JP2020128023A

JP2020128023A - 液滴吐出装置及び液滴吐出方法

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Publication number: JP2020128023A
Application number: JP2019020989A
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Inventors: 雅紀島添; Masaki Shimazoe
Original assignee: Konica Minolta Inc
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Priority date: 2019-02-07
Filing date: 2019-02-07
Publication date: 2020-08-27
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Abstract

【課題】長期間に亘って圧電素子の劣化や破壊を防止できる液滴吐出装置を提供する。【解決手段】液滴吐出ヘッドの圧電素子に供給される駆動信号は、待機時の中間電位（Vref）及び最高電位（Vh）を含む第１入力波形（COM1）と、最高電位（Vh）及び液滴吐出を行う最低電位（Vlx）を含む第２の入力波形（COM2）とを、これら第１及び第２の入力波形（COM1、COM2）がともに最高電位（Vh）であるとき（Q）に切替えて生成されたもので、中間電位（Vref）と最高電位（Vh）とは同符号の電位であり、中間電位（Vref）の絶対値は、最高電位（Vh）の絶対値よりも低電位である。【選択図】図５

Description

本発明は、液滴吐出装置及び液滴吐出方法に関し、詳しくは、長期間に亘って圧電素子の劣化や破壊を防止することができる液滴吐出装置及び液滴吐出方法に関する。

従来、液滴吐出ヘッドのノズルから液滴（インク）を吐出して記録媒体に画像形成するインクジェットプリンタ等の液滴吐出装置が知られている。

液滴吐出装置は、複数の圧力室を有し、各圧力室の容積を圧電素子により膨張又は収縮させ、各圧力室内の液体を複数のノズルから吐出させるように構成されている。圧電素子は、駆動回路から駆動信号が供給されることによって駆動する。

特許文献１には、ノズルからの液滴の吐出開始前（待機時）に、圧電素子に、正側の抗電界を上回る正電位部分と下回る負電位部分とを有し液滴を吐出させない駆動信号を供給しておくようにした液滴吐出装置が記載されている。

特開２０１４−１７２３１４号公報

特許文献１に記載された液滴吐出装置では、待機時に正側から負側に亘って電位が変化する駆動信号を用いるため、０Ｖを通過するときに圧電素子の線形性が失われ、長期間に亘って圧電素子に大きな応力がかかるので、圧電素子の劣化や破壊を生ずる虞がある。圧電素子が劣化や破壊を生ずると、圧電素子の駆動効率が低下し、液滴吐出速度の低下が起こる。

そこで、本発明は、長期間に亘って圧電素子の劣化や破壊を防止することができる液滴吐出装置及び液滴吐出方法を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

１．
圧力室を有し該圧力室の容積を圧電素子により膨張又は収縮させ、該圧力室内の液体をノズルから吐出させる液滴吐出ヘッドと、
前記圧力室に対応する圧電素子に駆動信号を供給する駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、待機時の中間電位及び最高電位を含む第１の入力波形と、前記最高電位及び液滴吐出を行う最低電位を含む第２の入力波形とを、これら第１及び第２の入力波形がともに前記最高電位であるときに切替えることによって前記駆動信号を生成し、
前記中間電位の絶対値は、前記最高電位の絶対値よりも低電位であって、前記中間電位と前記最高電位とは同符号の電位であることを特徴とする液滴吐出装置。
２．
前記第１の入力波形は、前記ノズル内の液体の界面を振動させる揺らし波形を含んでいることを特徴とする前記１記載の液滴吐出装置。
３．
前記最高電位と前記中間電位との電位差は、前記中間電位と前記最低電位との電位差の０．２〜０．４倍であることを特徴とする前記１又は２記載の液滴吐出装置。
４．
液滴吐出ヘッドの圧力室に対応する圧電素子に駆動信号を供給し該圧力室の容積を膨張又は収縮させ、該圧力室内の液体をノズルから吐出させる液滴吐出方法であって、
待機時の中間電位及び最高電位を含む第１の波形と、前記最高電位及び液滴吐出を行う最低電位を含む第２の波形とを、これら第１及び第２の波形がともに前記最高電位であるときに切替えることによって前記駆動信号を生成し、
前記中間電位の絶対値を、前記最高電位の絶対値よりも低電位とし、前記中間電位と前記最高電位とを同符号の電位とすることを特徴とする液滴吐出方法。
５．
前記第１の波形には、前記ノズル内の液体の界面を振動させる揺らし波形を含ませることを特徴とする前記４記載の液滴吐出方法。
６．
前記最高電位と前記中間電位との電位差を、前記中間電位と前記最低電位との電位差の０．２〜０．４倍とすることを特徴とする前記４又は５記載の液滴吐出方法。

