JP2019059153A - 圧電方式プリントヘッドおよび圧電方式インクジェットプリンター - Google Patents

Abstract

【課題】吐出するインクの変質リスクを低減する圧電式プリントヘッドを提供する。【解決手段】圧電方式プリントヘッドは、圧電素子と、圧電素子が駆動されることにより液体を吐出するノズルと、圧電素子を駆動するための駆動信号Ｃomを圧電素子に供給するか否かを切り換えるトランスミッションゲートＴＧa、ＴＧbと、所定の条件が充足される場合、外部から供給される波形選択信号ＳＰの微駆動情報を変更して出力する微振動制御部７２と、微振動制御部７２から出力される波形選択信号ＳＰに基づいて、トランスミッションゲートＴＧa、ＴＧbのオンおよびオフを制御するデコード回路ＤＣとを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、インク等の液体を吐出するために圧電素子を用いた技術に関する。

オンデマンド型のインクジェットプリンターは、液体を吐出する駆動素子として発熱素子を用いるサーマル方式と圧電素子を用いる圧電方式（ピエゾ方式）に大別される。
圧電方式はサーマル方式と比較して、インクを加熱しないため幅広いインクに対応可能であり、インクの吐出量を精密に制御できるといった利点がある。そのような圧電方式インクジェットプリンターの技術分野において、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を応用して開発された圧電薄膜（Thin-Film Piezoelectric）を有するプリントヘッドが知られている（特許文献１参照）。ＭＥＭＳ技術では微細な加工が可能になるため、圧電方式プリントヘッドにおいてインクを吐出させるノズルの高密度化を実現できる。

特開４０７８６２９号公報

しかしながら、圧電方式プリントヘッドの高密度化に伴い、単位体積当たりの発熱量が上がってしまう。発熱量の上昇はインクの組成や粘度等の物性に変化を生じさせインクの変質リスクを高めてしまう。変質リスクの上昇は、吐出不良やインクの変質等により目的とする生成物を得られなくなる可能性の上昇を意味し、インクなどの液体に熱を加えずに多種多様な液体を吐出できるという圧電方式プリントヘッドの利点を損なってしまう大きな問題となっている。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、圧電方式プリントヘッドにおいて吐出する液体の変質リスクを低減することを解決課題の一つとする。

以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る圧電方式プリントヘッドは、圧電素子と、前記圧電素子が駆動されることにより液体を吐出するノズルと、前記圧電素子を駆動するための駆動信号を前記圧電素子に供給するか否かを切り換えるスイッチと、 所定の条件が充足される場合、外部から供給される制御信号を変更して出力する変更部と、前記変更部から出力される制御信号に基づいて、前記スイッチのオンおよびオフを制御するスイッチ制御部と、を備える。

この態様によれば、スイッチを介して駆動信号が圧電素子に供給され、スイッチ動作に伴い、電力が消費され熱が発生する。変更部は、所定の条件が充足されると、外部から供給される制御信号を変更してスイッチ制御部に出力するので、所定の条件によって、スイッチをオフさせることができる。スイッチがオフになると、スイッチ動作が停止するので、圧電方式プリントヘッドの温度上昇を抑え液体の変質リスクを低減でき、さらに、消費電流を低減することが可能となる。

上述した態様において、前記駆動信号は、前記圧電素子に供給されることによって、前記液体を非吐出とする微振動波形を含み、前記制御信号は、前記微振動波形を前記圧電素子に供給するための微振動情報を含み、前記変更部は、前記所定の条件が充足される場合、前記微振動情報の内容を変更し、変更された前記微振動情報を有する制御信号に基づいて前記スイッチを制御すると、前記駆動信号の前記微振動波形が前記圧電素子に供給されない。

この態様によれば、所定の条件が充足されると、制御信号が変更され、駆動信号の微振動波形が圧電素子に供給されない。一方、所定の条件が充足されない場合には制御信号によって微振動が指定されると、微振動波形が圧電素子に供給される。液体がノズルから吐出されると、圧電方式プリントヘッドの発熱の影響を受けて、温度上昇したノズル内部の液体が吐出され、代わりにノズル内に圧電方式プリントヘッドの発熱の影響を受けていない相対的に低い温度の液体が充填される。今まで充填されていた液体と比して低温の液体が充填されることより圧電方式プリントヘッドの内部が冷やされる。一方、微振動では、液体が非吐出となるので液体の吐出および新たな液体の充填による冷却効果が得られない為、温度が上昇してしまう。この態様によれば、微振動が指定され、且つ所定の条件が充足された場合にスイッチをオフさせることができる。よって、液体が受ける熱の影響を抑え液体の変質リスクを低減することができ、さらに、吐出安定性を高めることができる。

また、この態様によれば、外部から供給される制御信号をそのまま用いることができるので既存のシステムに簡易な構成を追加するだけで、微振動を間引くことが可能となる。
くわえて、所定の条件が充足すると、微振動を間引くので、微振動による液体の増粘を低減する効果と、液体の温度上昇を低減する効果とを、所定の条件によってバランスさせることができる。

上述した態様において、前記液体は１００℃未満で物性が変質することを特徴としてもよい。

ノズルから吐出される液体が、１００℃未満で物性が変質する場合、スイッチ動作の発熱は大きな問題となる。この態様によれば、液体の沸点が７０℃〜９０℃の間にある溶媒としてアルコール系の液体を用いる液体や、９０℃〜１００℃の間にある溶媒として水を用いる液体や、更にそれよりも低い沸点を有する液体等においても、スイッチを介して駆動信号を圧電素子に供給することを停止する。よって、発熱を抑制することによって、液体の変質リスクを低減でき、吐出される液体の物性を安定させることが可能となる。

上述した態様において、前記ノズルを含む４００個以上のノズルが、１インチ当たり３００個以上の密度で列状に並べられ、前記４００個以上のノズルの各々に対応して、前記圧電素子、前記スイッチ、および前記スイッチ制御部を備えることが好ましい。

４００個以上のノズルが、１インチ当たり３００ノズル以上の密度で列状に並べられる場合、個々のノズルに対応するスイッチ動作に伴う発熱で単位体積当たりの温度が大きく上昇する。この態様によれば、スイッチ動作に伴う発熱を低減できるので、圧電方式プリントヘッドの温度上昇を抑え液体の変質リスクを低減でき、さらに、消費電流を低減することが可能となる。

上述した態様において、前記微振動波形を前記圧電素子に供給可能とする第１期間と前記微振動波形を前記圧電素子に供給不能とする第２期間とを１周期とする処理期間を繰り返して前記ノズルから前記液体を吐出し、前記所定の条件は、前記第２期間であることが好ましい。

この態様によれば、第１期間の長さと第２期間の長さを調整することによって、圧電方式プリントヘッドの温度上昇を抑制することができ、液体の増粘と液体の温度上昇とをバランスさせることができる。

上述した態様において、前記ノズルを含む複数のノズルを備え、前記複数のノズルの各々に対応して、前記圧電素子、前記スイッチ、および前記スイッチ制御部を備え、前記複数のノズルに共通して前記変更部を備えることが好ましい。

この態様によれば、変更部が複数のノズルに共通して設けられているので、ノズル毎に変更部を設ける場合と比較して、構成を簡素化できる。

上述した態様において、前記スイッチ、前記変更部および前記スイッチ制御部が設けられた回路基板と、液体が充填され、前記圧電素子の駆動に応じて内部の圧力が増減する圧力室とを備え、前記圧電素子は、前記回路基板を含む複数の部材により構成された封止空間に設けられてもよい。

この態様によれば、封止空間は回路基板を含む複数の部材によって構成されるので、回路基板から、液体が充填された圧力室までは、近距離にある。従って、スイッチおよびスイッチ制御部の発熱が複数の部材を介して圧力室の液体に伝導しやすい。所定の条件が充足される場合、スイッチ制御部は、制御信号を変更するので、スイッチをオフさせることが可能となり、圧電方式プリントヘッドの温度上昇を低減でき、ひいては、液体が変質するリスクを低減できる。

本発明の好適な態様に係る圧電方式インクジェットプリンターは、前記液体はインクであり、上述した圧電方式プリントヘッドのいずれかを備える。この態様によれば、圧電方式プリントヘッドの温度上昇を低減することができるので、インクが変質するリスクを抑制して、高品質の印刷が可能となる。

