JP6260123B2 - 圧電素子の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧電素子の一方の電極に駆動波形を印加し、他方の電極に固定電圧を印加することで圧電素子を駆動させる圧電素子の駆動装置に関する。

従来から、例えば、インクジェット方式の画像形成装置には、圧電素子を用いてインク液を収納したインク室を圧縮し、ノズルからインク液滴を吐出するようにしたものが知られている。

この際、例えば、複数種類のインク液を用いる場合、各種類ごとにノズルと圧電素子とが配置されており、各ノズル用の圧電素子を独立して駆動することで所望のカラー画像等を出力している。

一方、このような複数の圧電素子を用いたインクジェット方式の画像形成装置では、機械的な加工バラツキや圧電素子の特性バラツキ等により各ノズルからのインク液滴においても吐出特性にバラツキが発生するという問題が生じていた。そして、このようなインク液滴の吐出特性にバラツキが発生すると、結果的にインク液滴の吐出速度にバラツキが発生して画像不良の要因になってしまうという問題に発展していた。

そこで、このような吐出特性のバラツキを抑える方法として、駆動波形を複数生成し、ノズル毎に吐出特性のバラツキに応じた駆動波形を選択して圧力発生素子に印加し、各ノズル用の圧電素子を独立して駆動する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上述した駆動方式では、駆動波形生成回路が複数必要であり、駆動波形生成回路を構成するＤ／Ａ変換回路、電圧増幅回路、電流増幅回路が複数必要となり、駆動装置のコストが大きく高騰してしまう問題があった。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、駆動装置のコストの高騰を抑制しつつ複数の圧電素子の駆動特性のバラツキを補正することができる圧電素子の駆動装置を提供することを目的とする。

本発明に係る圧電素子の駆動装置は、上記目的達成のため、各圧電素子の一方の電極に駆動波形を印加しかつ他方の電極に固定電圧を印加することで複数の圧電素子を独立して駆動させる圧電素子の駆動装置であって、前記各圧電素子の前記一方の電極に駆動波形を印加する駆動波形生成回路と、前記各圧電素子の前記他方の電極に接続された複数の固定電圧源と、予め定められた補正データに基づいて前記複数の固定電圧源を選択して前記他方の電極に固定電圧を印加する固定電圧源選択制御回路と、を備え、前記固定電圧源選択制御回路は、前記駆動波形生成回路からの距離に基づいた圧電素子のグループに対して、前記複数の固定電圧源から固定電圧源を選択して電圧を印加するよう構成する。

本発明によれば、駆動装置のコストの高騰を抑制しつつ複数の圧電素子の駆動特性のバラツキを補正することができる圧電素子の駆動装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る圧電素子の駆動装置を備えた画像形成装置の一例を示す概略側面図である。 本発明の実施の形態に係る圧電素子の駆動装置を備えた画像形成装置の一例を示す概略平面図である。 本発明の実施の形態に係る圧電素子の駆動装置の基本構成部分の一構成例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る圧電素子の駆動装置における圧電素子の電極間電圧と変位量との関係を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る圧電素子の駆動装置の実施例１を示し、複数のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御する場合の要部のブロック回路図である。 本発明の実施の形態に係る圧電素子の駆動装置における駆動波形の一例のグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る圧電素子の駆動装置における圧電素子の電極間電圧の一例のグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る圧電素子の駆動装置の実施例２を示し、グループ分けした複数のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御する場合の要部のブロック回路図である。 本発明の実施の形態に係る圧電素子の駆動装置の実施例３を示し、固定電圧源を増設して複数のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御する場合の要部のブロック回路図である。 本発明の実施の形態に係る圧電素子の駆動装置の実施例４を示し、固定電圧源を増設してグループ分けした複数のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御する場合の要部のブロック回路図である。 本発明の実施の形態に係る圧電素子の駆動装置の変形例１を示し、メモリを用いて複数のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御する場合の要部のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る圧電素子の駆動装置の変形例２を示し、メモリを用いて直接固定電圧源を選択する場合の要部のブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（画像形成装置１の構成）
まず、図１及び図２に基づいて本発明に係る圧電素子の駆動装置を搭載した画像形成装置１の一例の構成を説明する。

画像形成装置１は、記録材Ｐを積載部２に積載した状態で収納する給紙カセット３と、積載部２から最上位の記録材Ｐを１枚ずつ分離して給送する半月コロ状の給紙ローラ４と、給紙ローラ４に対向する摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド５と、を有する。

給紙ローラ４は、最上位の記録材Ｐの表面に接触し、図１において時計回り方向に回転することで記録材Ｐを下流側（図１において左側）へと給紙する。分離パッド５は、給紙ローラ４に向けて付勢されおり、最上位よりも下位の記録材Ｐが重なって下流側へと給紙されないように最上位の記録材Ｐとそれ以外の記録材Ｐとを分離する。