本発明によれば、長期間に亘って圧電素子の劣化や破壊を防止することができる液滴吐出装置及び液滴吐出方法を提供することができる。

本発明の実施形態の液滴吐出装置を示す概略構成図前記液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドの断面図前記液滴吐出装置の電気的構成のブロック図第１実施形態の液滴吐出装置の駆動回路に入力される入力波形を示すタイミングチャート第１実施形態の液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドに供給される駆動信号を示すタイミングチャート第２実施形態の液滴吐出装置の駆動回路に入力される入力波形を示すタイミングチャート第２実施形態の液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドに供給される駆動信号を示すタイミングチャート第３実施形態の液滴吐出装置の駆動回路に入力される入力波形を示すタイミングチャート第３実施形態の液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドに供給される駆動信号を示すタイミングチャート

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
本発明の実施形態に係る液滴吐出方法は、実施形態に係る液滴吐出装置の駆動回路により実施されるので、駆動回路の動作の説明をもって液滴吐出方法の説明とする。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の実施形態の液滴吐出装置を示す概略構成図である。

実施形態の液滴吐出装置１は、図１に示すように、例えば４つの液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを備える。各液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、それぞれが複数の圧力室を有し、各圧力室の容積を圧電素子により膨張又は収縮させ、複数の圧力室内の液体を複数のノズルから吐出させる。

本実施形態では、各液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、例えばＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色インク用のインクジェットヘッドであり、主走査方向（図１中Ｘ方向）に並設されている。ただし本発明において、液滴はインクに限定されず、液滴吐出ヘッドの数は４つに限定されない。また、液滴吐出ヘッドにおける圧力室及びノズルの数は複数に限定されず、それぞれが単一であってもよい。

各液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、複数のノズルが形成されたノズル面を記録媒体５０に対向させて、共通のキャリッジ２０に搭載されている。各液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、それぞれフレキシブルケーブル３０を介して、液滴吐出装置１に設けられた駆動回路に電気的に接続されている。駆動回路は、液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの複数の圧力室に対応する各圧電素子のそれぞれに駆動信号を供給する。

キャリッジ２０は、ガイドレール４０に沿って主走査方向に、主走査モータによって往復移動操作される。記録媒体５０は、主走査方向に直交する副走査方向（図１中Ｙ方向）に、副走査モータによって所定量ずつ間欠搬送される。

各液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、主走査方向に移動操作されながら、複数のノズルから記録媒体５０に向けてインクを吐出する。各液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの主走査方向の移動と記録媒体５０の副走査方向の間欠的搬送との協働により、記録媒体５０上に所定の画像が印画される。

図２は、前記液滴吐出装置の液滴吐出ヘッド１０Ａの断面図である。各液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは同一構成であるため、図２では、代表して液滴吐出ヘッド１０Ａの構成を示している。

液滴吐出ヘッド１０Ａは、図２に示すように、ヘッド基板１１と、配線基板１２と、接着樹脂層１３とを備えて構成されている。ヘッド基板１１と配線基板１２とは、接着樹脂層１３を挟んで、図２中下層側から順に積層されている。配線基板１２の図２中上面には、インクマニホールド１４が接合されている。インクマニホールド１４の内部は、配線基板１２上にインクが貯留される共通インク室１４ａとなっている。

