JP7063041B2 - プリントヘッド、液体吐出装置及び圧電素子制御回路 - Google Patents

Description

本発明は、プリントヘッド、液体吐出装置及び圧電素子制御回路に関する。

インク等の液体を吐出して画像や文書を印刷するインクジェットプリンター（液体吐出装置）には、例えばピエゾ素子などの圧電素子を駆動素子として用いたものが知られている。圧電素子は、プリントヘッドにおいて、インクを吐出する複数のノズル、及びノズルから吐出されるインクを貯留するキャビティーに対応して設けられる。そして、圧電素子が駆動信号に従い変位することで、圧電素子とキャビティーとの間に設けられた振動板が撓み、キャビティーの容積が変化する。これにより、ノズルから所定のタイミングで所定量のインクが吐出され、媒体上にドットが形成される。

特許文献１から６には、上部電極と下部電極との間の電位差に基づき変位する圧電素子に対して、選択回路（スイッチ回路）により駆動信号を供給するか否かを制御することで、圧電素子の変位を制御し、圧電素子の変位に応じたインクを吐出する液体吐出装置が開示されている。具体的には、特許文献１から６には、スイッチ回路を導通状態とすることで駆動信号を上部電極に供給し、非導通状態とすることで駆動信号の上部電極への供給を停止する液体吐出装置が開示されている。

特開２００２－２７３８７４号公報 特開２００２－２８３５６７号公報 特開２００２－２８３５６５号公報 特開２００２－２６４３２５号公報 特開２００３－０７２０６９号公報 特開２００７－１２５７３２号公報

特許文献１から６に記載されるような圧電素子の変位に基づいてインクを吐出する液体吐出装置において、スイッチ回路が非導通状態に制御されている場合、圧電素子の上部電極への駆動信号の供給が遮断される。このようなスイッチ回路により駆動信号の供給が遮断された状態においては、圧電素子に供給される電圧は、理想的には、スイッチ回路が非導通状態に制御される直前の電圧で保持され続ける。

しかしながら、実際には、スイッチ回路のリーク電流や外来ノイズ等により圧電素子の上部電極に電荷が蓄積され、上部電極の電位が不定となりやすい。そして、圧電素子の上部電極に意図しない電荷が蓄積された場合、当該圧電素子の上部電極に意図しない電圧が生じ、その結果、圧電素子に意図しない変位が生じるおそれがある。

圧電素子に意図しない変位が生じた場合、当該変位に基づいて振動板も変位する。その結果、振動板に意図しない撓みが生じ、振動板に意図しない応力が加わる。このような振動板に生じる意図しない応力が長時間継続して加わった場合、振動板とキャビティーとの接点を中心に応力が集中し、振動板にクラック等が生じるおそれがある。

また、振動板に意図しない撓みが生じた状態において、スイッチ回路が導通状態に制御されて吐出動作に遷移した場合、振動板に必要以上の負荷が加わり、その結果、振動板にクラック等が生じるおそれもある。

振動板にクラックが生じた場合、当該クラックからキャビティーに貯留されたインクが漏れ出し、キャビティーの容積の変化に対して吐出されるインク量にばらつきが生じる。その結果、インクの吐出精度が悪化する。

さらに、当該クラックから漏れ出したインクが圧電素子の上部電極と下部電極との双方に付着した場合、上部電極と下部電極との間に当該インクを介した電流経路が形成される。その結果、下部電極に供給される基準電圧信号の電位が変動する。当該基準電圧信号が複数の圧電素子に対して共通に供給されている場合においては、基準電圧信号の電位の変動は複数の圧電素子の変位に影響する。すなわち、クラックが生じた振動板に対応するノズルからの吐出精度に限らず、液体吐出装置全体におけるインクの吐出精度に影響を及ぼすおそれもある。

以上のような、圧電素子の一端に意図しない電荷が蓄積されることで当該一端に供給される電圧が上昇することに起因する課題は、特許文献１から６のいずれにも開示されていない新規な課題である。

本発明に係るプリントヘッドの一態様は、駆動信号が供給される第１電極と基準電圧信号が供給される第２電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極との電位差によって変位する圧電素子と、前記圧電素子の変位に伴いノズルから吐出される液体が充填されるキャビティーと、前記キャビティーと前記圧電素子との間に設けられている振動板と、グラウンドと電気的に接続されるゲート回路と、前記駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切り替える第１スイッチ回路と、前記ゲート回路と前記第１電極とを電気的に接続するか否かを切り替える第２スイッチ回路と、を備える。