画像形成装置１は、記録紙Ｐの搬送方向上流側から、規制ガイド６、先端検知センサ７、搬送ベルト８、カウンタローラ９、搬送ガイド１０、上流側加圧コロ１１及び下流側加圧コロ１２、押圧部材１３、排紙ローラ１４及び排紙コロ１５、を搬送順に配置している。

規制ガイド６は、給紙ローラ４で給紙された記録材Ｐの搬送方向を図１において下方から上方に向けて規制する。

先端検知センサ７は、記録材Ｐの先端及び後端を検出し、その検出信号をレジスト機能、印字開始タイミング、次の記録紙Ｐの給紙タイミング、等のトリガー信号として利用する。

搬送ベルト８は、搬送ローラ１６とテンションローラ１７との間に掛け渡されて図１において時計回り方向に回動移動する無端状のベルト部材である。搬送ベルト８の表面は、帯電ローラ１８によって帯電され、記録材Ｐを静電吸着して搬送する。搬送ベルト８は、副走査モータ１９の駆動によってタイミングベルト２０、タイミングローラ２１、駆動軸２２を介して搬送ローラ１６が回転することで、副走査方向に回動移動するようになっている。搬送ベルト８の上面側の内面には画像形成領域に対応して下敷き部材２３を配置している。

なお、帯電ローラ１８は、搬送ベルト８の表層に接触し、搬送ベルト８の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として駆動軸２２の両端に各２．５Ｎをかけている。

カウンタローラ９は、記録材Ｐを搬送ベルト８の上流端側で挟んでニップ搬送する。

搬送ガイド１０は、記録材Ｐの搬送方向を、上向きから横向きに約９０°方向転換させて搬送ベルト８に倣わせるようになっている。

上流側加圧コロ１１及び下流側加圧コロ１２は、押圧部材１３によって搬送ベルト８の上面側に付勢され、記録材Ｐを搬送ベルト８の上面側で挟んでニップ搬送する。

排紙ローラ１４と排紙コロ１５とは、例えば、排紙ローラ１４を駆動ローラとし、排紙コロ１５を従動ローラとしている。排紙ローラ１４及び排紙コロ１５は、記録材Ｐを搬送ベルト８の下流端から引き継いでニップ搬送して排紙する排紙トレイ２４に排紙するようになっている。排紙ローラ１４及び排紙コロ１５は、両面印刷の際に、搬送ベルト８の回動移動方向と共に片面印刷後の記録材Ｐを排紙方向とは逆方向にスイッチバックさせて両面給紙ユニット２５に搬送する。

この両面給紙ユニット２５は、搬送ベルト８の逆方向回転でスイッチバックした記録材Ｐを取り込んで表裏を反転させ、再び先端検知センサ７の上流側に給紙する。

画像形成装置１は、印字部として、キャリッジ３１と、キャリッジ３１を主走査方向に移動走査可能に保持するガイドロッド３２及びガイドレール３３と、主走査モータ３４と、駆動プーリ３５と従動プーリ３６とに架け渡したタイミングベルト３７と、を有する。

キャリッジ３１は、例えば、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色のインクの液滴を吐出する液体吐出ヘッド３８Ｋ，３８Ｃ，３８Ｍ，３８Ｙを主走査方向に沿う方向に配置した記録ヘッド３８を有する。キャリッジ３１は、記録ヘッド３８に各色のインクを供給するための各色のサブタンク３９を搭載している。このサブタンク３９には各色用のインク供給チューブ４０を介して図示しないメインタンクからインクが補充供給される。

液体吐出ヘッド３８Ｋ，３８Ｃ，３８Ｍ，３８Ｙは、液滴吐出方向を下方に向けてキャリッジ３１に装着している。なお、ここでは独立した液体吐出ヘッド３８Ｋ，３８Ｃ，３８Ｍ，３８Ｙを用いているが、各色のインクの液滴を吐出する複数のノズル列を有する１又は複数の印字ヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。

主走査モータ３４は、駆動プーリ３５と従動プーリ３６とに架け渡したタイミングベルト３７を主走査方向に沿って往復移動させてキャリッジ３１を主走査方向に移動走査する。

一方、キャリッジ３１の走査方向の一方側の非印字領域には、キャリッジ３１のホームポジション位置であって、記録ヘッド３８のノズルの状態を維持及び回復するための維持回復機構４１を配置している。

維持回復機構４１は、記録ヘッド３８の各ノズル面をキャピングするための各キャップ４２と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード４３と、空吐出受４４と、を有する。この空吐出受４４は、増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受けるようになっている。

