JP4289401B2

JP4289401B2 - インクジェット記録装置

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Publication number: JP4289401B2
Application number: JP2007008060A
Authority: JP
Inventors: 孝治伊藤
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2027-01-17
Also published as: US20080170091A1; CN101224663B; EP1946933A3; JP2008173818A; EP1946933B1; EP1946933A2; US7926901B2; CN101224663A

Description

本発明は、インク滴を吐出して印刷を行うインクジェット記録装置に関する。

印刷用紙等の被記録媒体にインク滴を吐出することによって、記録用紙に印刷を行うインクジェットプリンタが備えるインクジェットヘッドとしては、インク滴を吐出するノズルとノズルに連通する圧力室とを備えた流路ユニットと、圧力室内のインクに吐出エネルギーを付与するアクチュエータと、アクチュエータを駆動する駆動信号を出力するドライバＩＣとを有するものがある。アクチュエータは、圧力室の容積を変化させることにより圧力室に圧力を付加するものであり、複数の圧力室に跨る圧電シートと、各圧力室に対向する複数の個別電極と、複数の個別電極に圧電シートを介して対向する基準電位が付与された共通電極とを有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このアクチュエータは、ドライバＩＣから個別電極にパルス状の駆動信号が付与されることによって、当該個別電極と共通電極との間に挟まれた圧電シートの部分に対してその厚み方向に電界が作用し、この部分の圧電シートを厚み方向に伸長させる。このとき、圧力室の容積が変化して圧力室内のインクに圧力が付与される。

特開２００２−３６５６８号公報（図１）

このようなインクジェットヘッドで使用されるインクは、環境温度の変化に伴って粘度が変化する。具体的には、環境温度が低くなるとインクの粘度が増加し、環境温度が高くなるとインクの粘度が減少する。インクの粘度が変化するとノズルからのインク吐出特性が変化するため、良好な温度特性を得ることが難しい。

また、ドライバＩＣにおいては、製造誤差などにより、アクチュエータに出力する駆動信号の信号特性（電圧）にばらつきが生じることがある。ドライバＩＣの信号特性が異なると、アクチュエータの充放電特性が変化してインク吐出特性の均一化が図れない。したがって、信号特性に関するばらつきの少ないドライバＩＣを選別して使用することが好ましいが、ドライバＩＣの歩留まりが悪くなり、コストが高くなる。そこで、アクチュータの共通電極と直列に抵抗を接続することによって、アクチュエータの充放電特性を調整することが考えられる。しかしながら、この場合、インク滴を吐出させるノズルの数によって、駆動信号が付与される個別電極の数が変化することで、各個別電極から見た抵抗値が相対的に変化する。このため、アクチュエータの充放電特性が安定せず、インク吐出特性の安定化を図ることができない。

そこで、本発明の目的は、温度特性に優れ、低コストでインク吐出特性の安定化を図ることができるインクジェット記録装置を提供することにある。

本発明のインクジェット記録装置は、複数の圧力室に関連付けられた複数の個別電極、共通電極及び前記複数の個別電極と前記共通電極との間に配置された圧電層を含んでいるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動するパルスを前記個別電極に出力する波形出力手段と、前記アクチュエータの前記共通電極に直列に接続された電界効果トランジスタと、前記電界効果トランジスタのゲートを制御する制御手段と、環境温度と前記波形出力手段から同時に出力される前記パルスの数との組み合わせにそれぞれ対応した前記電界効果トランジスタの複数の抵抗値を記憶している抵抗決定テーブル記憶部とを備えている。さらに、前記制御手段は、前記環境温度及び前記波形出力手段から同時に出力される前記パルスの数に基づいて、前記抵抗決定テーブル記憶部の記憶内容から前記電界効果トランジスタの抵抗値を決定し、前記電界効果トランジスタの抵抗値がその決定された抵抗値となるように前記電界効果トランジスタのゲートを制御する。