前記プリントヘッドの一態様において、前記ゲート回路が、前記第１電極の電圧値を前記基準電圧信号の電圧値に近づけるように動作するモードを有してもよい。

前記プリントヘッドの一態様において、前記第１スイッチ回路が、前記駆動信号を前記第１電極に供給している場合、前記第２スイッチ回路は、前記ゲート回路と前記第１電極とを接続せず、前記第２スイッチ回路が、前記ゲート回路と前記第１電極とを接続している場合、前記第１スイッチ回路は、前記駆動信号を前記第１電極に供給しなくてもよい。

前記プリントヘッドの一態様において、前記第１スイッチ回路は、切替制御信号に基づいて前記駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切り替え、前記第２スイッチ回路は、前記切替制御信号の反転信号に基づいて前記ゲート回路と前記第１電極とを電気的に接続するか否かを切り替えてもよい。

前記プリントヘッドの一態様において、前記第１スイッチ回路がオフのときの抵抗成分は、前記圧電素子の抵抗成分よりも小さくてもよい。

本発明に係る液体吐出装置の一態様は、駆動信号を出力する駆動回路と、前記駆動信号が供給される第１電極と基準電圧信号が供給される第２電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極との電位差によって変位する圧電素子と、前記圧電素子の変位に伴いノズルから吐出される液体が充填されるキャビティーと、前記キャビティーと前記圧電素子との間に設けられている振動板と、グラウンドと電気的に接続されるゲート回路と、前記駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切り替える第１スイッチ回路と、前記ゲート回路と前記第１電極とを電気的に接続するか否かを切り替える第２スイッチ回路と、を備える。

前記液体吐出装置の一態様において、前記ゲート回路が、前記第１電極の電圧値を前記基準電圧信号の電圧値に近づけるように動作するモードを有してもよい。

前記液体吐出装置の一態様において、前記第１スイッチ回路が、前記駆動信号を前記第１電極に供給している場合、前記第２スイッチ回路は、前記ゲート回路と前記第１電極とを接続せず、前記第２スイッチ回路が、前記ゲート回路と前記第１電極とを接続している場合、前記第１スイッチ回路は、前記駆動信号を前記第１電極に供給しなくてもよい。

前記液体吐出装置の一態様において、前記第１スイッチ回路は、切替制御信号に基づいて前記駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切り替え、前記第２スイッチ回路は、前記切替制御信号の反転信号に基づいて前記ゲート回路と前記第１電極とを電気的に接続するか否かを切り替えてもよい。

前記液体吐出装置の一態様において、前記第１スイッチ回路がオフのときの抵抗成分は、前記圧電素子の抵抗成分よりも小さくてもよい。

本発明に係る圧電素子制御回路の一態様は、駆動信号が供給される第１電極と基準電圧信号が供給される第２電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極との電位差によって変位する圧電素子と、前記圧電素子の変位に伴いノズルから吐出される液体が充填されるキャビティーと、前記キャビティーと前記圧電素子との間に設けられている振動板と、を備えたプリントヘッドの前記圧電素子を制御する圧電素子制御回路であって、グラウンドと電気的に接続されるゲート回路と、前記駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切り替える第１スイッチ回路と、前記ゲート回路と前記第１電極とを電気的に接続するか否かを切り替える第２スイッチ回路と、を備える。

前記圧電素子制御回路の一態様において、前記ゲート回路が、前記第１電極の電圧値を前記基準電圧信号の電圧値に近づけるように動作するモードを有してもよい。

前記圧電素子制御回路の一態様において、前記第１スイッチ回路が、前記駆動信号を前記第１電極に供給している場合、前記第２スイッチ回路は、前記ゲート回路と前記第１電極とを接続せず、前記第２スイッチ回路が、前記ゲート回路と前記第１電極とを接続している場合、前記第１スイッチ回路は、前記駆動信号を前記第１電極に供給しなくてもよい。

前記圧電素子制御回路の一態様において、前記第１スイッチ回路は、切替制御信号に基づいて前記駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切り替え、前記第２スイッチ回路は、前記切替制御信号の反転信号に基づいて前記ゲート回路と前記第１電極とを電気的に接続するか否かを切り替えてもよい。

前記圧電素子制御回路の一態様において、前記第１スイッチ回路がオフのときの抵抗成分は、前記圧電素子の抵抗成分よりも小さくてもよい。

液体吐出装置の概略構成を示す斜視図である。 液体吐出装置の電気構成を示すブロック図である。 液体吐出装置の各動作モードにおけるモード遷移を説明するためのフローチャート図である。 吐出部の概略構成を示す断面図である。 吐出モジュール及び吐出モジュールに設けられた複数のノズルの配置の一例を示す図である。 圧電素子及び振動板の変位と吐出との関係を説明するための図である。 印刷モードにおける駆動信号ＣＯＭの一例を示す図である。 吐出モジュール及び駆動ＩＣの電気構成を示すブロック図である。 デコーダーにおけるデコード内容を示す図である。 印刷モードにおける駆動ＩＣの動作を説明するための図である。 圧電素子の電極の電圧値が上昇した場合における圧電素子及び振動板の変位を模式的に示す図である。 圧電素子制御回路の電気構成を示す回路図である。 印刷モードにおける、ゲート回路の動作を説明するための図である。 待機モード及びスリープモードにおける、ゲート回路の動作を説明するための図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