本発明の実施形態に係る圧電方式インクジェットプリンター１の構成図である。 ヘッド部５の電気的構成を示すブロック図である。 圧電方式プリントヘッドＨＵの分解斜視図である。 圧電方式プリントヘッドＨＵの断面図である。 ヘッドドライバーＤＲの電気的構成を示すブロック図である。 駆動信号Ｃomの波形図である。 個別駆動信号Ｖin[m]の波形図である。 デコード回路ＤＣのデコード内容を示す説明図である。 制御信号Ｓを示す説明図である。 第１シフトレジスターＳＲ１および第２シフトレジスターＳＲ２の詳細な構成を示す回路図である。 微振動制御部７２の電気的構成を示すブロック図である。 微振動制御部７２の動作を示すタイミングチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。但し、各図において、各部の寸法および縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

＜１．実施形態＞
以下、図面を参照しつつ、実施形態に係る圧電方式インクジェットプリンター１について説明する。

＜１−１．圧電方式インクジェットプリンターの概要＞
図１は、実施形態に係る圧電方式インクジェットプリンター１を例示する構成図である。実施形態に係る圧電方式インクジェットプリンター１は、圧電素子を駆動することによって液体の一例であるインクを媒体１２に吐出する。媒体１２は、典型的には印刷用紙であるが、樹脂フィルムまたは布帛、有機ＥＬディスプレイのカラーフィルター等の任意の印刷対象が媒体１２として利用され得る。
図１に例示される通り、圧電方式インクジェットプリンター１は、インクを貯留する液体容器１４を備える。液体容器１４としては、例えば、圧電方式インクジェットプリンター１に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、またはインクを補充可能なインクタンク等を採用することができる。液体容器１４には、色彩が相違する複数種のインクが貯留される。

図１に例示される通り、圧電方式インクジェットプリンター１は、制御機構２０と搬送機構２２と移動機構２４と複数個の圧電方式プリントヘッドＨＵとを具備する。
制御機構２０は、例えばＣＰＵ（Central ProcesＳＩng Unit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の処理回路と半導体メモリー等の記憶回路とを含み、圧電方式インクジェットプリンター１の各要素を制御する。本実施形態において、搬送機構２２は、制御機構２０による制御のもとで媒体１２を＋Ｙ方向に搬送する。なお、以下では、＋Ｙ方向と、＋Ｙ方向とは反対の方向である−Ｙ方向とを、Ｙ軸方向と総称する場合がある。

移動機構２４は、制御機構２０による制御のもとで、複数の圧電方式プリントヘッドＨＵを、＋Ｘ方向、および、＋Ｘ方向とは反対の方向である−Ｘ方向に往復動させる。ここで、＋Ｘ方向とは、媒体１２が搬送される＋Ｙ方向に交差（典型的には直交）する方向である。以下では、＋Ｘ方向およびＸ方向をＸ軸方向と総称する場合がある。移動機構２４は、ヘッド部５を収容する搬送体（キャリッジ）２４２と、搬送体２４２が固定された無端ベルト２４４とを具備する。なお、液体容器１４を圧電方式プリントヘッドＨＵとともに搬送体２４２に搭載することも可能である。

ヘッド部５は、複数の圧電方式プリントヘッドＨＵを備える。複数の圧電方式プリントヘッドＨＵの各々には、液体容器１４からインクが供給される。また、複数の圧電方式プリントヘッドＨＵの各々には、制御機構２０から、圧電方式プリントヘッドＨＵを駆動するための駆動信号Ｃomと、吐出タイミングを制御するためのラッチ信号ＬＡＴと、駆動信号Ｃomから供給する波形を選択するためのチェンジ信号ＣＨと、圧電方式プリントヘッドＨＵを制御するための制御信号Ｓと、が供給される。

制御信号Ｓは、印刷信号ＳＩと波形選択信号ＳＰとを含む。駆動信号Ｃomは複数の波形を含んでいる。波形選択信号ＳＰは、印刷信号ＳＩが指定可能な複数の動作状態の各々において、駆動信号Ｃomに含まれる複数の波形のうちどの波形を選択するかを指定する。そして、複数の圧電方式プリントヘッドＨＵの各々は、制御信号Ｓ、ラッチ信号ＬＡＴ、およびチェンジ信号ＣＨによる制御のもとで、駆動信号Ｃomにより駆動され、２Ｍ個のノズル（吐出孔）の一部または全部から、＋Ｚ方向にインクを吐出させる（Ｍは、１以上の自然数）。

ここで、＋Ｚ方向は、＋Ｘ方向および＋Ｙ方向に交差（典型的には直交）する方向である。以下では、＋Ｚ方向と、＋Ｚ方向とは反対の方向である−Ｚ方向とを、Ｚ軸方向と総称する場合がある。各圧電方式プリントヘッドＨＵは、搬送機構２２による媒体１２の搬送と、搬送体２４２の往復動とに連動して、２Ｍ個のノズルの一部または全部からインクを吐出させて、当該吐出されたインクを媒体１２の表面に着弾させることで、媒体１２の表面に所望の画像を形成する。

詳細には後述するが、本実施形態では、高密度の圧電方式プリントヘッドＨＵを採用する。ここで、高密度とは、１インチあたり３００個以上の密度でインクを吐出するノズルが設けられていることを意味する。

圧電方式では、トランスミッションゲートなどのスイッチを介して駆動信号Ｃomを圧電素子に選択的に供給する。スイッチの誤動作による誤吐出を低減させる必要がある都合上、十分高いオン抵抗を有するように設計されている。このため、スイッチ動作に伴い大きな電力が消費され、圧電方式プリントヘッド内部における発熱要因の一つとなっている。また、スイッチをオンからオフまたはオフからオンさせるスイッチ動作に伴い、スイッチに選択信号を供給する出力回路自体も、圧電方式プリントヘッド内部における発熱要因の一つとして挙げられる。

スイッチおよび出力回路が発熱することにより温度が上昇すると、熱伝導により、インクの温度も上昇してしまう。インクの温度変化は、インクの組成や粘度等の物性に変化を生じさせ液体の変質リスクを高めてしまう。元来、圧電方式プリントヘッドＨＵはサーマル式プリントヘッドと異なりインクに熱を加えずに吐出できる事が大きな利点となっていた都合上、用いられるインクは熱に弱いものも多数存在し、係る問題は、圧電方式プリントヘッドＨＵの利点を大きく損なってしまう。

特に、ノズルの密度が高い高密度の圧電方式プリントヘッドＨＵにおいては、高密度化されたために、発熱量、インクへの熱伝導効率が高くなる一方、外部への廃熱性が低下してしまう故、大きな問題となる。

ところで、インクの非吐出の状態が継続すると、インクが増粘してノズルが塞がれるといった不都合が生じることがある。このため、インクを非吐出としつつ、インクを撹拌して沈降を抑制するために圧電素子を駆動することがある。この動作を微振動と称する。印刷信号ＳＩが微振動を指定する場合、インクは吐出されないが、スイッチおよび出力回路で発生する熱がインクに伝導する。

インクが吐出されると、吐出に伴い温度が上昇したインクは外部へ出され、代わりに相対的に温度が低いインクが流れ込んでくるためノズル内部の温度は下がるが、微振動ではインクの吐出に伴う温度の低下は望めない。本実施形態において上述した印刷信号ＳＩは、大ドットのインクの吐出、中ドットのインク吐出、小ドットのインクの吐出、およびインクを非吐出とする微振動といった動作状態を指定する。波形選択信号ＳＰは、各動作状態において、駆動信号Ｃomのどの波形を選択するかを指定する。

本実施形態では、所定の条件が充足された場合、波形選択信号ＳＰのうち微振動波形を選択するための微振動情報をどの波形も選択しないように変更する。従って、所定の条件が充足される場合、微振動波形が圧電素子に供給されないようになる。この結果、インクは非吐出となり、且つ、圧電素子が変位することもない。