本発明によると、制御手段が、環境温度の変化に起因するインクの粘度の変化に伴って、電界効果トランジスタの抵抗値を制御してアクチュエータの充放電時間を調整することができる。これにより、インク粘度に応じてアクチュエータを駆動させることができ、インクジェット記録装置の温度特性が向上する。また、波形出力手段から同時に出力するパルスの数の変化に伴って、電界効果トランジスタの抵抗値を制御して、アクチュエータの駆動特性の安定化を図ることができる。これにより、低コストでインク吐出特性の安定化を図ることができる。さらに、電界効果トランジスタが共通電極に直列に接続されることによって、電界効果トランジスタが共有されるため、低コスト化を図ることができる。また、電界効果トランジスタが介することによって、共通電極と基準電位との接続抵抗の誤差を相対的に小さくすることができる。

本発明においては、前記電界効果トランジスタの抵抗値が、前記電界トランジスタのゲート・ソース間電圧と前記電界効果トランジスタのドレイン電流とによって設定されることが好ましい。

また、本発明においては、前記抵抗決定テーブル記憶部は、前記環境温度が低くなるに伴って、前記電界効果トランジスタの抵抗値が小さくように記憶していることが好ましい。これによると、環境温度が変化しても、アクチュエータの充放電特性が変化しにくくなる。このため、アクチュエータの駆動特性の安定化を図ることができる。

さらに、本発明においては、前記抵抗決定テーブル記憶部が、前記波形出力手段から同時に出力される前記パルスの数が増加するに伴って、前記電界効果トランジスタの抵抗値が小さくなるように記憶していることが好ましい。これによると、同時に出力するパルスの数が変化しても、アクチュエータの充放電特性が変化しにくくなる。このため、アクチュエータの駆動特性の安定化を図ることができる。

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。

図１は、本発明に係る実施形態であるインクジェットプリンタの全体的な構成を示す概略側面図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１０１は、４つのインクジェットヘッド１を有するカラーインクジェットプリンタである。このインクジェットプリンタ１０１には、図中左方に給紙部１１が、図中右方に排紙部１２がそれぞれ構成されている。

インクジェットプリンタ１０１の内部には、給紙部１１から排紙部１２に向かって用紙（被記録媒体）Ｐが搬送される用紙搬送経路が形成されている。給紙部１１のすぐ下流側には、用紙を狭持搬送する一対の送りローラ５ａ、５ｂが配置されている。一対の送りローラ５ａ、５ｂは、用紙Ｐを給紙部１１から図中右方に送り出すためのものである。用紙搬送経路の中間部には、２つのベルトローラ６、７と、両ローラ６、７の間に架け渡されるように巻き回されたエンドレスの搬送ベルト８と、搬送ベルト８によって囲まれた領域内においてインクジェットヘッド１と対向する位置に配置されたプラテン１５とを含むベルト搬送機構１３が設けられている。プラテン１５は、インクジェットヘッド１と対向する領域において搬送ベルト８が下方に撓まないように搬送ベルト８を支持するものである。ベルトローラ７と対向する位置には、ニップローラ４が配置されている。ニップローラ４は、給紙部１１から送りローラ５ａ、５ｂによって送り出された用紙Ｐを搬送ベルト８の外周面８ａに押さえ付けるものである。図示しない搬送モータがベルトローラ６を回転させることによって、搬送ベルト８が駆動される。これにより、搬送ベルト８が、ニップローラ４によって外周面８ａに押さえ付けられた用紙Ｐを粘着保持しつつ排紙部１２に向けて搬送する。用紙搬送経路に沿って搬送ベルト８のすぐ下流側には、剥離機構１４が設けられている。剥離機構１４は、搬送ベルト８の外周面８ａに粘着されている用紙Ｐを外周面８ａから剥離して、図中左方の右方の排紙部１２に向けて送るように構成されている。