次に、このような構成の画像形成装置１における全体の作用を説明する。画像形成装置１は、積載部２から最上位の記録材Ｐが１枚ずつ分離給紙され、先端検知センサ７で検知される。記録材Ｐは、規制ガイド６によって略鉛直上方に向けて搬送方向が規制され、搬送ベルト８とカウンタローラ９との間に挟まれて搬送され、さらに搬送ガイド１０で案内されつつ略９０°に搬送方向が転換される。そして、記録材Ｐは、上流側加圧コロ１１及び下流側加圧コロ１２によって搬送ベルト８の上面側に押し付けられ記録ヘッド３８の下方に搬送される。

このとき、帯電ローラ１８には、図示しない制御回路によってＡＣバイアス供給部からプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように交番する電圧が印加される。これにより、搬送ベルト８が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電される。

記録材Ｐは、このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト８に静電力で吸着され、搬送ベルト８の周回移動によって副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ３１を主走査方向に沿って往路及び復路方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３８を駆動することにより、停止している記録材Ｐにインクの液滴を吐出して１行分を記録し、記録材Ｐを所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は記録材Ｐの後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、記録材Ｐを排紙トレイ２４に排紙する。

また、両面印刷の場合には、最初に印刷した表面の記録が終了したときに、排紙ローラ１４と搬送ベルト８とを逆回転させることで、記録済みの記録材Ｐをスイッチバックさせて両面給紙ユニット２５に送り込む。さらに、その記録材Ｐを表裏反転させて再び先端検知センサ７よりも上流側に給紙し、タイミング制御を行って、前述したのと同様に搬送ベルト８に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ２４に排紙する。

また、印字（記録）待機中には、キャリッジ３１はホームポジションである維持回復機構４１に移動されて、キャップ４２で記録ヘッド３８のノズル面がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。

また、キャップ４２で記録ヘッド３８をキャッピングした状態でノズルからインクを吸引し、増粘したインクや気泡を排出する回復動作を行う。この回復動作によって記録ヘッド３８のノズル面に付着したインクは、ワイパーブレード４３でワイピングを行って清掃除去する。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド３８の安定した吐出性能を維持することができる。

次に、記録ヘッド３８の各液体吐出ヘッド３８Ｋ，３８Ｃ，３８Ｍ，３８Ｙの基本的な構成を説明する。なお、以下の説明においては、各液体吐出ヘッド３８Ｋ，３８Ｃ，３８Ｍ，３８Ｙは、同一の構成のものを用いているため、説明の便宜上、記録ヘッド３８の構成として説明する。

記録ヘッド３８は、図３に示すように、液体５０を貯留した液室５１を有する基板５２と、液室５１と連通して液体５０を液滴５０Ａとして吐出するノズル５３を形成したノズル基板５４と、液室５１の上方を覆う振動板５５と、圧電素子５６と、を有する。基板５２には、シリコン基板等が用いられている。

圧電素子５６は、液室５１に貯留した液体５０を加圧してノズル５３から液滴５０Ａを吐出させるアクチュエータ、すなわち、エネルギー発生手段としての電気−機械変換素子を用いている。

圧電素子５６は、一方の電極５６ａに駆動波形を印加し、他方の電極５６ｂに固定電圧を印加することで駆動する。本実施の形態においては、圧電素子５６は、一方の電極５６ａには駆動波形生成回路６１が接続され、他方の電極５６ｂには複数の、例えば、第１の固定電圧源６２Ａと第２の固定電圧源６２Ｂとが接続されている。

これら複数の固定電圧源６２Ａ，６２Ｂは、固定電圧源選択制御回路６３によって予め定められた補正データに基づいて選択され、その選択された第１の固定電圧源６２Ａ又は第２の固定電圧源６２Ｂから他方の電極５６ｂに固定電圧を印加する。

ところで、画像形成装置１に搭載される圧電素子５６は、上述した記録ヘッド３８の各液体吐出ヘッド３８Ｋ，３８Ｃ，３８Ｍ，３８Ｙに対して、少なくとも１個は搭載する必要がある。

また、各液体吐出ヘッド３８Ｋ，３８Ｃ，３８Ｍ，３８Ｙに圧電素子５６を搭載した場合、各液体吐出ヘッド３８Ｋ，３８Ｃ，３８Ｍ，３８Ｙの各ノズル５３から吐出する液滴５０Ａは、吐出タイミングとしてのノズル間吐出特性を適正にする必要がある。すなわち、吐出タイミングにバラツキが発生すると、画像ズレや色ムラの原因となってしまう。

そこで、このようなノズル間吐出特性を補正するためには、圧電素子５６を駆動する駆動電圧や駆動タイミング等を変化させ、全てのノズル５３が同じ吐出特性となるように補正する必要がある。