微振動波形が圧電素子に供給されないように波形選択信号ＳＰを変更するとスイッチがオフするので、圧電方式プリントヘッドＨＵの発熱が抑制される。このように、圧電方式プリントヘッドＨＵの発熱を抑制できるので、本実施形態に係る圧電方式インクジェットプリンター１はインク選択の自由度が大きい。例えば、１００℃未満で物性が変質するインクなどの液体を用いてもよい。例えば、液体の沸点が７０℃〜９０℃の間にある溶媒としてアルコール系の液体を用いる液体や、９０℃〜１００℃の間にある溶媒として水を用いる液体や、更にそれよりも低い沸点を有する液体であってもよい。

＜１−２．圧電方式プリントヘッドＨＵの電気的構成＞
図２に示すように、ヘッド部５は、Ｑ個の圧電方式プリントヘッドＨＵ（ＨＵ[1]〜ＨＵ[Q]）を備える（Ｑは、２以上の自然数）。ｑ番目の圧電方式プリントヘッドＨＵ[q]は、１番目の圧電方式プリントヘッドＨＵ[1]と同様に、ヘッドドライバーＤＲと記録ヘッドＨＤとを備える（ｑは、１≦ｑ≦Ｑを満たす自然数）。記録ヘッドＨＤは、２Ｍ個の吐出部Ｄを備える。
以下では、記録ヘッドＨＤに設けられる２Ｍ個の吐出部Ｄの各々を区別するために、順番に、１段、２段、…、２Ｍ段と称することがある。また、以下では、記録ヘッドＨＤに設けられる吐出部Ｄのうちｍ段の吐出部Ｄを、吐出部Ｄ[m]と表現する場合がある（変数ｍは、１≦ｍ≦２Ｍを満たす自然数）。

Ｑ個の圧電方式プリントヘッドＨＵ[1]〜ＨＵ[Q]には、共通に、駆動信号Ｃom、クロック信号ＣＬ、チェンジ信号ＣＨ、および、ラッチ信号ＬＡＴが制御機構２０から供給される。また、Ｑ個の圧電方式プリントヘッドＨＵ[1]〜ＨＵ[Q]のそれぞれに対して、個別に、印刷信号ＳＩと波形選択信号ＳＰとを含む制御信号Ｓが供給される。この例の印刷信号ＳＩは、吐出部Ｄ[1]〜Ｄ[2M]に１対１に対応し、動作状態を指定する。動作状態としては、大ドットのインクの吐出、中ドットのインクの吐出、小ドットのインクの吐出、およびインクを非吐出とし且つ圧電素子３７に駆動信号Ｃomを供給する微振動がある。

駆動信号Ｃomは、吐出部Ｄを駆動するための複数の波形を有するアナログの信号である。駆動信号Ｃomは、駆動信号Ｃom-Aと駆動信号Ｃom-Bとを含む（図８参照）。例えば、制御機構２０は、図示省略したＤＡ変換回路を含み、制御機構２０が備えるＣＰＵ等が生成するデジタルの駆動波形信号を、アナログの駆動信号Ｃomに変換したうえで、出力する。

上述のとおり、圧電方式プリントヘッドＨＵ[q]は、ヘッドドライバーＤＲと、記録ヘッドＨＤと、を備える。ヘッドドライバーＤＲは、制御機構２０から供給される駆動信号Ｃom、制御信号Ｓ、および、チェンジ信号ＣＨ等の各種信号に基づいて、記録ヘッドＨＤが備える吐出部Ｄ[1]〜Ｄ[2M]のそれぞれを駆動するための個別駆動信号Ｖinを生成する。

＜１−３．記録ヘッドの構造＞
図３は、各圧電方式プリントヘッドＨＵの分解斜視図であり、図４は、図３におけるIII−III線の断面図である。

図３に例示される通り、圧電方式プリントヘッドＨＵは、Ｙ軸方向に配列された２Ｍ個のノズルＮを具備する。本実施形態において、２Ｍ個のノズルＮは、列Ｌ1と列Ｌ2との２列に区分されて配列される。以下では、列Ｌ1に属するＭ個のノズルＮの各々を、ノズルＮ1と称し、列Ｌ2に属するＭ個のノズルＮの各々を、ノズルＮ2と称する場合がある。本実施形態では、一例として、列Ｌ1に属するＭ個のノズルＮ1のうち、−Ｙ側からｊ番目のノズルＮ1と、列Ｌ2に属するＭ個のノズルＮ2のうち、−Ｙ側からｊ番目のノズルＮ2との、Ｙ軸方向の位置が略一致する場合を想定する（ｊは、１≦ｊ≦Ｍを満たす自然数）。ここで、「略一致」とは、完全に一致する場合の他に、誤差を考慮すれば同一と看做せる場合を含む概念である。
なお、２Ｍ個のノズルＮは、列Ｌ1に属するＭ個のノズルＮ1のうち、−Ｙ側からｊ番目のノズルＮ1と、列Ｌ2に属するＭ個のノズルＮ2のうち、−Ｙ側からｊ番目のノズルＮ2との、Ｙ軸方向の位置が相違するように、所謂、千鳥状またはスタガ状に配列されてもよい。

図３および図４に例示される通り、圧電方式プリントヘッドＨＵは流路基板３２を具備する。流路基板３２は、面Ｆ1と面ＦAとを含む板状部材である。面Ｆ1は＋Ｚ側の表面（圧電方式プリントヘッドＨＵから見て媒体１２側の表面）であり、面ＦAは面Ｆ1とは反対側（−Ｚ側）の表面である。面ＦAの面上には、圧力室基板３４と振動部３６と複数の圧電素子３７と保護部材３８と筐体部４０とが設置され、面Ｆ1の面上には、ノズル板５２と吸振体５４とが設置される。圧電方式プリントヘッドＨＵの各要素は、概略的には流路基板３２と同様にＹ方向に長尺な板状部材であり、例えば接着剤を利用して相互に接合される。なお、流路基板３２と圧力室基板３４と保護部材３８とノズル板５２とが積層される方向をＺ軸方向として把握することも可能である。

ノズル板５２は、２Ｍ個のノズルＮが形成された板状部材であり、例えば接着剤を利用して流路基板３２の面Ｆ1に設置される。各ノズルＮは、ノズル板５２に設けられた貫通孔である。ノズル板５２は、例えば、エッチング等の半導体製造技術を利用してシリコン（ＳＩ）の単結晶基板を加工することで製造される。但し、ノズル板５２の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。

本実施形態では、ノズル板５２において、列Ｌ1および列Ｌ2の各々に対応するＭ個のノズルＮが、１インチあたり３００個以上の密度で設けられる場合を想定する。但し、列Ｌ1および列Ｌ2の各々に対応するＭ個のノズルＮは、ノズル板５２において、少なくとも、１インチあたり１００個以上の密度で設けられていればよく、好ましくは、１インチあたり２００個以上の密度で設けられていればよい。また、Ｍは４００以上であってもよい。この場合、列Ｌ1および列Ｌ2の各々に４００個以上のノズルＮが列状に並べられる。

流路基板３２は、インクの流路を形成するための板状部材である。図３および図４に例示される通り、流路基板３２には、流路ＲAが形成されている。流路ＲAは、列Ｌ1に対応して設けられた流路ＲA1と、列Ｌ2に対応して設けられた流路ＲA2と、流路ＲA1および流路ＲA2を連結する流路ＲA3と、流路ＲA1および流路ＲA2を連結する流路ＲA4と、を含む。流路ＲA1は、Ｙ軸方向に沿う長尺状に形成された開口である。流路ＲA2は、流路ＲA1から見て＋Ｘ方向に位置し、Ｙ軸方向に沿う長尺状に形成された開口である。

流路基板３２には、２Ｍ個のノズルＮと１対１に対応するように、２Ｍ個の流路３２２と、２Ｍ個の流路３２４（「連通流路」の一例）と、が形成される。図４に例示される通り、流路３２２および流路３２４は、流路基板３２を貫通するように形成された開口である。流路３２４は、当該流路３２４に対応するノズルＮに連通する。

また、図４に例示される通り、流路基板３２の面Ｆ1には、２つの流路３２６が形成される。２つの流路３２６のうち一方は、流路ＲA1と、列Ｌ1に属するＭ個のノズルＮ1に１対１に対応するＭ個の流路３２２と、を連結する流路であり、２つの流路３２６のうち他方は、流路ＲA2と、列Ｌ2に属するＭ個のノズルＮ2に１対１に対応するＭ個の流路３２２と、を連結する流路である。

