印刷周期の共通の駆動波形（以降、「共通駆動波形」とする）は、上述したように、インクを吐出させるための駆動信号（以降、「滴吐出駆動信号」とする）及び微駆動によりインクの吐出不良を防止するための駆動信号（以降、「微駆動信号」とする）から構成される。そのため、駆動波形を構成する駆動パルスから微駆動信号のみを選択して圧電素子に印加する場合であっても、滴吐出駆動信号分の時間が余分にかかる。同様に、駆動波形を構成する駆動パルスから滴吐出駆動信号のみを選択して圧電素子に印加する場合であっても、微駆動信号分の時間が余分にかかる。
【０００８】
このように、共通駆動波形が圧電素子に異なる動作をさせる複数の駆動信号から構成される場合、圧電素子の駆動に必要な時間以上に時間がかかり、圧電素子の駆動効率が悪くなる。また、特許文献１に開示された技術においては、負荷に印加する電圧波形の制御において、圧電素子に対して共通駆動波形を構成する駆動パルスを選択的に印加することはないため、負荷の動作制御における前提が異なる。
【０００９】
なお、このような課題は、インクジェット方式による画像形成装置に限らず、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置であれば同様に発生し得る。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、圧電素子を液滴の吐出制御手段として用いた液滴吐出装置において、圧電素子に異なる駆動信号を印加する際の駆動効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出装置であって、前記ノズルから液滴を吐出させるための吐出力を生じさせるアクチュエータ素子と、前記アクチュエータ素子を駆動して前記ノズルからの液滴の吐出不良を防止するための駆動信号である防止駆動信号を生成する防止駆動信号生成部と、前記アクチュエータ素子を駆動して前記吐出不良の防止以外の目的で前記ノズルから液滴を吐出させるための駆動信号である滴吐出駆動信号を生成する滴吐出駆動信号生成部と、前記アクチュエータ素子を駆動するための駆動信号として前記滴吐出駆動信号と前記防止駆動信号とを切り替える駆動信号切替部とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、圧電素子を液滴の吐出制御手段として用いた液滴吐出装置において、圧電素子に異なる駆動信号を印加する際の駆動効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの全体構成を例示する図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの機能構成を例示するブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る記録ヘッドの構成を模式的に示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る印刷制御部及びヘッドドライバの機能構成を例示するブロック図である。
【図６】本発明の実施形態に係るヘッドドライバの駆動信号を例示する図である。
【図７】本発明の実施形態に係るヘッドドライバの駆動信号を例示する図である。
【図８】本発明の実施形態に係る駆動回路と比較のための従来の駆動回路を例示する図である。
【図９】本発明の実施形態に係る駆動回路との比較のための駆動回路において各圧電素子を駆動する際に生成される共通駆動波形を例示する図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る駆動回路を例示する図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る駆動回路を例示する図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る駆動回路の動作状態における滴吐出駆動波形及び微駆動波形を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態においては、液滴吐出装置の例として、マルチチャネル化されたインクジェット記録ヘッドを含むインクジェットプリンタについて説明する。なお、インクジェットプリンタは、液滴吐出装置によってインクを吐出して画像を形成する画像形成装置でもある。
【００１５】
図１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１の全体構成を模式的に示す図であり、図１（ａ）は、インクジェットプリンタ１の透視斜視図、図１（ｂ）は、インクジェットプリンタ１の透視側面図である。