ヘッド基板１１は、Ｓｉ（シリコン）基板によって形成されたノズルプレート１１ａと、ガラス基板によって形成された中間プレート１１ｂと、Ｓｉ（シリコン）基板によって形成された圧力室プレート１１ｃと、ＳｉＯ_２薄膜によって形成された振動板１１ｄとにより構成されている。これらノズルプレート１１ａ、中間プレート１１ｂ、圧力室プレート１１ｃ及び振動板１１ｄは、図２中下層側から順に積層されている。ノズルプレート１１ａには複数のノズル１１ｅが形成されている。各ノズル１１ｅは、ノズルプレート１１ａ及び中間プレート１１ｂを貫通して形成されている。

圧力室プレート１１ｃには、それぞれにインクが収容される複数の圧力室１５が、貫通孔として形成されている。各圧力室１５は、中間プレート１１ｂが下壁となり、振動板１１ｄが上壁となることにより、閉塞された空間となっている。各圧力室１５には、中間プレート１１ｂを貫通するノズル１１ｅが連通されている。ノズル１１ｅは、１つの圧力室１５あたりに１本が形成されている。

振動板１１ｄの上面には、各圧力室１５に対応して、圧電素子１６が積層されている。圧電素子１６は、薄膜ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等であり、駆動電極としての上部電極と下部電極（いずれも図示略）とにより挟まれて配置されている。上部電極は、各圧電素子１６ごとに分離した電極であり、各圧電素子１６の駆動電極となる。下部電極は、振動板１１ｄの上面全面に広がっており、全ての圧電素子１６に共通の共通電極となる。共通電極は、接地されている。

配線基板１２には、配線パターンが形成されている。この配線は、液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄごとに設けられた駆動回路からの駆動信号を、各圧電素子１６の駆動電極に供給する。

接着樹脂層１３は、例えば熱硬化性の感光性接着樹脂シートによって形成され、ヘッド基板１１及び配線基板１２を接着させている。ヘッド基板１１と配線基板１２との間には、接着樹脂層１３の厚み分の間隔が形成されている。接着樹脂層１３は、圧電素子１６及びその周囲に相当する領域が、露光及び現像工程によって除去され開口部となっている。各圧電素子１６は、接着樹脂層１３の開口部内にそれぞれ配置されている。

配線基板１２及び接着樹脂層１３には、上下に貫通するインク供給路１２ａ及び貫通孔１３ａが、各圧力室１５に対応して形成されている。インク供給路１２ａ及び貫通孔１３ａは、互いに連通している。各インク供給路１２ａの上端は共通インク室１４ａに連通し、各貫通孔１３ａの下端は、各圧力室１５内に連通している。共通インク室１４ａは、インク供給路１２ａ及び貫通孔１３ａを通して、各圧力室１５に連通している。

液滴吐出ヘッド１０Ａにおいては、共通インク室１４ａからインク供給路１２ａ及び貫通孔１３ａを通じて、各圧力室１５にインクが供給される。駆動回路からは、各圧電素子１６の駆動電極に、膨張パルス及び収縮パルスを含む駆動信号が供給される。駆動信号により圧電素子１６が変形動作すると、振動板１１ｄが変位し、対応する圧力室１５の容積が膨張又は収縮する。圧力室１５内のインクは、圧力室１５の膨張又は収縮により圧力が変化され、ノズル１１ｅから記録媒体５０に向けて吐出される。

図３は、前記液滴吐出装置の電気的構成のブロック図である。

液滴吐出装置１は、図３に示すように、通信回線を介してホストコンピュータ２００に接続されて使用される。液滴吐出装置１は、前述した液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄと、各液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄに対応する駆動回路６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄと、ホストコンピュータ２００に接続される制御装置１００とを備えて構成されている。