図３および図４に例示される通り、圧力室基板３４は、２Ｍ個のノズルＮと１対１に対応するように２Ｍ個の開口３４２が形成された板状部材であり、例えば接着剤を利用して流路基板３２の面ＦAに設置される。
流路基板３２および圧力室基板３４は、例えば、半導体製造技術を利用してシリコン（ＳＩ）の単結晶基板を加工することで製造される。但し、流路基板３２および圧力室基板３４の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。

図３および図４に例示される通り、圧力室基板３４のうち流路基板３２とは反対側の表面には振動部３６が設置される。振動部３６は、弾性的に振動可能な板状部材である。なお、振動部３６を構成する板状部材のうち、開口３４２に対応する領域について、板厚方向の一部を選択的に除去することで、圧力室基板３４と振動部３６とを一体に形成することも可能である。

図４から理解される通り、流路基板３２の面ＦAと振動部３６とは、各開口３４２の内側で相互に間隔をあけて対向する。開口３４２の内側で流路基板３２の面ＦAと振動部３６との間に位置する空間は、当該空間に充填されたインクに圧力を付与するための圧力室Ｃとして機能する。すなわち、本実施形態において、振動部３６は、圧力室Ｃの壁面を構成する「振動板」の一例である。圧力室Ｃは、例えば、Ｘ軸方向を長手方向としてＹ軸方向を短手方向とする空間である。圧電方式プリントヘッドＨＵには、２Ｍ個のノズルＮに１対１に対応するように、２Ｍ個の圧力室Ｃが設けられる。図４に例示される通り、ノズルＮ1に対応して設けられた圧力室Ｃは、流路３２２および流路３２６を介して流路ＲA1に連通するとともに、流路３２４を介してノズルＮ1に連通する。また、ノズルＮ2に対応して設けられた圧力室Ｃは、流路３２２および流路３２６を介して流路ＲA2に連通するとともに、流路３２４を介してノズルＮ2に連通する。

図３および図４に例示される通り、振動部３６のうち圧力室Ｃとは反対側の面上には、２Ｍ個の圧力室Ｃに１対１に対応するように、２Ｍ個の圧電素子３７が設けられる。圧電素子３７は、駆動信号Ｃomの供給に応じて変形する受動素子である。

上述の通り、圧電素子３７は、駆動信号Ｃomの供給に応じて変形（駆動）する。また、振動部３６は、圧電素子３７の変形に連動して振動する。振動部３６が振動すると、圧力室Ｃ内の圧力が変動する。そして、圧力室Ｃ内の圧力が増減することで、圧力室Ｃに充填されたインクが、流路３２４およびノズルＮを経由して、吐出される。本実施形態では、駆動信号Ｃomが、１秒間に３００００回以上、ノズルＮからインクが吐出されるように、圧電素子３７を駆動することができる場合を想定する。
なお、圧力室Ｃ、流路３２２、ノズルＮ、振動部３６、および、圧電素子３７は、圧力室Ｃに充填されたインクを吐出させるための吐出部Ｄとして機能する。

図３および図４に例示された保護部材３８は、振動部３６に形成された２Ｍ個の圧電素子３７を保護するための板状部材であり、振動部３６の表面、または、圧力室基板３４の表面に設けられる。すなわち、本実施形態において、保護部材３８は、吐出部上に設けられる。保護部材３８は、例えば、半導体製造技術を利用してシリコン（ＳＩ）の単結晶基板を加工することで製造される。但し、保護部材３８の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。

保護部材３８のうち＋Ｚ側の表面である面Ｇ1には、２つの収容空間３８２が形成される。２つの収容空間３８２のうち一方は、Ｍ個のノズルＮ1に対応するＭ個の圧電素子３７を収容するための空間であり、２つの収容空間３８２のうち他方は、Ｍ個のノズルＮ2に対応するＭ個の圧電素子３７を収容するための空間である。当該収容空間３８２は、保護部材３８を吐出部上に配置した場合に、圧電素子３７が酸素または水分等の影響により変質することを防ぐために封止された「封止空間」として機能する。なお、収容空間３８２（または封止空間）の、Ｚ軸方向の幅（高さ）は、圧電素子３７が変位しても、圧電素子３７と保護部材３８とが接触しないように、十分な大きさを有している。このため、圧電素子３７が変位する場合であっても、圧電素子３７の変位に伴い生じるノイズが、収容空間３８２（または封止空間）の外部に伝播することが防止される。

保護部材３８のうち−Ｚ側の表面である面Ｇ2には、ヘッドドライバーＤＲが設けられる。すなわち、保護部材３８は、ヘッドドライバーＤＲを実装するための「回路基板」として機能する。
ヘッドドライバーＤＲは、印刷信号ＳＩによる制御のもとで、各圧電素子３７に対して、駆動信号Ｃomを供給するか否かを切り替える。なお、本実施形態では、駆動信号Ｃomは、制御機構２０において生成されるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、駆動信号Ｃomは、ヘッドドライバーＤＲにおいて生成されてもよい。

図３および図４に例示される通り、本実施形態に係るヘッドドライバーＤＲは、平面視した場合、圧電方式プリントヘッドＨＵに設けられた２Ｍ個の圧電素子３７のうち、少なくとも一部の圧電素子３７に重なる。また、本実施形態に係るヘッドドライバーＤＲは、平面視した場合、ノズルＮ1に対応する圧電素子３７と、ノズルＮ2に対応する圧電素子３７との双方に重なる。

図３に例示される通り、保護部材３８の面Ｇ2には、例えば、２Ｍ個の圧電素子３７と１対１に対応するように、２Ｍ本の配線３８４が形成されている。各配線３８４は、ヘッドドライバーＤＲに電気的に接続される。また、図５Ａに例示される通り、各配線３８４は、保護部材３８を貫通する導通孔（コンタクトホール）を介して、面Ｇ1に設けられた接続端子に電気的に接続される。接続端子は、圧電素子３７の電極に電気的に接続される。このため、ヘッドドライバーＤＲから出力された駆動信号Ｃomは、配線３８４と導通孔と接続端子とを介して、圧電素子３７に供給される。

また、図３に例示される通り、保護部材３８の面Ｇ2には、ヘッドドライバーＤＲに電気的に接続された複数の配線３８８が形成される。複数の配線３８８は、保護部材３８の面Ｇ2のうち＋Ｙ側の端部である領域Ｅまで延在する。面Ｇ2の領域Ｅには配線部材６４が接合される。配線部材６４は、制御機構２０とヘッドドライバーＤＲとを電気的に接続する複数の配線が形成された部品である。配線部材６４としては、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）、または、ＦＦＣ（Flexible Flat Cable）等の、可撓性の配線基板を採用してもよい。

図３および図４に例示された筐体部４０は、２Ｍ個の圧力室Ｃ（さらには２Ｍ個のノズルＮ）に供給されるインクを貯留するためのケースである。筐体部４０のうち＋Ｚ側の表面である面ＦBは、例えば、接着剤により、流路基板３２の面ＦAに固定される。図２および図４に例示される通り、筐体部４０の面ＦBには、Ｙ軸方向に延在する溝状の凹部４２が形成される。保護部材３８およびヘッドドライバーＤＲは、凹部４２の内側に収容される。保護部材３８の領域Ｅに接合された配線部材６４は、凹部４２の内側を通過するようにＹ軸方向に延在する。図３から理解される通り、配線部材６４の幅Ｗ1（Ｘ軸方向の寸法の最大値）は、筐体部４０の幅Ｗ2未満である（Ｗ1＜Ｗ2）。

本実施形態において、筐体部４０は、流路基板３２や圧力室基板３４とは別個の材料で形成される。筐体部４０は、例えば、樹脂材料の射出成形により形成される。但し、筐体部４０の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。筐体部４０の材料としては、例えば、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ザイロン（登録商標））等の合成繊維や液晶ポリマー等の樹脂材料が好適である。