【００１６】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１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、キャリッジ１０１に搭載された記録ヘッド１０２、記録ヘッド１０２にインクを供給するインクカートリッジ１０３等で構成される印字機構部等を含む。インクジェットプリンタ１の装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙Ｐ等の記録媒体を積載可能な給紙カセット（あるいは給紙トレイでもよい）１０４を抜き差し自在に装着することができる。また、インクジェットプリンタ１においては、用紙Ｐを手差しで給紙するための手差しトレイ１０５を開倒することができる。
【００１７】
インクジェットプリンタ１は、給紙カセット１０４或いは手差しトレイ１０５から給送される用紙Ｐを取り込み、上述した印字機構部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に排紙する。なお、以降、記録媒体は用紙である場合を例として説明するが、記録媒体としては、用紙の他、フィルム、プラスチック等のシート状の材料で、画像形成出力の対象物となるものであれば採用可能である。
【００１８】
また、印字機構部は、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（紙面垂直方向）に摺動自在に保持している。キャリッジ１０１に搭載されている記録ヘッド１０２は、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）、シアン（Ｃｙａｎ）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｄａ）、ブラック（ｂｌａｃＫ）の各色のインク滴を吐出する。これら各色のインクを吐出する複数のインク吐出口は、主走査方向と交差する方向に配列されており、且つインク吐出口は下方に向けられている。
【００１９】
記録ヘッド１０２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１０３は、キャリッジ１０１において交換可能に装着されている。また、インクカートリッジ１０３は、上方に待機と連通する大気口、下方には記録ヘッド１０２にインクを供給する供給口を、内部にはインク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、記録ヘッド１０２へ供給されるインクがわずかな負圧に維持されている。尚、本実施形態においては、記録ヘッド１０２が色ごとに設けられている場合を例としているが、各色のインクを吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
【００２０】
キャリッジ１０１は、後方側（用紙搬送方向下流側）が主ガイドロッド１０７に摺動自在に装着され、前方側（用紙搬送方向上流側）が従ガイドロッド１０８に摺動自在に装着されている。そして、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１０９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が架け渡されている。タイミングベルト１１２とキャリッジ１０１とは固定されており、主走査モータ１０９の正逆回転によりキャリッジ１０１が往復駆動される。
【００２１】
一方、給紙カセット１０４にセットされた用紙を記録ヘッド１０２の下方側に搬送するために、給紙ローラ１１３、フリクションパッド１１４、ガイド部材１１５、搬送ローラ１１６、搬送コロ１１７及び先端コロ１１８が設けられている。給紙ローラ１１３及びフリクションパッド１１４は、給紙カセット１０４から用紙Ｐを分離給送し、ガイド部材１１５は、分離給送された用紙Ｐを案内する。
【００２２】
搬送ローラ１１６は、給紙された用紙Ｐを反転させて搬送する。搬送コロ１１７は搬送ローラ１１６の周面に押し付けられており、先端コロ１１８は、搬送ローラからの用紙Ｐの送り出し角度を規定する。また、搬送ローラ１１６は、図示しない副走査モータによってギヤ列を介して回転駆動される。
【００２３】
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から送り出された用紙Ｐを記録ヘッド１０２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１１９が設けられている。この印写受け部材１１９の用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐ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、拍車１２１が設けられている。更に、用紙Ｐを排紙トレイ１０６に送り出す排紙ローラ１２２及び拍車１２３と、排紙経路を形成するガイド部材１２４、１２５とが配置されている。
【００２４】
用紙Ｐへの画像記録時には、インクジェットプリンタ１のコントローラが、キャリッジ１０１を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０２を駆動することにより、停止している用紙Ｐにインクを吐出して１走査分を記録する。そして、インクジェットプリンタ１のコントローラは、用紙Ｐを所定量搬送後次の行の記録を行う。また、インクジェットプリンタ１のコントローラは、記録終了信号又は用紙Ｐの後端が記録領域に到達した信号を受けると、記録動作を終了させ用紙Ｐを排紙する。