４つのインクジェットヘッド１は、４色のインク（マゼンタ、イエロー、シアン、ブラック）に対応して、用紙Ｐの搬送方向に沿って４つ並べて設けられている。つまり、このインクジェットプリンタ１０１は、ライン式プリンタである。４つのインクジェットヘッド１は、その下端にヘッド本体２をそれぞれ有している。ヘッド本体２は、搬送方向に直交した方向に長尺な細長い直方体形状となっている。また、ヘッド本体２の底面が搬送ベルト８の外周面８ａに対向するインク吐出面２ａとなっている。搬送ベルト８によって搬送される用紙Ｐが４つのヘッド本体２のすぐ下方側を順に通過する際に、この用紙Ｐの上面すなわち印刷面の印刷領域に向けてインク吐出面２ａから各色のインク滴が吐出される。これにより、用紙Ｐの印刷領域に所望のカラー画像を形成できるようになっている。

次に、図２を参照しつつインクジェットヘッド１について詳細に説明する。図２は、インクジェットヘッド１の短手方向に沿った断面図である。図２に示すように、インクジェットヘッド１は、流路ユニット９とアクチュエータユニット２１とを含むヘッド本体２、ヘッド本体２の上面に配置されていると共にヘッド本体２にインクを供給するリザーバユニット７１、アクチュエータユニット２１を駆動させる駆動信号を生成するドライバＩＣ５２が表面に実装されたＣＯＦ（Chip On Film）５０、ＣＯＦ５０と電気的に接続された基板５４、並びに、アクチュエータユニット２１、リザーバユニット７１、ＣＯＦ５０及び基板５４を覆いつつ、外部からインクやインクミストが浸入するのを防ぐためのサイドカバー５３及びヘッドカバー５５を有している。

リザーバユニット７１は、プレート９１〜９４の４枚のプレートが互いに位置合わせされて積層されたものであり、その内部に、図示しないインク流入流路、インクリザーバ６１、及び、１０個のインク流出流路６２が互いに連通するように形成されている。なお、図２においては、１つのインク流出流路６２のみが表れている。インクリザーバ６１に貯留されたインクがインク流出流路６２を通過し、インク供給口（図示せず）を介して流路ユニット９に供給される。また、プレート９４には、凹部９４ａが形成されている。プレート９４の凹部９４ａが形成された部分では、流路ユニット９との間に空隙を形成しており、この空隙内に、流路ユニット９上のアクチュエータユニット２１が配置されている。

ＣＯＦ５０は、表面に形成された図示しない配線の一方端部近傍がアクチュエータユニット２１の上面に接着されて、後述する個別電極１３５及び共通電極１３４と電気的に接続されている。さらに、ＣＯＦ５０は、アクチュエータユニット２１の上面からサイドカバー５３とリザーバユニット７１との間を通過するように上方に引き出されており、他方端部がコネクタ５４ａを介して基板５４に接続されている。このとき、ＣＯＦ５０のドライバＩＣ５２が、リザーバユニット７１の側面に貼り付けられたスポンジ８２によってサイドカバー５３に付勢されている。ドライバＩＣ５２は、放熱シート８１を介してサイドカバー５３の内側面と密着することによってサイドカバー５３と熱的に結合されている。これにより、ドライバＩＣ５２からの熱がサイドカバー５３を介して外部に放熱される。基板５４は、図示しない上位の制御装置からの制御信号を、ＣＯＦ５０のドライバＩＣ５２に出力するものである。

次に、図３及び図４をさらに参照しつつ、ヘッド本体２について説明する。図３は、流路ユニット９の部分断面図である。図４はアクチュエータユニット２１の拡大断面図である。

図２に示すように、ヘッド本体２は、流路ユニット９、及び、流路ユニット９の上面９ａに固定された４つのアクチュエータユニット２１を含んでいる（なお、図２においては、４つのアクチュエータのうち１つのみが示されている）。図３及び図４に示すように、アクチュエータユニット２１は、流路ユニット９に形成された圧力室１１０に対向して設けられた複数のアクチュエータを含んでおり、圧力室１１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する機能を有する。

流路ユニット９は、上から順に、キャビティプレート１２２、ベースプレート１２３、アパーチャプレート１２４、サプライプレート１２５、マニホールドプレート１２６、１２７、１２８、カバープレート１２９、及び、ノズルプレート１３０、という９枚のステンレス鋼等の金属プレートから構成されている。これらプレート１２２〜１３０を互いに位置合わせしつつ積層することによって、流路ユニット９内に、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａ、そして副マニホールド流路１０５ａの出口から圧力室１１０を経てノズル１０８に至る多数の個別インク流路１３２が形成される。なお、流路ユニット９の表面には、マニホールド流路１０５の開口端でもあるインク供給口が形成されている。１０個のインク供給口が、インク流出流路６２にそれぞれ対応して配設されている。