制御装置１００は、インターフェースコントローラ１０１、画像メモリ１０２、転送部１０３、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０４、主走査モータ１０５、副走査モータ１０６、入力操作部１０７、駆動信号発生回路１０８等を有する。

インターフェースコントローラ１０１は、ホストコンピュータ２００から、記録媒体５０に印画すべき画像情報を受信する。

画像メモリ１０２は、インターフェースコントローラ１０１を介して受信された画像情報を、一時的に記憶する。画像メモリ１０２に記憶された画像情報は、駆動回路６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄに入力される。

転送部１０３は、タイミング発生回路１０３ａ及びメモリ制御回路１０３ｂを有している。タイミング発生回路１０３ａは、例えば不図示のエンコーダセンサ等により、キャリッジ２０の位置情報を求める。メモリ制御回路１０３ｂは、キャリッジ２０の位置情報から、各液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄごとに必要とされる部分画像情報のアドレスを求める。メモリ制御回路１０３ｂは、部分画像情報のアドレスを用いて、画像メモリ１０２から、各液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの複数ノズル１１ｅからの一回の吐出により記録される部分画像情報を読み出し、各駆動回路６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄに転送する。

ＣＰＵ１０４は、液滴吐出装置１を統括制御する制御部であり、記録媒体５０の搬送、キャリッジ２０の移動、各液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄからのインクの吐出等を制御する。

主走査モータ１０５は、図１に示すキャリッジ２０を主走査方向に移動させるためのモータである。副走査モータ１０６は、記録媒体５０を副走査方向に搬送するためのモータである。これら主走査モータ１０５及び副走査モータ１０６の駆動は、ＣＰＵ１０４によって制御される。

入力操作部１０７は、ＣＰＵ１０４がオペレータによる各種の入力操作を受け付ける部分であり、例えばタッチパネルやキーボード等である。

駆動信号発生回路１０８は、各液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄからインクを吐出させるための駆動信号の信号波形を生成する。この信号波形は、タイミング発生回路１０３ａの画像情報のラッチ信号に同期し、ラッチ信号ごとに生成され、各駆動回路６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄに入力される。

各駆動回路６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄは、それぞれ電圧設定部６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄを有する。電圧設定部６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄは、駆動信号発生回路１０８から入力される駆動信号の信号波形に基づく所定の電圧を設定する。駆動回路６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄは、電圧設定部６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄによって電圧設定された駆動信号を、画像メモリ１０２から送られる画像情報に基づいて、対応する液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの各圧電素子１６の駆動電極に供給する。電圧設定部６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄによって設定される電圧値は、ＣＰＵ１０４によって駆動回路６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄごとに独立して制御可能としてもよい。

図４は、第１実施形態の液滴吐出装置の駆動回路に入力される入力波形を示すタイミングチャートである。

駆動信号発生回路１０８から各駆動回路６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄに入力される信号波形は、図４に示すように、待機時の中間電位（Vref）及び最高電位（Vh）を含む第１の入力波形（COM1）と、最高電位（Vh）及び液滴吐出を行う最低電位（Vlx）を含む第２の入力波形（COM2）である。第２の入力波形（COM2）は、中間電位（Vref）と、中間電位（Vref）及び最低電位（Vlx）の間の低電位（Vlo）も含んでいる。

第１の入力波形（COM1）は、各液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの待機時に選択されて各圧電素子１６に供給される。第２の入力波形（COM2）は、各液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄからの液滴吐出時に選択されて各圧電素子１６に供給される。

第１及び第２の入力波形（COM1、COM2）において、中間電位（Vref）の絶対値は、最高電位（Vh）の絶対値よりも低電位であって、中間電位（Vref）と最高電位（Vh）とは同符号の電位である。中間電位（Vref）と最高電位（Vh）とは、ともに正電位であってもよいし、ともに負電位であってもよい。