【００２５】
記録ヘッド１０２は、上述したように複数設けられたノズルを夫々駆動するための駆動素子として圧電素子を含む。即ち、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１においては、複数のノズル夫々からインク（液滴）を吐出させるための吐出力を生じさせるアクチュエータ素子として圧電素子が用いられる。この圧電素子に所定の駆動波形を印加することにより、夫々のノズルからインクの吐出が行われる。
【００２６】
また、キャリッジ１０１の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド１０２の吐出不良を回復するための維持回復装置１２６が配置されている。維持回復装置１２６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１０１は、印字待機中においてこの維持回復装置１２６側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド１０２をキャッピングされる。これにより、吐出口部が湿潤状態に保たれ、インク乾燥による吐出不良が防止される。
【００２７】
また、記録ヘッド１０２は、記録途中などにおいて記録と関係しないインクを維持回復装置１２６に吐出（空吐出）することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。詳細には、吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段が記録ヘッド１０２の吐出口（ノズル）を密封し、吸引手段がチューブを通して吐出口からインクとともに気泡等を吸い出す。そして、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。
【００２８】
次に、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１の機能構成を説明する。図２は、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１の機能構成を例示するブロック図である。図２に示すように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、コントローラ１００、キャリッジ１０１、主走査モータ１０９、センサ群１３３、搬送ベルト１３５、維持回復モータ１３６、帯電ローラ１３７及び操作パネル１３８を含む。なお、以降、図１に示した構成と同一の構成には図１と同一の符号が付されている。
【００２９】
操作パネル１３８は、インクジェットプリンタ１に必要な情報の入力及び表示を行うための操作部及び表示部として機能するユーザインタフェースである。キャリッジ１０１は、インクを吐出する記録ヘッド１０２及び記録ヘッド１０２を駆動するヘッドドライバ１３１が搭載されている。また、キャリッジ１０１は、搬送ベルト１３５によって搬送される用紙に対して、用紙の搬送方向である副走査方向と直角な方向である主走査方向に動かされることにより、用紙の前面に対してインクを吐出して画像形成出力を行う。
【００３０】
主走査モータ１０９は、キャリッジ１０１を主走査方向に動かすための動力を供給するモータである。副走査モータ１３４は、画像の出力対象である用紙を搬送する搬送ベルト１３５に動力を供給するモータである。維持回復モータ１３６は、維持回復装置１２６を駆動するモータである。
【００３１】
センサ群１３３は、インクジェットプリンタ１における様々な情報を検知する各種センサである。具体的には、例えば、センサ群１３３は、主走査モータ１０９及び副走査モータ１３４の回転を検知するための回転検知センサ、用紙の位置を検知するための光学センサ、装置内の温度を監視するためのサーミスタ、帯電ベルトの電圧を監視するセンサ、カバーの開閉を検知するインターロックスイッチ等である。帯電ローラ１３７は、搬送ベルト１３５を帯電させることにより、画像の出力対象である用紙を搬送ベルト１３５に吸着させるための静電力を発生させる。
【００３２】
コントローラ１００は、インクジェットプリンタ１の動作を制御する制御部であり、図２に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３、ＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ  Ｖｏｌａｔｉｌｅ  ＲＡＭ）１４、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）１５、ホストＩ／Ｆ１６、印刷制御部１７、モータ駆動部１８、ＡＣバイアス供給部１９及びＩ／Ｏ２０を含む。
【００３３】