アクチュエータユニット２１について説明する。アクチュエータユニット２１は、それぞれ台形の平面形状を有している（図５参照）。また、アクチュエータユニット２１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる３枚の圧電シート（圧電層）１４１〜１４３から構成されている。最上層の圧電シート１４１上における圧力室１１０に対向する位置には、個別電極１３５が形成されている。個別電極１３５は、図４に示すように、圧力室１１０に対向して配置された電極部と、圧力室１１０に対向する領域の外にまで引き出された延出部とを有し、この延出部上にランド１３６が形成されている。最上層の圧電シート１４１とその下側の圧電シート１４２との間にはシート全面に形成された共通電極１３４が介在している。

共通電極１３４はすべての圧力室１１０に対応する領域において等しく基準電位が付与されるように、後述する電界効果トランジスタＦＥＴ１を介してグランドに接続されている。一方、個別電極１３５は、各ランド１３６及びＣＯＦ５０の内部配線を介してドライバＩＣ５２の波形出力回路８４と電気的に接続されており、ドライバＩＣ５２からの駆動信号が選択的に入力されるようになっている（図６参照）。つまり、アクチュエータユニット２１において、個別電極１３５と圧力室１１０とで挟まれた部分が、個別のアクチュエータとして働き、圧力室１１０の数に対応した複数のアクチュエータが作り込まれている。

ここで、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。圧電シート１４１はその厚み方向に分極されており、個別電極１３５を共通電極１３４と異なる電位にして圧電シート１４１に対してその分極方向に電界を印加すると、圧電シート１４１における電界印加部分が圧電効果により歪む活性部として働く。この活性部は、電界と分極の方向とが同じときには、厚み方向に伸張し面方向に収縮する。このときの伸張及び収縮に伴う変位量は、厚み方向より面方向の方が大きい。つまり、アクチュエータユニット２１は、圧力室１１０から離れた上側１枚の圧電シート１４１を、活性部を含む層とし且つ圧力室１１０に近い下側２枚の圧電シート１４２、１４３を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプである。図４に示すように、圧電シート１４１〜１４３は圧力室１１０を区画するキャビティプレート１２２の上面に固定されている。ここで、圧電シート１４１における電界印加部分とその下方の圧電シート１４２、１４３との間で平面方向への歪みに差が生じると、圧電シート１４１〜１４３全体が圧力室１１０側へ凸になるように変形（ユニモルフ変形）する。これにより圧力室１１０内のインクに圧力（吐出エネルギー）が付与され、圧力室１１０内に圧力波が発生する。そして、発生した圧力波が圧力室１１０からノズル１０８まで伝播することによってノズル１０８からインク滴が吐出される。

なお、本実施形態においては、予め個別電極１３５に所定の電位を付与しておき、吐出要求があるごとに一旦個別電極１３５にグランド電位を付与し、その後所定のタイミングにて再び所定の電位を個別電極１３５に付与するような駆動信号をドライバＩＣ５２から出力させる。この場合、個別電極１３５がグランド電位になるタイミングで、圧力室１１０内のインクの圧力が降下して副マニホールド流路１０５ａから個別インク流路１３２へとインクが吸い込まれる。その後、再び個別電極１３５を所定の電位にしたタイミングで、圧力室１１０内のインクの圧力が上昇し、ノズル１０８からインク滴が吐出される。つまり、個別電極１３５に矩形波のパルスを付与する。このパルス幅は、圧力室１１０内において圧力波が副マニホールド流路１０５ａの出口からノズル１０８の先端まで伝播する時間長さであるＡＬ（Acoustic Length）であり、圧力室１１０内のインクが負圧状態から正圧状態に反転するときに両者の圧力が合わさるため、強い圧力でインク滴をノズル１０８から吐出させることができる。