この実施形態では、最高電位（Vh）は、例えば３０〜３６Ｖ程度である。中間電位（Vref）は、例えば１５〜２０Ｖ程度である。低電位（Vlo）は、例えば０Ｖ程度である。最低電位（Vlx）は、例えば−１５〜−２０Ｖ程度である。

中間電位（Vref）の絶対値が最高電位（Vh）の絶対値よりも低電位で、中間電位（Vref）と最高電位（Vh）とが同符号の電位であることにより、待機時には、中間電位（Vref）と異なる符号の電位を使用せず、０Ｖを通過しないので圧電素子の線形性が維持される。また、中間電位（Vref）の絶対値が低いので、長期間に亘って圧電素子１６に大きな応力がかかることがない。これらにより、この液滴吐出装置においては、圧電素子１６の駆動効率の劣化を抑制することができ、長期間に亘って圧電素子１６の劣化や破壊を防止することができる。

最高電位（Vh）と中間電位（Vref）との電位差（V2）は、中間電位（Vref）と最低電位（Vlx）との電位差（V1）の０．２〜０．４倍であることが好ましい。電位差（V1、V2）をこのような比率とすることにより、中間電位（Vref）を抑制しつつ（圧電素子１６の劣化を抑制しつつ）引き打ちにより十分な駆動力が得られるので、圧電素子１６の駆動効率を高くすることができる。ここで引き打ちとは、ノズル１１ｅ内のインクを圧力室１５の膨張により圧力室１５側に一旦引き込み、次いで圧力室１５の収縮によりインクを吐出することである。

この実施形態では、第１の入力波形（COM1）は、中間電位（Vref）と最高電位（Vh）とが周期的に切替わるパルス波形であって、ノズル１１ｅ内の液体の界面（メニスカス）を振動させる揺らし波形を含んだ波形となっている。揺らし波形とは、液滴吐出を行う収縮のパルスより弱い駆動パルスで、圧力波しか生じない範囲で圧力室１５の容積を収縮又は膨張させる収縮又は膨張のパルスであり、ノズル１１ｅ付近の液体（インク）が乾燥して粘度増加することによる目詰まり（デキャップ）の抑制を目的として、ノズル１１ｅ内の液体の界面を揺らすための波形である。第１の入力波形（COM1）は、揺らし波形を含むことにより、デキャップを抑制することができる。

この実施形態では、第２の入力波形（COM2）は、中間電位（Vref）から開始し、最高電位（Vh）と低電位（Vlo）又は最低電位（Vlx）とが周期的に切替わるパルス波形であって、ノズル１１ｅ内の液体を吐出させる吐出波形を含んだ波形となっている。最高電位（Vh）に至るパルスは、圧力室１５の容積を収縮させる収縮パルス（吐出パルス）であり、低電位（Vlo）に至るパルス及び最低電位（Vlx）に至るパルスは、圧力室１５の容積を膨張させる膨張パルスである。第２の入力波形（COM2）は、複数の収縮パルス（吐出パルス）を含んでおり、いわゆるマルチ駆動による階調制御を行うことができる。

この実施形態では、各パルスの立ち上がり及び立ち下がりを傾斜状のスロープ波形としている。スロープ波形とすることにより、サテライト、速度異常、曲がり等の不安定吐出を抑制することができ、本発明において好ましい態様である。

図５は、第１実施形態の液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドに供給される駆動信号を示すタイミングチャートである。

各駆動回路６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄは、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１及び第２の入力波形（COM1、COM2）がともに最高電位（Vh）であるとき（Ｑ）に切替えることによって駆動信号を生成し、対応する液滴吐出ヘッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの各圧電素子１６に供給する。

図５（ａ）に示す波形は、第１の入力波形（COM1）における揺らし波形で３回目に最高電位（Vh）となったとき（Ｑ）に、最高電位（Vh）である第２の入力波形（COM2）に切替え、その後に最低電位（Vlx）（膨張パルス）、最高電位（Vh）（吐出パルス）を経て中間電位（Vref）に戻る駆動信号である。最高電位（Vh）となるときに、液滴吐出が行われる。