ＣＰＵ１１は演算手段であり、コントローラ１００各部の動作を制御する。ＲＯＭ１２は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。ＲＡＭ１３は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１１が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ＮＶＲＡＭ１４は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、制御プログラムや制御用のパラメータが格納される。
【００３４】
ＡＳＩＣ１５は、画像形成出力に際して必要な画像処理を実行するハードウェア回路である。ホストＩ／Ｆ１６は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等のホスト装置から描画データを受信するためのインタフェースであり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）インタフェースが用いられる。Ｉ／Ｏ２０は、センサ群１３３からの検出信号をコントローラ１００に入力するためのポートである。
【００３５】
印刷制御部１７は、キャリッジ１０１に含まれる記録ヘッド１０２を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動波形を生成する駆動波形生成手段を含む。モータ駆動部１８は、主走査モータ１０９及び副走査モータ１３４を駆動する。ＡＣバイアス供給部１９は、帯電ローラ１３７にＡＣバイアスを供給する。
【００３６】
ＰＣ等の情報処理装置、イメージスキャナ等の画像読取装置、デジタルカメラ等の撮像装置といったホスト側からの描画データは、コントローラ１００においてホストＩ／Ｆ１６に入力され、ホストＩ／Ｆ１６内の受信バッファに格納される。ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３にロードされたプログラムに従って演算を行うことにより、ホストＩ／Ｆ１６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ１５を制御して必要な画像処理、データの並び替え処理等を行う。その後、ＣＰＵ１１は、印刷制御部１７を制御することにより、ＡＳＩＣ１５において処理された描画データを、ヘッドドライバ１３１に転送する。
【００３７】
印刷制御部１７は、上述した描画データをシリアルデータでヘッドドライバ１３１に転送するとともに、この描画データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、滴制御信号（マスク信号）などをヘッドドライバ１３１に出力する。また、印刷制御部１７は、ＲＯＭ１２に格納されている駆動信号のパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動波形生成部及びヘッドドライバ１３１に与える駆動波形選択手段を含む。また、印刷制御部１７は、１の駆動パルス（駆動信号）或いは複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形を生成してヘッドドライバ１３１に対して出力する。
【００３８】
ヘッドドライバ１３１は、シリアルに入力される１行分の描画データに基づき、記録ヘッド１０２を駆動する。具体的には、ヘッドドライバ１３１は、シリアルに入力される１行分の描画データに基づき、印刷制御部１７から与えられる駆動波形を構成する駆動信号を、記録ヘッド１０２から液滴を吐出させるためのエネルギーを発生する駆動素子に対して選択的に印加する。このとき、ヘッドドライバ１３１は、駆動波形を構成する駆動パルスを選択することによって、例えば、大滴（大ドット）、中滴（中ドット）、小滴（小ドット）など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。
【００３９】
ここで、キャリッジ１０１における記録ヘッド１０２の構成について説明する。図３は、本実施形態におけるキャリッジ１０１における記録ヘッド１０２の構成を模式的に示す図である。図３に示すように、本実施形態に係るキャリッジ１０１には、記録ヘッド１０２として、ＣＭＹＫ（Ｃｙａｎ，Ｍａｇｅｎｔａ，Ｙｅｌｌｏｗ，ｂｌａｃＫ）夫々の色毎に、記録ヘッド１０２Ｋ、１０２Ｃ、１０２Ｍ、１０２Ｙが搭載されている。
【００４０】
図４（ａ）は、図３の切断線ＡＡ´における記録ヘッド１０２の断面図であり、図４（ｂ）は、図３の切断線ＢＢ´における記録ヘッド１０２の断面図である。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係る記録ヘッド１０２は、例えば単結晶シリコン基板を異方性エッチングして形成した流路板１５１と、この流路板１５１の下面に接合した例えばニッケル電鋳で形成した振動板１５２と、流路板１５１の上面に接合したノズル板１５３とを接合して積層する。これらによって液滴（インク滴）を吐出するノズル１５４が連通する流路であるノズル連通路１５５及び圧力発生室である液室１５６、液室１５６に流体抵抗部（供給路）１５７を通じてインクを供給するための共通液室１５８に連通するインク供給口１５９などが形成されている。