次に、図５及び図６を参照しつつＣＯＦ５０及びドライバＩＣ５２について説明する。図５は、ＣＯＦ５０の概略平面図である。図６は、ドライバＩＣ５２の機能ブロック図である。なお、図６に示されたアクチュエータユニット２１は概念図であり、共通電極１３４が個別電極１３５毎に個別に配置された構成となっているが、上述したように、共通電極１３４はアクチュエータユニット２１毎に一体となっている。

図５に示すように、ＣＯＦ５０は、アクチュエータユニット２１と接続される台形形状を有する接続領域５０ａと、接続領域５０ａの長辺部分から延在している延在領域５０ｂとを有している。延在領域５０ｂの幅方向に関する中央にドライバＩＣ５２が配置されている。また、延在領域５０ｂの幅方向の端縁部には、延在方向に沿ってコモンライン５０ｃが形成されている。コモンライン５０ｃは、電界効果トランジスタＦＥＴ１を介してグランドに接続された配線パターンである。

図６に示すように、ドライバＩＣ５２は、多数の波形出力回路（波形出力手段）８４と、制御回路（制御手段）８５と、抵抗決定テーブル記憶部８６と、温度センサ８７と、電界効果トランジスタＦＥＴ（Field effect transistor）１とを有しており、これらが同一のパッケージに収容されている。各波形出力回路８４は、アクチュエータユニット２１を駆動するための駆動信号を出力するものであり、対応する個別電極１３４にそれぞれ接続されている。温度センサ８７は、インクジェットヘッド１の環境温度を検知するものであり、ドライバＩＣ５２を構成する半導体の一部をセンサとして用いたものである。半導体の持つエネルギーギャップあるいはエネルギー障壁は、温度によって変化し、温度の上昇に伴って低くなる。温度センサ８７は、このような半導体の特性を利用したものであり、エネルギーギャップあるいはエネルギー障壁に対応した電圧を検知結果として制御回路８５に出力する。

電界効果トランジスタＦＥＴ１について図７をさらに参照しつつ説明する。図７は、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲート電圧特性を示すグラフである。図６に示すように、電界効果トランジスタＦＥＴ１は、ゲート端子が制御回路８５に接続されており、ドレイン端子がＣＯＦ５０のコモンライン５０ｃを介して共通電極１３４に接続されており、ソース端子がグランドに接続されている。つまり、電界効果トランジスタＦＥＴ１がアクチュエータユニット２１に直列に接続されている。そして、図７に示すように、電界効果トランジスタＦＥＴ１においては、ゲート−ソース電圧（Ｖｇｓ）が変化することにより、ドレイン電流が変化する。これにより、電界効果トランジスタＦＥＴ１が、共通電極１３４に直列接続された可変抵抗素子として機能する。

電界効果トランジスタＦＥＴ１の動作とアクチュエータユニット２１の動作の関係について図８及び図９を参照しつつ説明する。図８は、アクチュエータユニット２１の動特性を示したグラフである。図９は、電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値が変化したときの、アクチュエータユニット２１の駆動特性を示したグラフである。アクチュエータユニット２１は、個別電極１３５と共通電極１３４との間に圧電シート１４１が介在したコンデンサと等価である。したがって、図８に示すように、アクチュエータユニット２１においては、個別電極１３５に電圧が印加されると、時間の経過（ｔｒ）に伴って個別電極１３５と共通電極１３４との間に電荷がチャージされる。そして、個別電極１３５と共通電極１３４との間にチャージされる電荷量にしたがって、アクチュエータユニット２１の変形量が大きくなっていく。そして、個別電極１３５と共通電極１３４との間にチャージされた電荷が飽和したとき（Ｖｐ）、アクチュエータユニット２１の変形量が最大となる。その後、個別電極１３５がグランド電位にされると、時間の経過（ｔｆ：図示せず）に伴って個別電極１３５と共通電極１３４との間にチャージされた電荷が共通電極１３４から電界効果トランジスタＦＥＴ１を介してグランドに流れ、これに伴ってアクチュエータユニット２１の変形量が小さくなっていく。