この駆動信号において、第１の入力波形（COM1）が中間電位（Vref）から最高電位（Vh）となったとき（Ｑ）に、第２の入力波形（COM2）に切替えられる。第２の入力波形（COM2）への切替えの後、膨張パルスによって、共通インク室１４ａから圧力室１５内に液体（インク）が流れ込む。この膨張状態は一定期間維持される。次の収縮パルスによって、膨張状態にあった圧力室１５の容積が収縮する。圧力室１５の容積の収縮により、圧力室１５内に正の圧力波が発生する。この圧力波により、液体がノズル１１ｅから押し出され、液滴が吐出される。この収縮状態は一定期間維持される。次の膨張パルスによって、圧力室１５の容積は再び膨張し始め、圧力室１５の容積は、待機状態に戻る。圧力室１５の容積が膨張することにより、圧力室１５内に負の圧力波が発生する。この圧力波は、収縮パルスによって圧力室１５内に発生した正の圧力波との合成波を発生させる。

図５（ｂ）に示す波形は、第１の入力波形（COM1）における揺らし波形で２回目に最高電位（Vh）となったとき（Ｑ）に、最高電位（Vh）である第２の入力波形（COM2）に切替え、その後に低電位（Vlo）（膨張パルス）及び最高電位（Vh）（吐出パルス）が繰り返され、最低電位（Vlx）（膨張パルス）及び最高電位（Vh）（吐出パルス）を経て中間電位（Vref）に戻る駆動信号である。低電位（Vlo）及び最低電位（Vlx）（膨張パルス）の後に最高電位（Vh）となるときに、液滴吐出が行われる。

図５（ｃ）に示す波形は、第１の入力波形（COM1）における揺らし波形で１回目に最高電位（Vh）となったとき（Ｑ）に、最高電位（Vh）である第２の入力波形（COM2）に切替え、その後に低電位（Vlo）（膨張パルス）及び最高電位（Vh）（吐出パルス）が繰り返され、最低電位（Vlx）（膨張パルス）及び最高電位（Vh）（吐出パルス）を経て中間電位（Vref）に戻る駆動信号である。低電位（Vlo）及び最低電位（Vlx）（膨張パルス）の後に最高電位（Vh）となるときに、液滴吐出が行われる。

これらの駆動波形では、第１及び第２の入力波形（COM1、COM2）がともに最高段位（Vh）であるときに入力波形の切替えを行うので、その後に低電位（Vlo）又は最低電位（Vlx）に至る膨張パルスを、大きな電位差を有するパルスとすることができ、液滴吐出速度を高速化することができる。また、吐出パルスを最高段位（Vh）に至るパルスとすることができるので、液滴吐出量を制御できる範囲を広くすることができる。制御できる範囲が広いとは、１回の最小吐出量と１回の最大吐出量との差が大きいということである。

〔第２実施形態〕
液滴吐出装置の構成は、第１実施形態と同様であるため、説明を援用して記載を省略する。

図６は、第２実施形態の液滴吐出装置の駆動回路に入力される入力波形を示すタイミングチャートである。

この実施形態では、第１の入力波形（COM1）は、図６に示すように、第１実施形態の第１の入力波形（COM1）と同様である。第２の入力波形（COM2）は、中間電位（Vref）から開始し、最高電位（Vh）と低電位（Vlo）又は最低電位（Vlx）とが周期的に切替わるパルス波形であって、ノズル１１ｅ内の液体を吐出させる吐出波形を含んだ波形となっている。最低電位（Vlx）に至るパルスからは、最高電位（Vh）に至らずに、中間電位（Vref）に戻る。

図７は、第２実施形態の液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドに供給される駆動信号を示すタイミングチャートである。