以下では、本発明に係るプリントヘッドを備えた液体吐出装置について、液体としてインクを吐出する印刷装置であるインクジェットプリンターを例に挙げて説明する。

なお、液体吐出装置としては、例えば、インクジェットプリンター等の印刷装置、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出装置、有機ＥＬディスプレイ、面発光ディスプレイ等の電極形成に用いられる電極材料吐出装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物吐出装置等を挙げることができる。

１ 液体吐出装置の構成
本実施形態に係る液体吐出装置の一例としての印刷装置は、外部のホストコンピューターから供給される画像データに応じてインクを吐出させることで、紙などの印刷媒体にドットを形成し、当該画像データに応じた文字、図形等を含む画像を印刷するインクジェットプリンターである。

図１は、液体吐出装置１の概略構成を示す斜視図である。図１には、媒体Ｐが搬送される方向Ｘ、方向Ｘと交差し移動体２が往復動する方向Ｙ、インクが吐出される方向Ｚを図示している。なお、本実施形態では、方向Ｘ、方向Ｙ、方向Ｚは互いに直交する軸として説明する。

図１に示すように、液体吐出装置１は、移動体２と、移動体２を方向Ｙに沿って往復動させる移動機構３とを備える。

移動機構３は、移動体２の駆動源となるキャリッジモーター３１と、両端が固定されたキャリッジガイド軸３２と、キャリッジガイド軸３２とほぼ平行に延在しキャリッジモーター３１により駆動されるタイミングベルト３３と、を有する。

移動体２に含まれるキャリッジ２４は、キャリッジガイド軸３２に往復動自在に支持されると共に、タイミングベルト３３の一部に固定されている。そのため、キャリッジモーター３１によりタイミングベルト３３を駆動させることで、移動体２がキャリッジガイド軸３２に案内されて方向Ｙに沿って往復動する。

移動体２のうち、媒体Ｐと対向する部分にはプリントヘッド２０が設けられている。このプリントヘッド２０は多数のノズルを有し、当該ノズルのそれぞれから方向Ｚに沿ってインクが吐出される。また、プリントヘッド２０には、フレキシブルケーブル１９０を介して制御信号等が供給される。

液体吐出装置１は、媒体Ｐを、方向Ｘに沿ってプラテン４０上で搬送させる搬送機構４を備える。搬送機構４は、駆動源である搬送モーター４１と、搬送モーター４１により回転して媒体Ｐを方向Ｘに沿って搬送する搬送ローラー４２と、を備える。

そして、媒体Ｐが搬送機構４により搬送されるタイミングにおいて、プリントヘッド２０が媒体Ｐにインクを吐出することにより、媒体Ｐの表面に画像が形成される。

図２は、液体吐出装置１の電気構成を示すブロック図である。

図２に示すように、液体吐出装置１は、制御ユニット１０及びプリントヘッド２０を有する。また、制御ユニット１０とプリントヘッド２０とは、フレキシブルケーブル１９０を介して接続されている。

制御ユニット１０は、制御回路１００、キャリッジモータードライバー３５、搬送モータードライバー４５、駆動回路５０、ゲート電圧生成回路７０及び電圧生成回路９０を備える。

制御回路１００は、ホストコンピューターから供給された画像データに基づいて、各種構成を制御するための複数の制御信号等を供給する。

具体的には、制御回路１００は、キャリッジモータードライバー３５に対して制御信号ＣＴＲ１を供給する。キャリッジモータードライバー３５は、制御信号ＣＴＲ１に従ってキャリッジモーター３１を駆動する。これにより、図１に示すキャリッジ２４の方向Ｙにおける移動が制御される。

また、制御回路１００は、搬送モータードライバー４５に対して制御信号ＣＴＲ２を供給する。搬送モータードライバー４５は、制御信号ＣＴＲ２に従って搬送モーター４１を駆動する。これにより、図１に示す搬送機構４による媒体Ｐの方向Ｘにおける移動が制御される。