このように、アクチュエータユニット２１の駆動特性は、個別電極１３５に印加される電圧と、個別電極１３５と共通電極１３４との間における充放電特性、すなわち、個別電極１３５と共通電極１３４とをコンデンサ（Ｃ）とし、電界効果トランジスタＦＥＴ１を抵抗（Ｒ）とするＣＲ回路の時定数により決定される。したがって、個別電極１３５に印加される電圧が高くなるに伴って、または、ＣＲ回路の時定数が小さくなるに伴って、アクチュエータユニット２１の立ち上がり時間ｔｒ及び立ち下がり時間ｔｆが短くなり、アクチュエータユニット２１がすばやく変形する。これにより、圧力室１１０のインクにより大きな吐出エネルギーが付与される。逆に、個別電極１３５に印加される電圧が低くなるに伴って、または、ＣＲ回路の時定数が大きくなるに伴って、アクチュエータユニット２１の立ち上がり時間ｔｒ及び立ち下がり時間ｔｆが長くなり、アクチュエータユニット２１がゆっくり変形する（図８矢印参照）。これにより、圧力室１１０のインクにより小さな吐出エネルギーが付与される。

本実施形態においては、個別電極１３５に印加される電圧が一定であるため、アクチュエータユニット２１の駆動特性は、ＣＲ回路の時定数、すなわち、電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレイン−ソース間の抵抗値（電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値：共通電極１３４とグランドとの間の抵抗値）によって決定される。また、アクチュエータユニット２１の駆動特性（立ち上がり時間と立ち下がり時間）は、図９に示すように、電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値に対して直線的に変化する。

制御回路８５は、用紙Ｐに印刷すべき画像に関する画像データに基づいて波形出力回路８４の駆動を制御するとともに、温度センサ８７の検知結果に基づいて電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲート電圧を制御するものである。制御回路８５は、上述したように、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲート電圧、つまり、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲート−ソース電圧（Ｖｇｓ）を変化させて、電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値を制御することができる。これにより、アクチュエータユニット２１の駆動特性が決定される。抵抗決定テーブル記憶部８６は、制御回路８５が電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値を決定するために用いられる抵抗決定テーブルを記憶するものである。抵抗決定テーブルの一例を表１に示す。

表１に示す抵抗決定テーブルは、低温（例えば、〜２０℃）、常温（例えば、２１℃〜４０℃）、高温（例えば、４０℃〜）の各環境温度において、駆動ノズル数の範囲（１〜１００、１０１〜２００、２０１〜３００、３０１〜４００、４０１〜６６４）毎に電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値を決定したものである。ここで、駆動ノズル数とは、波形出力回路８４から個別電極１３５に対して同時に出力されるパルスの数であり、同時にインク滴を吐出するノズル１０８の数である。この抵抗決定テーブルにおいては、温度センサ８７による検知温度が低くなるに伴って電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値が小さくなるように、且つ、駆動ノズル数が増加するに伴って電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値が小さくなるように決定されている。

また、ドライバＩＣ５２の製造誤差などにより、各ドライバＩＣ５２によって波形出力回路８４が出力する駆動信号の電圧が異なることがある。そこで、ドライバＩＣ５２単位で、予め波形出力回路８４が出力する駆動信号の電圧を計測しておき、波形出力回路８４が出力する駆動信号の電圧が高い場合には、電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値が大きくなるように、波形出力回路８４が出力する駆動信号の電圧が低い場合には、電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値が小さくなるように、抵抗決定テーブルの内容が決定されている。これにより、駆動信号の電圧にばらつきのあるドライバＩＣ５２を使用しつつ、アクチュエータユニット２１の充放電特性の均一化及び安定化を図ることができ、インクジェットヘッド１の低コスト化を図ることができる。