図７（ａ）に示す波形は、第１の入力波形（COM1）における揺らし波形で３回目に最高電位（Vh）となったとき（Ｑ）に、最高電位（Vh）である第２の入力波形（COM2）に切替え、その後に最低電位（Vlx）（膨張パルス）を経て中間電位（Vref）に戻る駆動信号である。最低電位（Vlx）（膨張パルス）の後に中間電位（Vref）となるときに、液滴吐出が行われる。

図７（ｂ）に示す波形は、第１の入力波形（COM1）における揺らし波形で２回目に最高電位（Vh）となったとき（Ｑ）に、最高電位（Vh）である第２の入力波形（COM2）に切替え、その後に低電位（Vlo）及び最高電位（Vh）（吐出パルス）が繰り返され、最低電位（Vlx）（膨張パルス）を経て中間電位（Vref）に戻る駆動信号である。低電位（Vlo）（膨張パルス）の後に最高電位（Vh）となるとき及び最低電位（Vlx）（膨張パルス）の後に中間電位（Vref）となるときに、液滴吐出が行われる。

図７（ｃ）に示す波形は、第１の入力波形（COM1）における揺らし波形で１回目に最高電位（Vh）となったとき（Ｑ）に、最高電位（Vh）である第２の入力波形（COM2）に切替え、その後に低電位（Vlo）及び最高電位（Vh）（吐出パルス）が繰り返され、最低電位（Vlx）（膨張パルス）を経て中間電位（Vref）に戻る駆動信号である。低電位（Vlo）（膨張パルス）の後に最高電位（Vh）となるとき及び最低電位（Vlx）（膨張パルス）の後に中間電位（Vref）となるときに、液滴吐出が行われる。

これらの駆動波形では、第１及び第２の入力波形（COM1、COM2）がともに最高段位（Vh）であるときに入力波形の切替えを行うので、その後に低電位（Vlo）又は最低電位（Vlx）に至る膨張パルスを、大きな電位差を有するパルスとすることができ、液滴吐出速度を高速化することができる。また、吐出パルスを最高段位（Vh）に至るパルスとすることができるので、液滴吐出量を制御できる範囲を広くすることができる。

〔第３実施形態〕
液滴吐出装置の構成は、第１実施形態と同様であるため、説明を援用して記載を省略する。

図８は、第３実施形態の液滴吐出装置の駆動回路に入力される入力波形を示すタイミングチャートである。

この実施形態では、第１の入力波形（COM1）は、図８に示すように、中間電位（Vref）及び最高電位（Vh）を含み、揺らし波形を含まない波形となっている。第２の入力波形（COM2）は、第１実施形態の第２の入力波形（COM2）と同様である。

図９は、第３実施形態の液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドに供給される駆動信号を示すタイミングチャートである。

図９（ａ）に示す波形は、第１の入力波形（COM1）において最高電位（Vh）が所定の長時間維持された後（Ｑ）に、最高電位（Vh）である第２の入力波形（COM2）に切替え、その後に最低電位（Vlx）（膨張パルス）、最高電位（Vh）（吐出パルス）を経て中間電位（Vref）に戻る駆動信号である。最高電位（Vh）となるときに、液滴吐出が行われる。

図９（ｂ）に示す波形は、第１の入力波形（COM1）において最高電位（Vh）が所定の短時間維持された後（Ｑ）に、最高電位（Vh）である第２の入力波形（COM2）に切替え、その後に低電位（Vlo）（膨張パルス）及び最高電位（Vh）（吐出パルス）が繰り返され、最低電位（Vlx）（膨張パルス）及び最高電位（Vh）（吐出パルス）を経て中間電位（Vref）に戻る駆動信号である。低電位（Vlo）及び最低電位（Vlx）（膨張パルス）の後に最高電位（Vh）となるときに、液滴吐出が行われる。