【００４１】
また、記録ヘッド１０２は、振動板１５２を変形させて液室１５６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての２列の積層型圧電素子１６１と、この圧電素子１６１を接合固定するベース基板１６２とを備える。なお、圧電素子１６１の間には支柱部１６３が設けられている。支柱部１６３は、圧電素子部材を分割加工することで圧電素子１６１と同時に形成した部分であるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。
【００４２】
さらに、圧電素子１６１には図示しない駆動ＩＣを搭載したＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）ケーブル１６４が接続されている。そして、振動板１５２の周縁部をフレーム部材１６５に接合し、このフレーム部材１６５には、圧電素子１６１及びベース基板１６２などで構成されるアクチュエータユニットを収納する貫通部１６６及び共通液室１５８となる凹部、この共通液室１５８に外部からインクを供給するためのインク供給穴１６７が形成されている。
【００４３】
ノズル板１５３は、各液室１５６に対応して直径１０〜３０μｍのノズル１５４を形成し、流路板１５１に接着剤接合している。このノズル板１５３は、金属部材からなるノズル形成部材の表面に所要の層を介して最表面に撥水層を形成したものである。
【００４４】
圧電素子１６１は、圧電材料１６８と内部電極１６９とを交互に積層した積層型圧電素子であり、ここではＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３）素子である。この圧電素子１６１の交互に異なる端面に引き出された各内部電極１６９には個別電極１７０及び共通電極１７１が接続されている。なお、この実施形態では、圧電素子１６１の圧電方向として、図面上方への変位を用いて液室１５６内インクを加圧する構成としている。また、１つの基板１６２に１列の圧電素子１６１が設けられる構造とすることもできる。
【００４５】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子１６１に印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子１６１が収縮し、振動板１５２が下降して液室１５６の容積が膨張することで、液室１５６内にインクが流入する。その後、圧電素子１６１に印加する電圧を上げることによって、圧電素子１６１が積層方向に伸長し、振動板１５２がノズル１５４方向に変形して、液室１５６の容積／体積が収縮する。これにより、液室１５６内の記録液が加圧され、ノズル１５４から記録液の滴が吐出（噴射）される。
【００４６】
そして、圧電素子１６１に印加する電圧を基準電位に戻すことによって、振動板１５２が初期位置に復元し、液室１５６が膨張して負圧が発生するので、共通液室１５８から液室１５６内に記録液が充填される。そこで、ノズル１５４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
【００４７】
次に、印刷制御部１７及びヘッドドライバ１３１の詳細を説明する。図５は、印刷制御部１７及びヘッドドライバ１３１の機能構成を例示するブロック図である。図５に示すように、印刷制御部１７は、駆動波形生成部２０１及びデータ転送部２０２を備える。駆動波形生成部２０１は、上述したように、１印刷周期内に複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形（共通駆動信号）を生成して出力する。データ転送部２０２は、印刷画像に応じた２ビットの印字データ（階調信号０、１）、クロック信号、ラッチ信号（ＬＡＴ）、滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３を出力する。
【００４８】
なお、滴制御信号は、ヘッドドライバ１３１の後述するスイッチ手段であるアナログスイッチ２１５の開閉を滴毎に指示する２ビットの信号である。具体的には、例えば、滴制御信号は、共通駆動波形の印刷周期に合わせて選択すべき波形でＨレベル（ＯＮ）に状態遷移し、非選択時にはＬレベル（ＯＦＦ）に状態遷移する。
【００４９】
ヘッドドライバ１３１は、シフトレジスタ２１１、ラッチ回路２１２、デコーダ２１３、レベルシフタ２１４及びアナログスイッチ２１５を備える。シフトレジスタ２１１は、データ転送部２０２からの転送クロック（シフトクロック）及びシリアル印字データ（階調データ：２ビット／ＣＨ）を入力する。ラッチ回路２１２は、シフトレジスタ２１１の各レジスト値をラッチ信号によってラッチする。
【００５０】