制御回路８５は、駆動信号を出力する毎に、抵抗決定テーブルを参照し、温度センサ８７の検知温度及び駆動ノズル数から電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値を決定する。そして、電界効果トランジスタＦＥＴ１が決定された抵抗値になるように、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲート端子にゲート電圧を出力する。具体的には、制御回路８５は、環境温度が低くなるに伴って、アクチュエータユニット２１の変形速度が高くなるように（ＣＲ回路の時定数が大きくなるように）電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値を小さくし、環境温度が高くなるに伴って、アクチュエータユニット２１の変形速度が低くなるように（ＣＲ回路の時定数が小さくなるように）電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値を大きくする。つまり、環境温度の変化に起因するインクジェットヘッド１におけるインクの粘度の変化により、ノズル１０８からのインク吐出特性が変化しないように、アクチュエータユニット２１の変形速度が制御される。

本実施形態においては、共通電極１３４に１つの電界効果トランジスタＦＥＴ１が接続されているため、各個別電極１３５に対応するＣＲ回路において電界効果トランジスタＦＥＴ１が共有されている。したがって、電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値が一定の場合、駆動ノズル数が変化すると、各個別電極１３５から見たグランドとの間の抵抗値が相対的に変化し、当該個別電極１３５に対応するＣＲ回路の時定数が変化する。制御回路８５は、各ＣＲ回路の時定数が変化しないように、駆動ノズル数が多くなるに伴って、電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値を小さくし、駆動ノズル数が少なくなるに伴って、電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値を大きくする。これにより、駆動ノズル数が変化しても、ＣＲ回路の時定数、すなわち、アクチュエータユニット２１の充放電特性が大きく変化することがない。

以上、説明した本実施形態によると、環境温度の変化に起因するインクジェットヘッド１内におけるインクの粘度の変化により、ノズル１０８からのインク吐出特性が変化しないように、アクチュエータユニット２１の変形速度が制御されるため、インクジェットヘッド１の温度特性が向上する。

また、１つの電界効果トランジスタＦＥＴ１が共通電極１３４に接続され、多数の個別電極に対して電界効果トランジスタＦＥＴ１が共有されているため、インクジェットヘッド１の低コスト化を図ることができる。また、ＣＲ回路に電界効果トランジスタＦＥＴ１が含まれることによって、共通電極１３４とグランドとの接続抵抗の誤差を相対的に小さくすることができる。

さらに、制御回路８５は、各ＣＲ回路の時定数が変化しないように、駆動ノズル数が多くなるに伴って、電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値を小さくし、駆動ノズル数が少なくなるに伴って、電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値を大きくするため、駆動ノズル数が変化しても、ＣＲ回路の時定数、すなわち、アクチュエータユニット２１の充放電特性が大きく変化することがない。これにより、アクチュエータユニット２１の駆動特性の安定化を図ることができる。

加えて、多数の波形出力回路８７と電界効果トランジスタＦＥＴ１とが、同一のドライバＩＣ５２のパッケージに収容されていているため、インクジェットヘッド１の小型化を図ることができる。

また、ドレイン電流を制御可能な電界効果トランジスタＦＥＴ１を用いているため、安価に可変抵抗素子を構成することができる。

（変形例）
本実施形態の変形例について図１０を参照しつつ説明する。図１０は、電界効果トランジスタＦＥＴ１を拡大した図である。上述した本実施形態においては、アクチュエータユニット２１及びグランド間の抵抗値を電界効果トランジスタＦＥＴ１のみが決定する構成であるが、図１０に示すように、電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレイン−ソース間に固定抵抗Ｒ１を並列に接続してもよい。これによると、アクチュエータユニット２１及びグランド間の抵抗値を容易に低くすることができる。これにより、抵抗値の調整範囲が大きい高精度で安価な可変抵抗素子を用いることができる。

以上、本発明の好適な実施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変更が可能なものである。例えば、上述した実施形態においては、環境温度の変化に伴って、電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値を変化させる構成であるが、環境温度の変化に伴って、電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値を変化させない構成であってもよい。

さらに、上述した実施形態においては、電界効果トランジスタＦＥＴ１のような可変抵抗素子が、共通電極１３４とグランドとの間に直列に接続される構成であるが、可変抵抗素子が、各波形出力回路８４と対応する個別電極１３５との間に直列に接続される構成であってもよい。これによると、各個別電極に対応するＣＲ回路毎に時定数を制御することができるため、アクチュエータユニット２１の駆動特性のさらなる均一化を図ることができる。