本実施の形態においては、圧電素子５６の電圧と変位量の非線形特性を利用し、圧電素子５６に印加する駆動波形の電圧範囲（最大値と最小値の差）はそのまま変更しないようにした。これに対し、圧電素子５６に印加する電圧は、その絶対値を変更することで圧電素子５６の変位の変化量を変え、これによりノズル５３の吐出特性を補正するようになっている。

すなわち、圧力発生素子として圧電素子５６を使用した場合、圧電素子５６に印加する電圧と圧電素子５６の変位量との関係は図４に示すように非線形の特性となる。

ここで、詳細は後述するが、駆動波形を変化させない、すなわち最大電圧と最小電圧との差を変えないで駆動波形を印加する電極５６ａとは反対側の電極５６ｂに印加する電圧を変化させると圧電素子５６の変位量が変化し、吐出特性を変化させることができる。

しかも、駆動波形を印加する電極５６ａとは反対側の電極５６ｂの電圧を変更することにより、ノズル５３の吐出特性を補正したときの電圧は複数の固定電圧源６２Ａ，６２Ｂの選択によるものであり、安価なＤＣ／ＤＣコンバータ等を使用することができる。

＜実施例１＞
次に、上述した駆動装置における具体的な構成を図５に基づいて説明する。この実施例１においては、上述したように、圧電素子５６の一方の電極５６ａに駆動波形を印加し、他方の電極５６ｂに固定電圧を印加して圧電素子５６の電極間に電圧を印加する。この際、電極５６ｂに印加する固定電圧は、各ノズル５３、すなわち、圧電素子５６ごとに切り替えることにより各ノズル５３の吐出特性のバラツキを補正することができる。

図５は、例えば、各液体吐出ヘッド３８Ｋ，３８Ｃ，３８Ｍ，３８Ｙの各ノズル５３に対応する複数の圧電素子（ＰＺＴ）の駆動回路のブロック回路図である。なお、以下の各実施例の説明においては、各液体吐出ヘッド３８Ｋ，３８Ｃ，３８Ｍ，３８Ｙの各ノズル５３に１つの圧電素子５６が設置されているものとして、それぞれ圧電素子５６Ｋ，５６Ｃ，５６Ｍ，５６Ｙとして図示して説明する。

図５の圧電素子５６Ｋ，５６Ｃ，５６Ｍ，５６Ｙの各一方の電極５６ａは、スイッチング素子６４Ｋ，６４Ｃ，６４Ｍ，６４Ｙを経由して駆動波形生成回路６１に接続している。

波形選択制御回路６５は、各ノズル５３の駆動そのものの選択、例えば、画像の色等に応じて吐出を行う各ノズル５３に対応するアナログスイッチからなるスイッチング素子６４Ｋ，６４Ｃ，６４Ｍ，６４Ｙを選択的にＯＮ／ＯＦＦするよう制御を行う。

一方、駆動波形生成回路６１は、例えば、図６に示すような駆動波形を出力していて、その駆動波形をＯＮしているスイッチング素子６４Ｋ，６４Ｃ，６４Ｍ，６４Ｙを経由して圧電素子５６の一方の電極５６ａに印加する。

圧電素子５６の他方の電極５６ｂは、第１の固定電圧源６２Ａ及び第２の固定電圧源６２Ｂとに接続している。この際、他方の電極５６ｂと第１の固定電圧源６２Ａとの間には、第１の固定電圧源６２Ａ用のアナログスイッチからなるスイッチング素子６６Ｋ，６６Ｃ，６６Ｍ，６６Ｙを配置している。同様に、他方の電極５６ｂと第２の固定電圧源６２Ｂとの間には、第２の固定電圧源６２Ｂ用のアナログスイッチからなるスイッチング素子６７Ｋ，６７Ｃ，６７Ｍ，６７Ｙを配置している。

なお、スイッチング素子６６Ｋ，６６Ｃ，６６Ｍ，６６Ｙとスイッチング素子６７Ｋ，６７Ｃ，６７Ｍ，６７Ｙとは、駆動波形のＯＮ／ＯＦＦ制御用のスイッチング素子６４Ｋ，６４Ｃ，６４Ｍ，６４Ｙと同じＩＣ（図示せず）に集積化することできる。したがって、実際には、わずかな部品コストの追加で回路構成を実現することができる。

固定電圧源選択制御回路６３は、予め決められているバイアス電圧データに基づき、夫々のノズル５３が使用するバイアス電圧に対応するスイッチング素子６６Ｋ，６６Ｃ，６６Ｍ，６６Ｙ又はスイッチング素子６７Ｋ，６７Ｃ，６７Ｍ，６７Ｙのどちらか一方をＯＮする。このＯＮ／ＯＦＦ制御は、例えば画像形成装置１のメイン電源をＯＮしたときに１回行い、その後スイッチング素子６６Ｋ，６６Ｃ，６６Ｍ，６６Ｙ又はスイッチング素子６７Ｋ，６７Ｃ，６７Ｍ，６７ＹのＯＮ／ＯＦＦは変更しない制御でもよい。