デコーダ２１３は、階調データと滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３をデコードして結果を出力する。レベルシフタ２１４は、デコーダ２１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ２１５が動作可能なレベルへとレベル変換する。アナログスイッチ２１５は、レベルシフタ２１４を介して与えられるデコーダ２１３の出力でオン／オフ（開閉）される。
【００５１】
また、アナログスイッチ２１５は、各圧電素子１６１の選択電極（個別電極）１７０に接続され、駆動波形生成部２０１からの共通駆動波形が入力されている。したがって、シリアル転送された階調データ及び滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３をデコーダ２１３でデコードした結果に応じてアナログスイッチ２１５がオンされることで、共通駆動波形を構成する所要の駆動信号が通過して（選択されて）圧電素子１６１に印加される。
【００５２】
次に、駆動波形の一例について説明する。図６及び図７は、ヘッドドライバ１３１の駆動信号を例示する図である。駆動波形生成部２０１は、図６に示すように、１印刷周期（１駆動周期）内に、例えば５個の駆動パルスＰ１〜Ｐ５からなる駆動信号（駆動波形）を生成して出力する。駆動パルスＰ１〜Ｐ５は、図６に示すように、基準電位Ｖｅから立ち下がる波形要素や立下り後の状態から立ち上がる波形要素等で構成される。なお、１印刷周期は、最大の駆動周波数により決まる。
【００５３】
一方、ヘッドドライバ１３１は、データ転送部２０２からの滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３に応じて、図６に示した駆動波形を構成する駆動パルス（駆動信号）から使用する駆動パルスを選択する。ヘッドドライバ１３１は、データ転送部２０２からの滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３に応じて、小滴（小ドット）を形成する場合、図７（ｂ）に示すように駆動パルスＰ３を選択する。また、ヘッドドライバ１３１は、中滴（中ドット）を形成する場合、図７（ｃ）に示すように駆動パルスＰ２及びＰ４を選択し、大滴（大ドット）を形成する場合、図７（ｄ）に示すように駆動パルスＰ２〜Ｐ５を選択する。
【００５４】
また、ヘッドドライバ１３１は、微駆動の場合、図７（ａ）に示すように駆動パルスＰ１を選択する。ノズルは、上述したように微駆動により空吐出し、インク粘度を一定に調整する。すなわち、駆動パルスＰ１は、ノズルを微駆動するための微駆動信号であり、ノズルからの液滴の吐出不良を防止するための防止駆動信号である。一方、駆動パルスＰ２〜Ｐ５は、吐出不良の防止以外の目的でノズルから液滴を吐出させるための駆動信号である。ヘッドドライバ１３１は、それぞれで選択した駆動パルスを記録ヘッド１０２の圧電素子１６１に印加する。
【００５５】
このように、記録ヘッド１０２は、空吐出以外を目的とする液滴吐出のためのＰ２〜Ｐ５等の駆動パルス（以降、「滴吐出駆動信号」とする）及び空吐出のためのＰ１の駆動パルス（以降、「微駆動信号」とする）等の異なる駆動パルスにより駆動する。このような異なる駆動パルスにより記録ヘッド１０２が駆動するインクジェットプリンタ１において、記録ヘッド１０２を効率よく駆動するための駆動回路の構成が本実施形態に係る要旨である。
【００５６】
ここで、本実施形態に係る駆動回路の構成との比較のために従来の駆動回路を説明する。図８は、本実施形態に係る駆動回路の構成との比較のための従来の駆動回路を例示する図である。図８に示すように、従来の駆動回路は、インクジェットプリンタ１のコントローラ側基板及びキャリッジ側基板から構成される。
【００５７】
コントローラ側基板は、図２に示したコントローラ１００の基板であり、図５に示した印刷制御部１７の駆動波形生成部２０１及び抵抗Ｒを含む。キャリッジ側基板は、図２に示した記録ヘッド１０２基板であり、図５に示したアナログスイッチ２１５及び圧電素子１６１から構成される。
【００５８】
図８に示すように、キャリッジ側基板は、複数の圧電素子１６１−１〜１６１−ｎ（ｎは１以上の整数であり常に同じ数であるとは限らない）及び各圧電素子への信号の印加状態を切り替えるスイッチ２１５−１〜２１５−ｎを含む。すなわち、図８に示した駆動回路の例において、記録ヘッド１０２は、各色ｎ個のノズルで構成される。
【００５９】
また、図８に示すように、駆動波形生成部２０１は、キャリッジ側基板の各スイッチ２１５−１〜２１５−ｎのうちオンされているスイッチ２１５に接続されている圧電素子１６１に共通駆動波形を構成する駆動信号を選択的に印加する。図９は、図８に示した駆動回路において各圧電素子１６１を駆動する際に、駆動波形生成部２０１により生成される共通駆動波形を例示する図である。
【００６０】
図９に示すように、共通駆動波形は、１印刷周期内に微駆動信号及び滴吐出駆動信号が並べられている。例えば、図９に示すように、１印刷周期の開始時間Ｔ０から時間Ｔ１までの信号が微駆動信号であり、時間Ｔ１から１印刷周期の終了時間Ｔ２までの信号が滴吐出駆動信号である。