また、上述した実施形態においては、制御回路８５が、駆動ノズル数が多くなるに伴って、電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値を大きくし、駆動ノズル数が少なくなるに伴って、電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値を小さくする構成であるが、駆動ノズル数によって、電界効果トランジスタＦＥＴ１の抵抗値を変化させない構成であってもよい。なお、この場合、同時に駆動される（充放電される）ノズル数が十分に少ないことが好ましい。

さらに、上述した実施形態においては、電界効果トランジスタＦＥＴ１がドライバＩＣ５２のパッケージに収容される構成であるが、ドライバＩＣは電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲート電圧の制御のみを行い、電界効果トランジスタＦＥＴ１のような可変抵抗素子が、ドライバＩＣの外部に配置される構成であってもよい。

加えて、上述した実施形態においては、可変抵抗素子として電界効果トランジスタＦＥＴ１を利用する構成であるが、他の種類のトランジスタなどあらゆる可変抵抗素子が利用可能である。例えば、オーディオの音量制御に使われる電子ボリウムのような抵抗制御ＩＣが利用できる。

また、温度センサ８７は、ドライバＩＣ内に設けられていたが、外部に設置されていてもよい。

本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの外観側面図である。図１に示すインクジェットヘッドの短手方向に沿った断面図である。図２に示す流路ユニットの部分断面図である。図２に示すアクチュエータユニットの拡大図である。図２に示すＣＯＦの概略平面図である。図５に示すドライバＩＣの機能ブロック図である。図６に示すＦＥＴのゲート電圧特性を示すグラフである。図２に示すアクチュエータユニットの動特性を示したグラフである。図６に示すアクチュエータユニットのＦＥＴの抵抗値が変化したときの駆動特性を示したグラフである。本実施形態の変形例を説明するための図である。

１インクジェットヘッド
２ヘッド本体
１３ベルト搬送機構
２１アクチュエータユニット
５０ＣＯＦ
５０ｂ延在領域
５０ａ接続領域
５０ｃコモンライン
５２ドライバＩＣ
７１リザーバユニット
８４波形出力回路
８５制御回路
８６抵抗決定テーブル記憶部
８７温度センサ
１０１インクジェットプリンタ
１０５マニホールド流路
１０５ａ副マニホールド
１０８ノズル
１１０圧力室
１３２個別インク流路
１３４共通電極
１３５個別電極
１４１〜１４３圧電シート
Ｒ１固定抵抗
ＦＥＴ１電界効果トランジスタ

Claims

複数の圧力室に関連付けられた複数の個別電極、共通電極及び前記複数の個別電極と前記共通電極との間に配置された圧電層を含んでいるアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動するパルスを前記個別電極に出力する波形出力手段と、
前記アクチュエータの前記共通電極に直列に接続された電界効果トランジスタと、
前記電界効果トランジスタのゲートを制御する制御手段と、
環境温度と前記波形出力手段から同時に出力される前記パルスの数との組み合わせにそれぞれ対応した前記電界効果トランジスタの複数の抵抗値を記憶している抵抗決定テーブル記憶部とを備えており、
前記制御手段は、前記環境温度及び前記波形出力手段から同時に出力される前記パルスの数に基づいて、前記抵抗決定テーブル記憶部の記憶内容から前記電界効果トランジスタの抵抗値を決定し、前記電界効果トランジスタの抵抗値がその決定された抵抗値となるように前記電界効果トランジスタのゲートを制御することを特徴とするインクジェット記録装置。
前記電界効果トランジスタの抵抗値は、前記電界トランジスタのゲート・ソース間電圧と前記電界効果トランジスタのドレイン電流とによって設定されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
前記抵抗決定テーブル記憶部は、前記環境温度が低くなるに伴って、前記電界効果トランジスタの抵抗値が小さくなるように記憶していることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
前記抵抗決定テーブル記憶部は、前記波形出力手段から同時に出力される前記パルスの数が増加するに伴って、前記電界効果トランジスタの抵抗値が小さくなるように記憶していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。