第１の固定電圧源６２Ａは、図７に示すように、固定電圧Ｖｂ１を出力し、ＯＮしているスイッチング素子６６Ｋ，６６Ｃ，６６Ｍ，６６Ｙを経由して圧電素子５６の他方の電極５６ｂに供給する。このとき、駆動波形が一方の電極５６ａに印加されると、対応する圧電素子５６Ｋ，５６Ｃ，５６Ｍ，５６Ｙの電極間電圧は、駆動波形電圧と第１の固定電圧源６２Ａの出力電圧Ｖｂ１との差になる。

また、スイッチング素子６７Ｋ，６７Ｃ，６７Ｍ，６７ＹがＯＮしている場合もスイッチング素子６６Ｋ，６６Ｃ，６６Ｍ，６６Ｙと同様に、圧電素子５６Ｋ，５６Ｃ，５６Ｍ，５６Ｙの電極間電圧は第２の固定電圧源６２Ｂの出力電圧Ｖｂ２との差になる。

上述した図４は、圧電素子５６Ｋ，５６Ｃ，５６Ｍ，５６Ｙの変位量の例で、Ｖｂ１＜Ｖｂ２の場合の例を示している。

ここで、Ｖｂ１＜Ｖｂ２の場合、Ｖｂ２を使用したときはＶｂ１を使用したときよりも、圧電素子５６Ｋ，５６Ｃ，５６Ｍ，５６Ｙの端子間電圧は低くなる（最大電圧と最低電圧の差は変化しない）。つまり圧電素子５６Ｋ，５６Ｃ，５６Ｍ，５６Ｙの端子間電圧変化に対する圧電素子５６Ｋ，５６Ｃ，５６Ｍ，５６Ｙの変位量の変化が急峻な領域を使用することになる。

図４に示した例では、Ｖｂ１を使用して駆動波形を印加した場合の圧電素子５６Ｋ，５６Ｃ，５６Ｍ，５６Ｙの変位量はＤ０〜Ｄ２間で変化する。また、Ｖｂ２を使用した場合はＤ１〜Ｄ３間で変化する。したがって、Ｖｂ２を使用したときの方がＶｂ１を使用したときよりも圧電素子５６Ｋ，５６Ｃ，５６Ｍ，５６Ｙの変化量を大きくすることができる。

一方、各ノズル５３における圧電素子５６Ｋ，５６Ｃ，５６Ｍ，５６Ｙについて、固定電圧電源を同じとしたときの液滴吐出特性は予め測定しておく。これにより、吐出速度が遅いノズル５３に対する圧電素子５６Ｋ，５６Ｃ，５６Ｍ，５６Ｙの変化量が大きくなるように固定電圧データを決定しておくことにより、ノズル５３間の吐出特性のバラツキを補正し、印刷品質を向上することができる。

＜実施例２＞
ところで、吐出バラツキにはノズル５３間の吐出バラツキだけではなく、各液体吐出ヘッド３８Ｋ，３８Ｃ，３８Ｍ，３８Ｙの構造等によりノズル５３の吐出特性の差ができる場合がある。

例えば、駆動波形をノズル５３列の片側から供給する場合、駆動波形供給側から遠い位置の圧電素子（例えば、圧電素子５６Ｙ）に印加される駆動波形は、配線パターンの抵抗成分やリアクタンス成分等による電圧降下或いは波形歪みが発生することが考えられる。このような場合、駆動波形の供給側に近いノズル５３と駆動波形の供給側から遠いノズル５３とでは吐出特性が異なることがある。

そこで、各ノズル５３の単位、すなわち、圧電素子５６Ｋ，５６Ｃ，５６Ｍ，５６Ｙを個別に選択制御するのではなく、例えば、各ノズル５３の吐出特性を考慮して駆動波形の供給側に近いグループと駆動波形の供給側から遠いグループとに分割してもよい。

例えば、図８に示すように、駆動波形の供給側に近いグループの各ノズル５３に対応する圧電素子５６Ｋ，５６Ｃと、駆動波形の供給側から遠いグループの各ノズル５３に対応する圧電素子５６Ｍ，５６Ｙと、の２グループとする。

固定電圧源選択制御回路６３は、供給側に近いグループである圧電素子５６Ｋ，５６Ｃに対して、第１の固定電圧源６２Ａ又は第２の固定電圧源６２Ｂの何れの固定電圧を印加するのかをスイッチング素子６６ＫＣ又はスイッチング素子６７ＫＣで選択する。