図９（ｃ）に示す波形は、第１の入力波形（COM1）において最高電位（Vh）となったとき（Ｑ）に、最高電位（Vh）である第２の入力波形（COM2）に切替え、その後に低電位（Vlo）（膨張パルス）及び最高電位（Vh）（吐出パルス）が繰り返され、最低電位（Vlx）（膨張パルス）及び最高電位（Vh）（吐出パルス）を経て中間電位（Vref）に戻る駆動信号である。低電位（Vlo）及び最低電位（Vlx）（膨張パルス）の後に最高電位（Vh）となるときに、液滴吐出が行われる。

〔各実施形態について〕
上述の各実施形態では、単板型の圧電素子を用いているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、積層型の圧電素子を用いてもよいし、せん断モードで変形するせん断モード型の圧電素子等、別の形態の圧電素子を用いることができる。せん断モード型の圧電素子では、矩形波の駆動波形をより効果的に利用することができ、駆動電圧が下げられ、より効率的な駆動が可能となるため好ましい。

また、以上の説明では、液滴吐出ヘッドとして画像記録を行うためのインクジェットヘッドを用いたが、これに限らず、液滴を吐出するためのノズルと、このノズルに連通する圧力室と、この圧力室内の圧力を変化させる圧電素子とを備えたものであれば同様に適用できる。

さらに、以上の実施形態における液滴吐出装置１を構成する各部の細部構成及び細部動作に関して、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１液滴吐出装置
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ液滴吐出ヘッド
１１ヘッド基板
１１ａノズルプレート
１１ｂ中間プレート
１１ｃ圧力室プレート
１１ｄ振動板
１１ｅノズル
１２配線基板
１３接着樹脂層
１４インクマニホールド
１５圧力室
１６圧電素子
５０記録媒体
１００制御装置
１０１インターフェースコントローラ
１０２画像メモリ
１０３転送部
１０３ａタイミング発生回路
１０３ｂメモリ制御回路
１０４ＣＰＵ
１０５主走査モータ
１０６副走査モータ
１０７入力操作部
１０８駆動信号発生回路
６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ駆動回路
６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄ電圧設定部
２００ホストコンピュータ

Claims

圧力室を有し該圧力室の容積を圧電素子により膨張又は収縮させ、該圧力室内の液体をノズルから吐出させる液滴吐出ヘッドと、
前記圧力室に対応する圧電素子に駆動信号を供給する駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、待機時の中間電位及び最高電位を含む第１の入力波形と、前記最高電位及び液滴吐出を行う最低電位を含む第２の入力波形とを、これら第１及び第２の入力波形がともに前記最高電位であるときに切替えることによって前記駆動信号を生成し、
前記中間電位の絶対値は、前記最高電位の絶対値よりも低電位であって、前記中間電位と前記最高電位とは同符号の電位であることを特徴とする液滴吐出装置。
前記第１の入力波形は、前記ノズル内の液体の界面を振動させる揺らし波形を含んでいることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出装置。
前記最高電位と前記中間電位との電位差は、前記中間電位と前記最低電位との電位差の０．２〜０．４倍であることを特徴とする請求項１又は２記載の液滴吐出装置。
液滴吐出ヘッドの圧力室に対応する圧電素子に駆動信号を供給し該圧力室の容積を膨張又は収縮させ、該圧力室内の液体をノズルから吐出させる液滴吐出方法であって、
待機時の中間電位及び最高電位を含む第１の波形と、前記最高電位及び液滴吐出を行う最低電位を含む第２の波形とを、これら第１及び第２の波形がともに前記最高電位であるときに切替えることによって前記駆動信号を生成し、
前記中間電位の絶対値を、前記最高電位の絶対値よりも低電位とし、前記中間電位と前記最高電位とを同符号の電位とすることを特徴とする液滴吐出方法。
前記第１の波形には、前記ノズル内の液体の界面を振動させる揺らし波形を含ませることを特徴とする請求項４記載の液滴吐出方法。
前記最高電位と前記中間電位との電位差を、前記中間電位と前記最低電位との電位差の０．２〜０．４倍とすることを特徴とする請求項４又は５記載の液滴吐出方法。