【００６１】
図９に示した共通駆動波形を構成する微駆動信号及び滴吐出駆動信号がキャリッジ側基板に出力され、スイッチ２１５のオン／オフにより、各圧電素子１６１に対して選択的に印加される。例えば、微駆動信号の出力期間（時間Ｔ０〜Ｔ１）においてスイッチ２１５−１がオフされて、滴吐出駆動信号の出力期間（時間Ｔ１〜Ｔ２）においてスイッチ２１５−１がオンされたとする。この場合、圧電素子１６１−１は、用紙へインクが吐出されるよう駆動する。
【００６２】
一方、例えば、微駆動信号の出力期間においてスイッチ２１５−２がオンされて、滴吐出駆動信号の出力期間においてスイッチ２１５−２がオフされたとする。この場合、圧電素子１６１−２は、インク粘度を調整するために微駆動する。
【００６３】
このように、図８に示した駆動回路において図９に示した共通駆動波形により各圧電素子１６１を駆動する場合、微駆動信号及び滴吐出駆動信号のいずれかにより駆動する場合であっても、一方の駆動信号の出力期間を待つ必要がある。そのため、各圧電素子１６１の駆動に必要な時間以上に時間がかかり、各圧電素子１６１の駆動効率が悪い。
【００６４】
次に、本実施形態に係る駆動回路を説明する。図１０は、本実施形態に係る駆動回路を例示する図である。図１０に示すように、本実施形態に係る駆動回路は、図８に示した駆動回路にチャージポンプ回路及びアナログスイッチ２１６−１〜２１６−ｎが追加された構成である。チャージポンプ回路は、蓄電素子であるコンデンサ２１８−１、２１８−２により電荷を蓄積し、スイッチ２１６−１〜２１６−ｎを介して、蓄積した電荷を各圧電素子１６１へ放出する。
【００６５】
本実施形態においては、チャージポンプ回路により放出された電荷に基づいて微駆動信号が生成される。すなわち、本実施形態に係るチャージポンプ回路は、蓄電素子からの放電により防止駆動信号（微駆動信号）を生成する防止駆動信号生成部として機能する。一方、本実施形態に係る駆動波形生成部２０１は、滴吐出駆動信号のみから構成される駆動波形を生成する。すなわち、本実施形態に係る駆動波形生成部２０１は、滴吐出駆動信号を生成する滴吐出駆動信号生成部として機能する。
【００６６】
スイッチ２１６−１〜２１６−ｎは、複数の圧電素子１６１−１〜１６１−ｎへのチャージポンプ回路により生成される微駆動信号の印加状態を切り替える。アナログスイッチ２１７−１〜２１７−７は、コンデンサ２１８−１、２１８−２による充放電を制御するために電流の流れを切り替える。なお、以降、アナログスイッチ２１６−１〜２１６−ｎ、２１７−１〜２１７−１〜２１７−７及びコンデンサ２１８−１、２１８−２をそれぞれスイッチ２１６、スイッチ２１７及びコンデンサ２１８と記載する場合がある。
【００６７】
具体的には、スイッチ２１７−１、２１７−４、２１７−７がオンされると、コンデンサ２１８−１、２１８−２が充電され、コンデンサ２１８−１における電圧Ｖ１＝Ｖ０となり、コンデンサ２１８−２における電圧Ｖ２＝Ｖ０となる。そして、スイッチ２１７−１、２１７−４、２１７−７がオフされ、例えば、スイッチ２１５−１、スイッチ２１６−２及びスイッチ２１７−４がオンされると、コンデンサ２１８−１に蓄積された電荷が放出される。
【００６８】
図１１は、スイッチ２１５−１、スイッチ２１６−２及びスイッチ２１７−４がオンされた場合の電流の流れを示した駆動回路を例示する図である。図１１に示すように、スイッチ２１６−２及びスイッチ２１７−４がオンされると、コンデンサ２１８−１に蓄積された電荷が圧電素子１６１−２に対して電圧Ｖ０で放出される。
【００６９】
図１２は、図１１に示した駆動回路の動作状態における滴吐出駆動波形及び微駆動波形を例示する図である。スイッチ２１５−１がオンされることにより、圧電素子１６１−１に対して、図１２（ａ）に示した滴吐出駆動波形を構成する駆動信号が印加される。また、スイッチ２１６−２及びスイッチ２１７−４がオンされることにより、圧電素子１６１−２に対して、図１２（ｂ）に示した微駆動波形を構成する微駆動信号が印加される。
【００７０】
すなわち、スイッチ２１５、２１６、２１７は、アクチュエータ素子である圧電素子１６１を駆動するための駆動信号として滴吐出駆動信号と防止駆動信号とを切り替える駆動信号切替部として機能する。また、駆動信号切替部は、電気的に容量性である圧電素子１６１を駆動するための駆動信号として防止駆動信号に切り替える場合に、コンデンサ２１８から圧電素子１６１への放電に切り替える。
【００７１】
なお、図１２を示して説明した場合においては、コンデンサ２１８−１に充電された電荷を圧電素子１６１に対して放出することで、基準電圧ＶｅからＶ０に変化した微駆動信号により圧電素子１６１を駆動する場合を例として説明した。その他、スイッチ２１７−２、２１７−５、２１７−７がさらにオンされることにより、コンデンサ２１８−２に充電された電荷を圧電素子１６１に対して放出してもよい。この場合、基準電圧Ｖｅから２Ｖ０（２Ｖ０＞Ｖｅ）に変化した微駆動信号により圧電素子１６１が駆動する。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態に係るインクジェットプリンタ１は、滴吐出駆動信号を生成する駆動波形生成部２０１とは別に、微駆動信号を生成するチャージポンプ回路を備える。そして、インクジェットプリンタ１は、スイッチ２１５を制御して圧電素子１６１に対して滴吐出駆動信号を選択的に印加し、スイッチ２１６を制御して圧電素子１６１に対して微駆動信号を選択的に印加する。