また、固定電圧源選択制御回路６３は、供給側から遠いグループである圧電素子５６Ｍ，５６Ｙに対して、第１の固定電圧源６２Ａ又は第２の固定電圧源６２Ｂの何れの固定電圧を印加するのかをスイッチング素子６６ＭＹ又はスイッチング素子６７ＭＹで選択する。

このように、第１の固定電圧源６２Ａ用のスイッチング素子６６ＫＣ，６６ＭＹ及び第２の固定電圧源６２Ｂ用のスイッチング素子６７ＫＣ，６７ＭＹとすれば、上述した固定電圧源６２Ａ，６２Ｂ用のアナログスイッチ数を各２つに少なくすることができる。

そして、このようなグループ単位としても、刷品質を向上することができる。しかも、このような場合、各電極５６ａ，５６ｂへの配線が複数のノズル５３で共通とすることができ、配線パターン領域の低減及び各液体吐出ヘッド３８Ｋ，３８Ｃ，３８Ｍ，３８Ｙの小型化に貢献することができる。

なお、このようなグループ単位とした場合、第１の固定電圧源６２Ａ及び第２の固定電圧源６２Ｂの設定や何れの固定電圧源６２Ａ，６２Ｂを用いるのかは予め既知となる。したがって、機械的なスイッチング素子６６ＫＣ，６６ＭＹ及びスイッチング素子６７ＫＣ，６７ＭＹに変わる他の機械的又は電気的な経路選択を固定電圧源選択制御回路６３によって直接的にグループ間の吐出特性差を補正するように構成することも可能である。

＜実施例３＞
また、上記実施例１，２においては、第１の固定電圧源６２Ａ及び第２の固定電圧源６２Ｂの２つの固定電圧源としたが、図９に示すように、第１の固定電圧源６２Ａ及び第２の固定電圧源６２Ｂに加えて第３の固定電圧源６２Ｃを設けてもよい。

固定電圧源選択制御回路６３は、駆動波形の供給側に近いノズル５３と駆動波形の供給側から遠いノズル５３とでは吐出特性が異なることから、それに合わせて第１の固定電圧源６２Ａ、第２の固定電圧源６２Ｂ、第３の固定電圧源６２Ｃから２つを選択する。

例えば、固定電圧源選択制御回路６３は、圧電素子５６Ｋに対して、第１の固定電圧源６２Ａ又は第２の固定電圧源６２Ｂの何れの固定電圧を印加するのかをスイッチング素子６６Ｋ又はスイッチング素子６７Ｋで選択する。

また、固定電圧源選択制御回路６３は、圧電素子５６Ｃに対して、第１の固定電圧源６２Ａ又は第２の固定電圧源６２Ｂの何れの固定電圧を印加するのかをスイッチング素子６６Ｃ又はスイッチング素子６７Ｃで選択する。

また、固定電圧源選択制御回路６３は、圧電素子５６Ｍに対して、第２の固定電圧源６２Ｂ又は第３の固定電圧源６２Ｃの何れの固定電圧を印加するのかをスイッチング素子６６Ｍ又はスイッチング素子６７Ｍで選択する。

さらに、固定電圧源選択制御回路６３は、圧電素子５６Ｙに対して、第２の固定電圧源６２Ｂ又は第３の固定電圧源６２Ｃの何れの固定電圧を印加するのかをスイッチング素子６６Ｙ又はスイッチング素子６７Ｙで選択する。

＜実施例４＞
また、このような３つの第１の固定電圧源６２Ａ、第２の固定電圧源６２Ｂ、第３の固定電圧源６２Ｃを設けた構成においても、実施例２と同様にグループ分けした状態での固定電圧源選択制御回路６３による固定電圧の選択制御も可能である。

例えば、図１０に示すように、駆動波形の供給側に近いグループの各ノズル５３に対応する圧電素子５６Ｋ，５６Ｃと、駆動波形の供給側から遠いグループの各ノズル５３に対応する圧電素子５６Ｍ，５６Ｙと、の２グループとする。

駆動波形の供給側に近いグループの各ノズル５３に対応する圧電素子５６Ｋ，５６Ｃには、第１の固定電圧源６２Ａ又は第２の固定電圧源６２Ｂの何れかから固定電圧が印加される。

駆動波形の供給側から遠いグループの各ノズル５３に対応する圧電素子５６Ｍ，５６Ｙには、第２の固定電圧源６２Ｂ又は第３の固定電圧源６２Ｃの何れかから固定電圧が印加される。

そして、固定電圧源選択制御回路６３は、圧電素子５６Ｋ，５６Ｃのグループに対して、固定電圧源６２Ａ，６２Ｂの何れの固定電圧を印加するのかをスイッチング素子６６ＫＣ又はスイッチング素子６６ＭＹで選択する。