図４に例示される通り、筐体部４０には、流路ＲBが形成される。流路ＲBは、流路ＲA1に連通する流路ＲＢ１と、流路ＲA2に連通する流路ＲＢ２とを含む。流路ＲAおよび流路ＲBは、２Ｍ個の圧力室Ｃに供給されるインクを貯留するリザーバーＱとして機能する。
筐体部４０のうち−Ｚ側の表面である面Ｆ2には、液体容器１４から供給されるインクをリザーバーＱに導入するための２つの導入口４３が設けられている。２つの導入口４３のうちの一方（以下、導入口４３１と称する場合がある）は、流路Ｒｂ１に連通し、２つの導入口４３のうちの他方（以下、導入口４３２と称する場合がある）は、流路Ｒｂ２に連通する。

図４に例示される通り、流路Ｒｂ１は、Ｙ軸方向に長尺な空間であり、流路ＲA1に連通する流路ＲＢ１1と、導入口４３に連通する流路Ｒｂ１2と、を含む。流路Ｒｂ２は、Ｙ軸方向に長尺な空間であり、流路ＲA2に連通する流路ＲＢ２1と、導入口４３に連通する流路ＲＢ２2と、を含む。

図４から理解される通り、保護部材３８およびヘッドドライバーＤＲは、流路Ｒｂ１1と流路ＲＢ２1との間に位置する。すなわち、保護部材３８およびヘッドドライバーＤＲは、流路ＲＢ１1と流路ＲＢ２1との間の空間に設けられる。換言すれば、Ｘ軸方向（＋Ｘ方向または−Ｘ方向）から断面視した場合に、保護部材３８およびヘッドドライバーＤＲが設けられる領域は、流路Ｒｂ１1または流路ＲＢ２1が設けられる領域に包含される。

また、図４から理解される通り、＋Ｚ方向または−Ｚ方向から平面視したときに、保護部材３８の少なくとも一部、および、ヘッドドライバーＤＲの少なくとも一部は、流路ＲＢ１2または流路ＲＢ２2と、圧力室Ｃとの間に位置する。すなわち、保護部材３８の少なくとも一部、および、ヘッドドライバーＤＲの少なくとも一部は、リザーバーＱと圧力室Ｃとの間に設けられる。

また、図４から理解される通り、保護部材３８の少なくとも一部、および、ヘッドドライバーＤＲの少なくとも一部は、圧電素子３７と、流路ＲＢ１2または流路ＲＢ２2との間に位置する。保護部材３８の少なくとも一部、および、ヘッドドライバーＤＲの少なくとも一部は、リザーバーＱと圧電素子３７との間に設けられる。換言すれば、平面視したときに、リザーバーＱの少なくとも一部は、保護部材３８の少なくとも一部と、ヘッドドライバーＤＲの少なくとも一部と、圧電素子３７の少なくとも一部と、に重なる。

図４に破線の矢印で図示した通り、液体容器１４から導入口４３１に供給されたインクは、流路ＲＢ１2および流路Ｒｂ１1を経由して流路ＲA1に流入する。そして、流路ＲA1に流入したインクの一部は、流路３２６および流路３２２を経由して、ノズルＮ1に対応する圧力室Ｃに供給される。ノズルＮ1に対応する圧力室Ｃに充填されたインクは、例えば、流路３２４を＋Ｚ方向に流動し、ノズルＮ1から吐出される。
液体容器１４から導入口４３２に供給されたインクは、流路ＲＢ２2および流路ＲＢ２1を経由して流路ＲA2に流入する。そして、流路ＲA2に流入したインクの一部は、流路３２６および流路３２２を経由して、ノズルＮ2に対応する圧力室Ｃに供給される。ノズルＮ2に対応する圧力室Ｃに充填されたインクは、例えば、流路３２４を＋Ｚ方向に流動し、ノズルＮ2から吐出される。

図３および図４に例示される通り、筐体部４０の面Ｆ2には、上述した２つの導入口４３が形成されるほか、上述したリザーバーＱに対応する開口４４が形成される。また、筐体部４０の面Ｆ2には、開口４４を閉塞するように、２つの吸振体４６が設けられる。各吸振体４６は、リザーバーＱ内のインクの圧力変動を吸収する可撓性のフィルム（コンプライアンス基板）であり、リザーバーＱの壁面を構成する。
また、図３に例示される通り、流路基板３２の面Ｆ1には、流路ＲA1および流路ＲA2と２つの流路３２６と複数の流路３２２とを閉塞するように、吸振体５４が設けられる。吸振体５４は、リザーバーＱ内のインクの圧力変動を吸収する可撓性のフィルム（コンプライアンス基板）であり、リザーバーＱの壁面を構成する。

一般的に、圧電素子３７を駆動するための駆動信号Ｃomは大振幅の信号である。このため、ヘッドドライバーＤＲは、駆動信号Ｃomを圧電素子３７に供給する場合に発熱する。特に、本実施形態のように、圧電素子３７の単位時間当たりの駆動回数が多い場合には、ヘッドドライバーＤＲにおける発熱量が大きくなる。また、本実施形態のように、圧電方式プリントヘッドＨＵにおいてノズルＮおよび圧電素子３７を含む吐出部を高密度で設ける場合には、ヘッドドライバーＤＲにおける単位面積当たりの発熱量が大きくなる。そして、圧電方式プリントヘッドＨＵを小型化するために、ヘッドドライバーＤＲを小型化する場合には、ヘッドドライバーＤＲにおける単位面積当たりの発熱量が大きくなる。さらに、本実施形態のように、ヘッドドライバーＤＲが設けられる保護部材３８を、吐出部上に設ける場合には、ヘッドドライバーＤＲおよび保護部材３８が、圧電方式プリントヘッドＨＵの外部の空気に触れない。または、ヘッドドライバーＤＲおよび保護部材３８と、圧電方式プリントヘッドＨＵの外部の空気とが接触する面積が小さくなる。このため、ヘッドドライバーＤＲからの放熱効率が低下し、ヘッドドライバーＤＲが高温になる場合があった。

これに対して、本実施形態では、ヘッドドライバーＤＲおよび保護部材３８が、流路ＲＢ１1と流路Ｒｂ２1との間に設けられる。このため、本実施形態では、ヘッドドライバーＤＲおよび保護部材３８が、圧電方式プリントヘッドＨＵの外部の空気に直接的には接触しない場合であっても、ヘッドドライバーＤＲから発せられた熱を、リザーバーＱ内のインクを介して放熱することが可能となる。

また、本実施形態では、流路ＲAにおいて、「流路ＲA1→流路ＲA3→流路ＲA2→流路ＲA4→流路ＲA1」という循環経路が形成される。このため、本実施形態では、リザーバーＱがインクの循環経路を有さない構成である場合と比較して、ヘッドドライバーＤＲから発せられた熱を、リザーバーＱ内のインクを介して効率的に放熱することができる。

また、本実施形態では、ヘッドドライバーＤＲおよび保護部材３８が、リザーバーＱと圧力室Ｃとの間に設けられる。このため、本実施形態では、ヘッドドライバーＤＲから発せられた熱を、リザーバーＱ内のインクと圧力室Ｃ内のインクとを介して、効率的に放熱することができる。

また、本実施形態では、リザーバーＱが、保護部材３８の少なくとも一部と、ヘッドドライバーＤＲの少なくとも一部と、に平面視で重なる部分である、流路Ｒｂ１2および流路ＲＢ２2を備える。このため、本実施形態では、リザーバーＱが、平面視で保護部材３８およびヘッドドライバーＤＲと重ならない構成である場合と比較して、圧電方式プリントヘッドＨＵを小型化と、リザーバーＱの大容量化との両立が容易となる。

また、本実施形態では、保護部材３８の面Ｇ1に形成された収容空間３８２に圧電素子３７が収容され、保護部材３８の面Ｇ2にヘッドドライバーＤＲが設けられる。換言すれば、本実施形態では、ヘッドドライバーＤＲが形成される基板の裏面に、圧電素子３７が収納される。このため、本実施形態では、ヘッドドライバーＤＲが形成される基板の裏面とは異なる場所に圧電素子３７が設けられる場合と比較して、ヘッドドライバーＤＲと圧電素子３７とを電気的に接続するための配線の経路長を短くすることができる。これにより、本実施形態では、当該配線の抵抗成分や容量成分に起因して、駆動信号Ｃomの波形が乱れることを抑制することが可能となるとともに、当該配線抵抗を小さくして当該配線における発熱量を低減することが可能となる。