【００７３】
これにより、滴吐出駆動信号及び微駆動信号を別系統により圧電素子１６１に対して印加することができるので、１印刷周期内において不要な駆動信号の出力期間を待つことなく、滴吐出駆動信号及び微駆動信号により圧電素子１６１を駆動することができる。したがって、本実施形態によれば、インクジェットプリンタ１において、圧電素子に異なる駆動信号を印加する際の駆動効率を向上させることが可能になる。
【００７４】
なお、本実施形態においては、チャージポンプ回路が微駆動信号を生成する場合を例として説明した。チャージポンプ回路はスイッチ２１７及びコンデンサ２１８から構成されるので、このような構成により、回路規模の増大を抑えることができる。しかしながら、チャージポンプ回路の代わりに、駆動波形生成部２０１とは別の微駆動信号を生成する生成回路が設けられてもよい。
【００７５】
また、本実施形態においては、コンデンサ２１８に充電される電圧がＶ０とする場合を例として説明しているが、コンデンサ２１８に充電される電圧を抵抗分圧等で異ならせて任意の電圧にしてもよい。
【００７６】
また、本実施形態は、図１に示したインクジェットプリンタ１であるシリアル方式の画像形成装置に限らず、他の方式の画像形成装置にも同様に適用可能である。他の方式の画像形成装置としては、例えば、隣接するヘッドの端部ノズルを重複させて配置し、重複部分の画像を重複ノズルでドットを打ち分けて形成するオーバーラップ処理が実施するライン方式の画像形成装置が挙げられる。その他、例えば、繋ぎヘッド構成をもつシリアル方式の画像形成装置があげられる。また、本実施形態は、インクジェット方式による画像形成装置に限らず、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置に対しても同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１  インクジェットプリンタ
１１  ＣＰＵ
１２  ＲＯＭ
１３  ＲＡＭ
１４  ＮＶＲＡＭ
１５  ＡＳＩＣ
１６  ホストＩ／Ｆ
１７  印刷制御部
１８  モータ駆動部
１９  ＡＣバイアス供給部
２０  Ｉ／Ｏ
１００  コントローラ
１０１  キャリッジ
１０２  インクジェットヘッド
１０３  インクカートリッジ
１０４  給紙カセット
１０５  手差しトレイ
１０６  排紙トレイ
１０７  主ガイドロッド
１０８  従ガイドロッド
１０９  主走査モータ
１１０  駆動プーリ
１１１  従動プーリ
１１２  タイミングベルト
１１３  給紙ローラ
１１４  フリクションパッド
１１５  ガイド部材
１１６  搬送ローラ
１１７  搬送コロ
１１８  先端コロ
１１９  印写受け部材
１２０  搬送コロ
１２１  拍車
１２２  排紙ローラ
１２３  拍車
１２４  ガイド部材
１２６  維持回復装置
１３１  ヘッドドライバ
１３３  センサ群
１３４  副走査モータ
１３５  搬送ベルト
１３６  維持回復モータ
１３７  帯電ローラ
１３８  操作パネル
１５１  流路板
１５２  振動板
１５３  ノズル板
１５４  ノズル
１５５  連通路
１５６  液室
１５７  流体抵抗部
１５８  共通液室
１５９  インク供給口
１６１  圧電素子
１６２  ベース基板
１６３  支柱部
１６４  ＦＰＣケーブル
１６５  フレーム部材
１６６  貫通部
１６７  インク供給穴
１６８  圧電素材
１６９  内部電極
１７０  個別電極
１７１  共通電極
２０１  駆動波形生成部
２０２  データ転送部
２１１  シフトレジスタ
２１２  ラッチ回路
２１３  デコーダ
２１４  レベルシフタ
２１５、２１６、２１７  アナログスイッチ
２１８  コンデンサ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７８】
【特許文献１】特許第４７７５４８２号明細書
【図１】
2016165819.tif 000003
【図２】
2016165819.tif 000004
【図３】
2016165819.tif 000005
【図４】
2016165819.tif 000006
【図５】
2016165819.tif 000007
【図６】
2016165819.tif 000008
【図７】
2016165819.tif 000009
【図８】
2016165819.tif 000010
【図９】
2016165819.tif 000011
【図１０】
2016165819.tif 000012
【図１１】
2016165819.tif 000013
【図１２】
2016165819.tif 000014