また、固定電圧源選択制御回路６３は、圧電素子５６Ｍ，５６Ｙのグループに対して、固定電圧源６２Ｂ，６２Ｃの何れの固定電圧を印加するのかをスイッチング素子６６ＫＣ又はスイッチング素子６６ＭＹで選択する。

これにより、圧電素子５６Ｋ，５６Ｃのグループに対しては、第１の固定電圧源６２Ａ又は第２の固定電圧源６２Ｂの何れか一方の固定電圧が印加される。また、圧電素子５６Ｍ，５６Ｙのグループに対しては、第２の固定電圧源６２Ｂ又は第３の固定電圧源６２Ｃの何れか一方の固定電圧が印加される。

したがって、圧電素子５６Ｋ，５６Ｃのグループと圧電素子５６Ｍ，５６Ｙのグループとは、以下の３通りの固定電圧を選択的に印加することができるようになっている。

すなわち、圧電素子５６Ｍ，５６Ｙのグループに第１の固定電圧源６２Ａ、圧電素子５６Ｋ，５６Ｃのグループに第２の固定電圧源６２Ｂ、と互いに異なる固定電圧が供給される場合がある。

また、圧電素子５６Ｍ，５６Ｙのグループと圧電素子５６Ｍ，５６Ｙのグループとに同一の第２の固定電圧源６２Ｂが供給される場合がある。

さらに、圧電素子５６Ｍ，５６Ｙのグループに第１の固定電圧源６２Ａ又は第２の固定電圧源６２Ｂ、圧電素子５６Ｋ，５６Ｃのグループに第３の固定電圧源６２Ｃ、と互いに異なる固定電圧が供給される場合がある。

このように、各固定電圧源６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃからの固定電圧の種類をグループ数よりも多くすることができ、より詳細な補正の選択が可能となる。

＜その他の応用例＞
ところで、上記実施例２，４において、各ノズル５３のグループ分け、すなわち、圧電素子５６Ｋ，５６Ｃ，５６Ｍ，５６Ｙのグループ分けは、上記の例に限定されない。例えば、記録ヘッド３８の構造等により、グループごとに吐出特性に差がある場合、そのグループに対応した範囲の固定電圧を選択できるようにすることにより、記録ヘッド３８の全体の吐出特性を均一化することができる。

また、グループごとに固定電圧を選択する場合、各電極５６ａ，５６ｂへの配線を複数のノズル５３で共通とすることができるばかりでなく、各電極５６ａ，５６ｂそのものを圧電素子５６Ｋ，５６Ｃ用と圧電素子５６Ｍ，５６Ｙとで共通化することもできる。

さらに、各固定電圧源６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃは、電圧値を変更できる構成としてもよい。この場合、記録ヘッド３８の特性に合致したバイアスの固定電圧に微調整することができ、さらに記録ヘッド３８の特性をも向上させることができる。

また、固定電圧源選択制御回路６３は、例えば、図１１に示すように、固定電圧を選択する補正値をキャリッジ３１に不揮発性メモリ６８を実装し、その不揮発性メモリ６８にデータを保持する構成としてもよい。

このような構成を採用した場合、キャリッジ３１を生産するときに補正値を不揮発性メモリ６８に書き込んでおくのが好ましい。これにより、画像形成装置１の本体側制御部６９では、この不揮発性メモリ６８の補正値を読み出し、固定電圧を選択する構成とすることにより本体側の補正値変更を自動化することができる。

さらに、このような不揮発性メモリ６８及び本体側制御部６９を利用すれば、この本体側制御部６９を固定電圧源選択制御回路６３とすることも可能となる。

また、キャリッジ３１に不揮発性メモリ６８を実装した場合には、本体側制御部６９側の記憶手段に補正データを記憶しておく必要がなくなるため、例えば、キャリッジ３１を交換した場合に本体側制御部６９側で補正データを変更する必要がなくなる。

これにより、例えば、図１２に示すように、上記実施例２のようなグループ分けした場合では、スイッチング素子６６ＫＣ，６６ＭＹ及びスイッチング素子６７ＫＣ，６７ＭＹを廃止することも可能となる。

この際、第１の固定電圧源６２Ａ及び第２の固定電圧源６２Ｂの補正値や何れの固定電圧源６２Ａ，６２Ｂを用いるのかは予め既知となる。したがって、予め定められた補正データを不揮発性メモリ６８に記憶しておき、その補正データに基づいて各固定電圧源６２Ａ，６２Ｂの補正値を本体側制御部６９の指令に基づいて変更することでグループ間の吐出特性差を補正するように構成することも可能である。

また、このような不揮発性メモリ６８を実装するとともに、固定電圧源選択制御回路６３に変わるヘッド側制御回路（図示せず）をキャリッジ３１に実装し、不揮発性メモリ６８に記憶している補正値に応じた固定電圧をヘッド側制御回路で選択してもよい。