また、本実施形態では、保護部材３８の端部の領域Ｅに配線部材６４が設置されるため、配線部材６４が保護部材３８の端部から中央付近に至るまでの領域に延在する場合と比較して、配線部材６４を設置するためのスペースを小さくすることが可能となる。このため、本実施形態では、圧電方式プリントヘッドＨＵの小型化と、リザーバーＱの大容量化との両立が容易となる。

また、本実施形態では、吸振体５４および吸振体４６によりリザーバーＱ内の圧力変動が吸収されるから、リザーバーＱ内の圧力変動が圧力室Ｃに伝播してインクの吐出特性（例えば吐出量、吐出速度、吐出方向）が変動する可能性を低減することが可能となる。

＜１−４．ヘッドドライバーの構成および動作＞
次に、図５乃至図１１を参照しつつ、ヘッドドライバーＤＲの構成および動作について説明する。

図５は、ヘッドドライバーＤＲの構成を示すブロック図である。図５に示すように、ヘッドドライバーＤＲは、第１シフトレジスターＳＲ１、第２シフトレジスターＳＲ２、第１ラッチ回路ＬＴ１、第２ラッチ回路ＬＴ２および微振動制御部７２を備える。また、ヘッドドライバーＤＲは、デコード回路ＤＣ、出力回路ＯＣ、および切替部ＴＸからなる組を、２Ｍ個の吐出部Ｄ[1]〜Ｄ[2M]に１対１に対応するように２Ｍ個有する。

ヘッドドライバーＤＲには、制御機構２０から、クロック信号ＣＬ、制御信号Ｓ、ラッチ信号ＬＡＴ、チェンジ信号ＣＨ、および、駆動信号Ｃomが供給される。

上述の通り、ヘッドドライバーＤＲに供給される駆動信号Ｃomは、駆動信号Ｃom-AおよびＣom-Bを含む。駆動信号Ｃom-AおよびＣom-Bは、吐出部Ｄを駆動するための波形を有する信号である。

圧電方式インクジェットプリンター１が、印刷処理を実行する期間である動作期間は、複数の単位期間Ｔuから構成される。図６Ａは、各単位期間Ｔuにおいて、制御機構２０が、ヘッドドライバーＤＲに対して供給する各種信号のタイミングチャートである。なお、本実施形態において、制御機構２０は、チェンジ信号ＣＨにより、単位期間Ｔuを、制御期間Ｔs1と制御期間Ｔs2とに区分する。本実施形態では、制御期間Ｔs1およびＴs2は、互いに等しい時間長を有する場合を想定する。以下では、制御期間Ｔs1およびＴs2を、制御期間Ｔsと総称することがある。

図６Ａに示すように、単位期間Ｔuは、ラッチ信号ＬＡＴに含まれるパルスＰls-Lにより規定（区分）され、また、制御期間Ｔs1およびＴs2は、パルスＰls-Lとチェンジ信号ＣＨに含まれるパルスＰls-Cとにより規定（区分）される。各単位期間Ｔuの駆動信号Ｃom-Aは、制御期間Ｔs1に設けられた吐出波形ＰA1と、制御期間Ｔs2に設けられた吐出波形ＰA2と、を有する。

吐出波形ＰA1は、吐出波形ＰA1を有する個別駆動信号Ｖin [m]が吐出部Ｄ[m]に供給されると、吐出部Ｄ[m]から中ドットに相当する中程度の量のインクが吐出されるような波形である。中ドットのインクを吐出する場合、図６Ｂに示すように制御期間Ｔs1において吐出波形ＰA1を有する個別駆動信号Ｖin [m]が圧電素子３７に供給される。

吐出波形ＰA2は、吐出波形ＰA2を有する個別駆動信号Ｖin[m]が吐出部Ｄ[m]に供給されると、吐出部Ｄ[m]から小ドットに相当する小程度の量のインクが吐出されるような波形である。
例えば、吐出波形ＰA1の最低電位（この例では、電位Ｖa11）と最高電位（この例では、電位Ｖa12）との電位差は、吐出波形ＰA2の最低電位（この例では、電位Ｖa21）と最高電位（この例では、電位Ｖa22）との電位差よりも大きい。
小ドットのインクを吐出する場合、図６Ｂに示すように制御期間Ｔs2において吐出波形ＰA2を有する個別駆動信号Ｖin [m]が圧電素子３７に供給される。

また、大ドットのインクを吐出する場合には、図６Ｂに示すように制御期間Ｔs1に吐出波形ＰA1を有し且つ制御期間Ｔs2に吐出波形ＰA2を有する個別駆動信号Ｖin [m]が圧電素子３７に供給される。

図６Ａに示す通り、各単位期間Ｔuの駆動信号Ｃom-Bは、微振動波形ＰBを有する。微振動波形ＰBは、微振動波形ＰBを有する個別駆動信号Ｖin[m]が吐出部Ｄ[m]に供給された場合に、吐出部Ｄ[m]からインクが吐出されないような波形である。つまり、微振動波形ＰBは、吐出部Ｄ内部のインクに微振動を与えてインクの増粘を防止するための波形である。例えば、微振動波形ＰBの最低電位（この例では、電位Ｖｂ１1）と最高電位（この例では、基準電位Ｖ0）との電位差は、吐出波形ＰA2の最低電位と最高電位との電位差よりも小さくなるように定められる。

印刷信号ＳＩは、上述の通り、吐出部Ｄ[1]〜Ｄ[2M]が吐出すべきインク量、および微振動を定めるデジタルの２ビットの信号であり、インク量および微振動を、上位ビットｂ１および下位ビットｂ２の２ビットで指定する。印刷信号ＳＩ[m]が（ｂ１,ｂ２）＝（１,１）である場合、大ドットのインクの吐出を指定し、印刷信号ＳＩ[m]が（ｂ１,ｂ２）＝（１,０）である場合、中ドットのインクの吐出を指定する。また、印刷信号ＳＩ[m]が（ｂ１,ｂ２）＝（０,１）である場合、小ドットのインクの吐出を指定し、印刷信号ＳＩ[m]が（ｂ１,ｂ２）＝（０,０）である場合、微振動を指定する（図７参照）。

波形選択信号ＳＰは、ビットｂ１〜ビットｂ１６からなる１６ビットの信号である。波形選択信号ＳＰにおいて、ビットｂ１〜ｂ４は大ドットのインクを吐出する場合の波形を指定する情報であり、ビットｂ５〜ｂ８は中ドットのインクを吐出する場合の波形を指定する情報であり、ビットｂ９〜ｂ１２は小ドットのインクを吐出する場合の波形を指定する情報である。さらに、波形選択信号ＳＰにおいて、ビットｂ１３〜ビットｂ１４はインクを非突出とし微振動波形を指定する微振動情報である（図７参照）。

波形選択信号ＳＰのビットｂ１、ｂ５、ｂ９、ｂ１３は、制御期間Ｔs1において駆動信号Ｃom-Aを選択する場合は「１」、選択しない場合は「０」となる。波形選択信号ＳＰのビットｂ２、ｂ６、ｂ１０、ｂ１４は、制御期間Ｔs1において駆動信号Ｃom-Bを選択する場合は「１」、選択しない場合は「０」となる。波形選択信号ＳＰのビットｂ３、ｂ７、ｂ１１、ｂ１５は、制御期間Ｔs2において駆動信号Ｃom-Aを選択する場合は「１」、選択しない場合は「０」となる。波形選択信号ＳＰのビットｂ４、ｂ８、ｂ１２、ｂ１６は、制御期間Ｔs2において駆動信号Ｃom-Bを選択する場合は「１」、選択しない場合は「０」となる。例えば、波形選択信号ＳＰが（ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４）＝（１，０，０，１）の場合、制御期間Ｔs1において駆動信号Ｃom-Aを選択し、制御期間Ｔs2において駆動信号Ｃom-Bを選択することを指定する。

図８に、制御機構２０から供給される制御信号Ｓを示す。制御信号Ｓは、２Ｍ個の印刷信号ＳＩの上位ビットｂ１、２Ｍ個の印刷信号ＳＩの下位ビットｂ２、１６ビットの波形選択信号ＳＰの順に並んで構成される。