この際、ヘッド制御回路による補正は、画像形成装置１のメイン電源をＯＮしたとき等にキャリッジ３１側で自動で固定電圧を選択できる構成とすれば、固定電圧を選択するための本体側制御との信号線を廃止することができる。

ところで、上記各実施例の説明では、各液体吐出ヘッド３８Ｋ，３８Ｃ，３８Ｍ，３８Ｙの各ノズル５３に１つの圧電素子５６Ｋ，５６Ｃ，５６Ｍ，５６Ｙを配置したものとして説明したが、これらはあくまでも説明の便宜上のものである。したがって、液体吐出ヘッド３８Ｋ，３８Ｃ，３８Ｍ，３８Ｙに形成するノズル５３の数や圧電素子５６の実装数等は特に限定されるものではない。

また、不揮発性メモリ６８と固定電圧源選択制御回路６３とをインクヘッドユニットであるキャリッジ３１に実装することも可能である。このような場合、画像形成装置１とキャリッジ３１との間の補正に関するインターフェースやＩ／Ｆ信号線を不要とすることができる。

以上のように、本発明の実施の形態に係る圧電素子の駆動装置は、複数の圧電素子５６と、各圧電素子５６の一方の電極５６ａに駆動波形を印加しかつ他方の電極５６ｂに固定電圧を印加することで複数の圧電素子５６を独立して駆動させる圧電素子５６の駆動装置であって、各圧電素子５６の他方の電極５６ｂに接続された複数の固定電圧源６２Ａ，６２Ｂと、予め定められた補正データに基づいて複数の固定電圧源６２Ａ，６２Ｂを選択して他方の電極５６ｂに固定電圧を印加する固定電圧源選択制御回路６３と、を備えるようにしたので、駆動装置のコストの高騰を抑制しつつ複数の圧電素子の駆動特性のバラツキを補正することができる。

なお、本実施の形態に係る圧電素子の駆動装置をインクジェット方式の画像形成装置に適用した場合においては、複数の圧電素子の駆動特性のバラツキを補正することができることにより、印刷位置バラツキを抑え印刷品質を向上するという効果を奏することができる。

以上説明したように、本発明に係る圧電素子の駆動装置は、駆動装置のコストの高騰を抑制しつつ複数の圧電素子の駆動特性のバラツキを補正することができるという効果を有し、上述したインクジェット方式の画像形成装置の他、特に、複数の圧電素子を用いた各種装置全般にも有用である。

１ 画像形成装置
５６ 圧電素子
５６ａ 電極（一方）
５６ｂ 電極（他方）
６１ 駆動波形生成回路
６２Ａ 固定電圧源（第１の固定電圧源）
６２Ｂ 固定電圧源（第２の固定電圧源）
６２Ｃ 固定電圧源（第３の固定電圧源）
６３ 固定電圧源選択制御回路

特開２００６−１９８９０２号公報

Claims (5)

1. 各圧電素子の一方の電極に駆動波形を印加しかつ他方の電極に固定電圧を印加することで複数の圧電素子を独立して駆動させる圧電素子の駆動装置であって、
   前記各圧電素子の前記一方の電極に駆動波形を印加する駆動波形生成回路と、
   前記各圧電素子の前記他方の電極に接続された複数の固定電圧源と、
   予め定められた補正データに基づいて前記複数の固定電圧源を選択して前記他方の電極に固定電圧を印加する固定電圧源選択制御回路と、を備え、
   前記固定電圧源選択制御回路は、前記駆動波形生成回路からの距離に基づいた圧電素子のグループに対して、前記複数の固定電圧源から固定電圧源を選択して電圧を印加することを特徴とする圧電素子の駆動装置。
2. 前記各固定電圧源に接続された複数のスイッチング素子を備え、
   前記固定電圧源選択制御回路は、予め定められた補正データに基づいて前記複数の固定電圧源を選択して前記他方の電極に固定電圧を印加するように前記複数のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することを特徴とする請求項１に記載の圧電素子の駆動装置。
3. 前記複数の圧電素子は複数のグループに分割され、
   前記複数のスイッチング素子は前記グループ単位で前記各固定電圧源に接続され、
   前記固定電圧源選択制御回路は、前記グループ単位で予め定められた補正データに基づいて前記複数の固定電圧源を選択して前記他方の電極に固定電圧を印加するように前記複数のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することを特徴とする請求項２に記載の圧電素子の駆動装置。
4. 前記固定電圧源選択制御回路は、前記複数の固定電圧源から前記グループ単位で前記複数の圧電素子に同一又は異なる固定電圧を印加することを特徴とする請求項３に記載の圧電素子の駆動装置。
5. 前記複数の圧電素子の前記他方の電極は、分割されたグループ単位で接続されていることを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか１に記載の圧電素子の駆動装置。

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