図９に第１シフトレジスターＳＲ１と第２シフトレジスターＳＲ２の詳細な構成を示す。第１シフトレジスターＳＲ１は１６個のＤフリップフロップＤＦＦが直列に接続される。また、第２シフトレジスターＳＲ２は４Ｍ個のＤフリップフロップＤＦＦが直列に接続される。各ＤフリップフロップＤＦＦには、クロック信号ＣＬが単位期間Ｔu毎に４Ｍ＋１６個供給される。４Ｍ＋１６個のクロック信号ＣＬによって、制御信号Ｓが順次転送された結果、図９に示すように、第１シフトレジスターＳＲ１には１６ビットの波形選択信号ＳＰが保持され、第２シフトレジスターＳＲ２には２Ｍ個の印刷信号ＳＩ[1]〜ＳＩ[m]が保持される。

図５に示す第１ラッチ回路ＬＴ１は、第１シフトレジスターＳＲ１から出力される波形選択信号ＳＰをラッチ信号ＬＡＴが立ち上がるタイミングでラッチする。また、第２ラッチ回路ＬＴ２は、第２シフトレジスターＳＲ２から出力される２Ｍ個の印刷信号ＳＩ[1]〜ＳＩ[2M] をラッチ信号ＬＡＴが立ち上がるタイミングでラッチする。制御機構２０は、ヘッドドライバーＤＲに対して、単位期間Ｔu毎に制御信号Ｓを供給し、また、単位期間Ｔu毎に第１ラッチ回路ＬＴ１が波形選択信号ＳＰをラッチし、第２ラッチ回路ＬＴ２が印刷信号ＳＩをラッチするようにラッチ信号ＬＡＴを供給する。

第２ラッチ回路ＬＴ２から出力される第ｍ段の印刷信号ＳＩ[m]は、第ｍ段のデコード回路ＤＣに供給される。一方、第１ラッチ回路ＬＴ１でラッチされた波形選択信号ＳＰは微振動制御部７２に供給される。微振動制御部７２は、所定の条件が充足されると、制御信号Ｓに含まれる波形選択信号ＳＰの微振動情報を変更して、第１段から第２Ｍ段のデコード回路ＤＣに出力する。微振動制御部７２は、第１段から第２Ｍ段のデコード回路ＤＣに対して共通に設けられており、所定の条件が充足されると、外部から供給される制御信号Ｓを変更して出力する変更部として機能する。

図５に示すように、ヘッドドライバーＤＲは、２Ｍ個の吐出部Ｄ[1]〜Ｄ[2M]と１対１に対応するように、２Ｍ個の切替部ＴＸを備える。各切替部ＴＸは、トランスミッションゲートＴＧaとトランスミッションゲートＴＧbとを備える。ｍ段の切替部ＴＸ[m]に設けられるトランスミッションゲートＴＧa[m]は、選択信号ＳLa[m]がＨレベルのときにオンしＬレベルのときにオフする。また、ｍ段の切替部ＴＸ[m]に設けられるトランスミッションゲートＴＧb[m]は、選択信号ＳLb[m]がＨレベルのときにオンしＬレベルのときにオフする。トランスミッションゲートＴＧaおよびトランスミッションゲートＴＧbは、駆動信号Ｃomを圧電素子３７に供給するか否かを切り換えるスイッチとして機能する。

ｍ段のデコード回路ＤＣは、印刷信号ＳＩ[m]、波形選択信号ＳＰ、およびチェンジ信号ＣＨに基づいて、選択信号ＳL[m]を出力する。本実施形態において、選択信号ＳL[m]は、駆動信号Ｃom-Aを選択するための選択信号ＳLa[m]と、駆動信号Ｃom-Bを選択するための選択信号ＳLb[m]と、を含む。デコード回路ＤＣから出力された選択信号ＳLa[m]と選択信号ＳLb[m]とは、出力回路ＯＣにおいてレベルシフトされるとともに電流増幅されて、切替部ＴＸ[m]に出力される。デコード回路ＤＣは、制御信号Ｓに基づいて、トランスミッションゲートＴＧaおよびＴＧb（スイッチ）のオンおよびオフを制御するスイッチ制御部として機能する。

図７に第ｍ段のデコード回路ＤＣのデコード内容を示す。図７に示す通り、デコード回路ＤＣは、印刷信号ＳＩ[m]の（ｂ１，ｂ２）に基づいて、大ドット、中ドット、小ドット、および微振動に対応する選択信号ＳLa[m]および選択信号ＳLa[m]およびＳLb[m]を生成する。
例えば、印刷信号ＳＩ[m]の（ｂ１，ｂ２）が（０，１）であれば、小ドットの吐出が指定される。この場合、デコード回路ＤＣは波形選択信号ＳＰの（ｂ９,ｂ１０,ｂ１１,ｂ１２）の値である（０,０,１,０）に従って、制御期間Ｔs1の選択信号ＳLa[m]をＬレベル、制御期間Ｔs1の選択信号ＳLb[m]をＬレベル、制御期間Ｔs2の選択信号ＳLa[m]をＨレベル、制御期間Ｔs2の選択信号ＳLb[m]をＬレベルとする。

次に、微振動制御部７２について説明する。図１０に微振動制御部７２のブロック図を示し、図１１に微振動制御部７２のタイミングチャートを示す。図１０に示すように微振動制御部７２は、変更信号発生回路７２１とアンド回路７２２とを備える。変更信号発生回路７２１は、所定の条件が充足される場合にアクティブとなり所定の条件が充足されない場合に非アクティブとなる変更信号ＣＸを生成する。この例では、変更信号ＣＸはＬレベルでアクティブとなり、Ｈレベルで非アクティブとなる。

変更信号発生回路７２１は、ラッチ信号ＬＡＴの立ち上がりエッジを計数するカウンターを備えている。そして、ラッチ信号ＬＡＴをＫ１個計数するまで変更信号ＣＸをＨレベルとし、その後、ラッチ信号ＬＡＴをＫ２個計数するまで変更信号ＣＸをＬレベルとし、以後これを繰り返す。但し、Ｋ１とＫ２は任意の自然数である。Ｋ１とＫ２との値を適宜設定することによって、変更信号ＣＸのデューティー比を変更することができる。なお、この例ではＫ１＝Ｋ２とする。従って、図１１に示す通り変更信号ＣＸのデューティー比は５０％となる。

アンド回路７２２の一方の入力端子には変更信号ＣＸが供給され、他方の入力端子には波形選択信号ＳＰのビットｂ１４が供給される。上述したように波形選択信号ＳＰのビットｂ１３〜ｂ１６は微振動情報として機能し、図７に示す通り、（ｂ１３,ｂ１４,ｂ１５,ｂ１６）＝（０,１,０,０）となる。このうち、ビットｂ１４は、図６Ａに示す制御期間Ｔs1において、微振動波形ＰBを選択することを意味する。波形選択信号ＳＰとして（ｂ１３,ｂ１４,ｂ１５,ｂ１６）＝（０,１,０,０）がデコード回路ＤＣに供給されると、デコード回路ＤＣは、ビットｂ１４を検知し、制御期間Ｔs1において選択信号ＳLb[m]をＨレベルに設定する。

アンド回路７２２は、変更信号ＣＸと入力された波形選択信号ＳＰのビットｂ１４との論理積の値で、ビットｂ１４の値を置換する。変更信号ＣＸが非アクティブでＨレベルの場合、入力された波形選択信号ＳＰのビットｂ１４は「１」のまま、波形選択信号ＳＰが出力される。一方、変更信号ＣＸがアクティブになると、入力された波形選択信号ＳＰのビットｂ１４は「０」に置換されて、波形選択信号ＳＰが出力される。この結果、置換後の微振動情報は、（ｂ１３,ｂ１４,ｂ１５,ｂ１６）＝（０,０,０,０）に変更される。置換後の微振動情報を含む波形選択信号ＳＰがデコード回路ＤＣに供給されると、デコード回路ＤＣは、ビットｂ１４を検知し、制御期間Ｔs1において選択信号ＳLb[m]をＬレベルに設定する。この結果、制御期間Ｔs1においてトランスミッションゲートＴＧb[m]はオフするので、印刷信号ＩＳ[m]が微振動を指定しても、微振動波形ＰBは圧電素子３７に供給されない。

即ち、微振動制御部７２に入力される波形選択信号ＳＰのｂ１４は常に「１」であるが、微振動制御部７２から出力される波形選択信号ＳＰのｂ１４は、変更信号ＣＸに同期して「１」、「０」が切り替わる。

ここで、図１１に示す変更信号ＣＸが非アクティブとなる第１期間Ｔ１は、印刷信号ＳＩ[m]が（ｂ１,ｂ２）＝（０,０）である場合に微振動波形ＰBが圧電素子３７に供給され、印刷信号ＳＩ[m]がその他の値であれば、微振動波形ＰBが圧電素子３７に供給されない。即ち、第１期間Ｔ１は微振動波形ＰBを圧電素子３７に供給可能とする期間である。

一方、変更信号ＣＸがアクティブとなる第２期間Ｔ２は、印刷信号ＳＩ[m]が（ｂ１,ｂ２）＝（０,０）である場合であっても微振動波形ＰBが圧電素子３７に供給されない。即ち、第２期間Ｔ２は微振動波形ＰBを圧電素子３７に供給不能とする期間である。本実施形態では第１期間Ｔ１と第２期間Ｔ２とを１周期とする処理期間を繰り返して、ノズルＮからインクが吐出される。本実施形態の所定の条件は、第２期間Ｔ２であることである。これにより、第２期間Ｔ２では、印刷信号ＳＩ[m]によって微振動が指定されても微振動波形ＰBは圧電素子３７に供給されない。よって、印刷信号ＳＩ[m]で指定された微振動を間引くことが可能となる。微振動が間引かれると、トランスミッションゲートＴＧbをオフさせるべく、選択信号ＳLb[m]の論理レベルがＬレベルに設定される。

ところで、ヘッドドライバーＤＲの発熱が問題なるのは、微振動が発生する場合である。この場合は、インクが吐出されないので廃熱がなされない一方、微振動波形ＰBを選択するためにトランスミッションゲートＴＧbをオフからオンに遷移させ、微振動波形を選択した後、トランスミッションゲートＴＧbをオンからオフに遷移させる。
出力回路ＯＣに大きな電流が流れるのは、選択信号ＳLb[m]の論理レベルがＬレベルからＨレベルへ遷移する時と、選択信号ＳLb[m]の論理レベルがＨレベルからＬレベルへ遷移する時である。従って、微振動が指定されると出力回路ＯＣは、インクを吐出する場合と同様に発熱する。

これに対して、微振動を間引く場合は、トランスミッションゲートＴＧbをオフさせるので、出力回路ＯＣが消費する電力は、微振動の場合と比較して減少する。また、トランスミッションゲートＴＧbを介して駆動信号Ｃom-Bが圧電素子３７に供給されることもないので、トランスミッションゲートＴＧbで消費される電力が減少する。よって、微振動を間引いくことにより、出力回路ＯＣおよびトランスミッションゲートＴＧbの発熱を抑制することが可能となり、ひいては、ヘッドドライバーＤＲの発熱を抑制することができる。この結果、インクが受ける熱の影響を抑えインクの変質リスクを低減することができ、さらに、吐出安定性を高めることができる。

また、本実施形態の微振動制御部７２は、２Ｍ個のノズルＮに共通の構成であるので、２Ｍ個のノズルＮに１対１に微振動制御部７２を設ける場合と比較して、構成を簡素化することができる。さらに、既存の制御信号Ｓの一部を変更するだけで微振動を間引くことができるので、構成を簡素化することができる。

また、第１期間Ｔ１の長さと第２期間Ｔ２の長さを調整することによって、微振動による液体の増粘を低減する効果と、液体の温度上昇を低減する効果とを、バランスさせることができる。

＜２.変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。

＜変形例１＞
上述した実施形態では、ヘッドドライバーＤＲに変更信号発生回路７２１が設けられたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ヘッドドライバーＤＲの外部から変更信号ＣＸが供給されてもよい。

＜変形例２＞
上述した実施形態では、微振動波形ＰBを圧電素子３７に供給するための微振動情報として、波形選択信号ＳＰを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、印刷信号ＳＩであってもよい。この場合、印刷信号ＳＩは、吐出部Ｄの動作状態として、インクを非吐出とする微振動の他に、インクを非吐出とし且つ圧電素子３７に駆動信号Ｃomを供給しない無振動を指定することができることを前提とする。そして、微振動制御部７２は、変更信号ＣＸがアクティブな第２期間Ｔ２において、印刷信号ＳＩが微振動を示す場合、無振動を示す印刷信号ＳＩに置換して、デコード回路ＤＣに供給してもよい。

＜変形例３＞
上述した実施形態では、ラッチ信号ＬＡＴの計数結果に基づいて変更信号ＣＸを生成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、微振動を間引くことができるのであればどのようなものであってもよい。

例えば、温度を検出する温度検出部と、温度検出部で検出された温度が所定温度以上の場合に、外部から供給される制御信号を変更して出力する変更部を備えてもよい。より具体的には、上述した変更信号発生回路７２１において温度を検出し、検出した温度が所定温度以上の場合に変更信号ＣＸをアクティブとし、検出した温度が所定温度未満の場合に変更信号ＣＸを非アクティブとしてもよい。

＜変形例４＞
上述した実施形態および変形例で例示した圧電方式インクジェットプリンター１は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の圧電方式インクジェットプリンターの用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を吐出する圧電方式インクジェットプリンターは、液晶表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を吐出する圧電方式インクジェットプリンターは、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。

１…圧電方式インクジェットプリンター、２０…制御機構、ＨＵ…圧電方式プリントヘッド、ＤＲ…ヘッドドライバー、ＴＧa…トランスミッションゲート、ＴＧb…トランスミッションゲート、ＤＣ…デコード回路、ＯＣ…出力回路、７２…微振動制御部、７２１…変更信号発生回路、７２２…アンド回路、ＣＸ…変更信号。

Claims (8)

1. 圧電素子と、
   前記圧電素子が駆動されることにより液体を吐出するノズルと、
   前記圧電素子を駆動するための駆動信号を前記圧電素子に供給するか否かを切り換えるスイッチと、
   所定の条件が充足される場合、外部から供給される制御信号を変更して出力する変更部と、
   前記変更部から出力される制御信号に基づいて、前記スイッチのオンおよびオフを制御するスイッチ制御部と、
   を備える圧電方式プリントヘッド。
2. 前記駆動信号は、前記圧電素子に供給されることによって、前記液体を非吐出とする微振動波形を含み、
   前記制御信号は、前記微振動波形を前記圧電素子に供給するための微振動情報を含み、
   前記変更部は、前記所定の条件が充足される場合、前記微振動情報の内容を変更し、
   変更された前記微振動情報を有する制御信号に基づいて前記スイッチを制御すると、前記駆動信号の前記微振動波形が前記圧電素子に供給されない、
   請求項１に記載の圧電方式プリントヘッド。
3. 前記液体は１００℃未満で物性が変質することを特徴とする請求項１に記載の圧電方式プリントヘッド。
4. 前記ノズルを含む４００個以上のノズルが、１インチ当たり３００個以上の密度で列状に並べられ、
   前記４００個以上のノズルの各々に対応して、前記圧電素子、前記スイッチ、および前記スイッチ制御部を備えた請求項１記載の圧電方式プリントヘッド。
5. 前記微振動波形を前記圧電素子に供給可能とする第１期間と前記微振動波形を前記圧電素子に供給不能とする第２期間とを１周期とする処理期間を繰り返して前記ノズルから前記液体を吐出し、
   前記所定の条件は、前記第２期間である、
   請求項１に記載の圧電方式プリントヘッド。
6. 前記ノズルを含む複数のノズルを備え、
   前記複数のノズルの各々に対応して、前記圧電素子、前記スイッチ、および前記スイッチ制御部を備え、
   前記複数のノズルに共通して前記変更部を備える、
   請求項１に記載の圧電方式プリントヘッド。
7. 前記スイッチ、前記変更部および前記スイッチ制御部が設けられた回路基板と、
   液体が充填され、前記圧電素子の駆動に応じて内部の圧力が増減する圧力室とを備え、
   前記圧電素子は、前記回路基板を含む複数の部材により構成された封止空間に設けられる、請求項１に記載の圧電方式プリントヘッド。
8. 前記液体はインクであり、
   請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の圧電方式プリントヘッドを備えた圧電方式インクジェットプリンター。
   

Images