また、制御回路１００は、プリントヘッド２０に対して、クロック信号ＳＣＫ、印刷データ信号ＳＩ、ラッチ信号ＬＡＴ、チェンジ信号ＣＨ及び動作モード信号ＭＣを供給する。

また、制御回路１００は、駆動データ信号ｄＡを駆動回路５０に供給する。

電圧生成回路９０は、例えばＤＣ４２Ｖの電圧ＶＨＶを生成しプリントヘッド２０及び駆動回路５０に供給する。

駆動回路５０は、駆動データ信号ｄＡに基づく信号を電圧ＶＨＶに基づく電圧にＤ級増幅することで駆動信号ＣＯＭを生成してプリントヘッド２０に供給する。また、駆動回路５０は、電圧ＶＨＶを降圧した例えばＤＣ５Ｖの基準電圧信号ＶＢＳを生成してプリントヘッド２０に供給する。

また、制御回路１００は、ゲート電圧生成回路７０に対して、ゲート電圧データ信号ｄｇｖを供給する。そして、ゲート電圧生成回路７０は供給されるゲート電圧データ信号ｄｇｖに基づいてゲート電圧信号Ｖｇを生成しプリントヘッド２０に供給する。

プリントヘッド２０は、駆動ＩＣ８０及び吐出モジュール２１を備える。

駆動ＩＣ８０には、クロック信号ＳＣＫ、印刷データ信号ＳＩ、ラッチ信号ＬＡＴ、チェンジ信号ＣＨ、動作モード信号ＭＣ、ゲート電圧信号Ｖｇ、電圧ＶＨＶ及び駆動信号ＣＯＭが供給される。

駆動ＩＣ８０は、クロック信号ＳＣＫ、印刷データ信号ＳＩ、動作モード信号ＭＣ、ラッチ信号ＬＡＴ、チェンジ信号ＣＨに基づき、所定の期間において駆動信号ＣＯＭを選択するか又は非選択とするかを切り替える。そして、駆動ＩＣ８０により選択された駆動信号ＣＯＭが、駆動信号ＶＯＵＴとして吐出モジュール２１に供給される。なお、電圧ＶＨＶは、例えば駆動信号ＣＯＭを選択するための高電圧論理の信号生成に用いられる。

また、駆動ＩＣ８０は、ゲート電圧信号Ｖｇに基づいて、駆動信号ＣＯＭを非選択としている場合における吐出モジュール２１の電圧値を制御する。

吐出モジュール２１は、圧電素子６０を含む複数の吐出部６００を有する。

吐出モジュール２１に供給される駆動信号ＶＯＵＴは、圧電素子６０の一端に供給される。また、圧電素子６０の他端には基準電圧信号ＶＢＳが供給される。圧電素子６０は、駆動信号ＶＯＵＴと基準電圧信号ＶＢＳとの電位差に応じて変位する。そして、吐出部６００から当該変位に応じた量のインクが吐出される。

なお、図２では、液体吐出装置１に備えられるプリントヘッド２０は１つであるとして説明したが、複数のプリントヘッド２０が備えられてもよい。また、図２では、プリントヘッド２０が有する吐出モジュール２１は、１つであるとして説明したが、複数の吐出モジュール２１が備えられてもよい。また、図２では、駆動回路５０は制御ユニット１０に備えられるとして説明したが、制御ユニット１０の外部に備えられ、フレキシブルケーブル１９０を介して電気的に接続されてもよい。すなわち、駆動回路５０は、図１に示すキャリッジ２４に設けられ、駆動データ信号ｄＡがフレキシブルケーブル１９０を介して供給されることで動作してもよい。

以上に説明したような液体吐出装置１は、印刷モード、待機モード及びスリープモードを含む複数の動作モードを有する。

印刷モードとは、供給された画像データに基づき媒体Ｐに対してインクを吐出することで印刷の実行が可能な動作モードである。待機モードは、印刷モードに対して消費電力を低減しながら画像データが供給された場合には短時間で印刷の実行が可能な動作モードである。スリープモードは、待機モードに対して消費電力をさらに低減することが可能な動作モードである。

ここで、液体吐出装置１が有する各動作モードの関係について、図３を用いて説明する。図３は、液体吐出装置１の各動作モードにおけるモード遷移を説明するためのフローチャート図である。

図３に示すように、液体吐出装置１に電源が供給されると、制御回路１００は、動作モードを待機モードに制御する（Ｓ１１０）。そして、制御回路１００は、待機モードに遷移した後、所定の時間が経過したか否かの判断を行う（Ｓ１２０）。

所定の時間が経過していない場合（Ｓ１２０のＮ）、制御回路１００は、液体吐出装置１に画像データが供給されているか否かの判断を行う（Ｓ１３０）。

画像データが供給されていない場合（Ｓ１３０のＮ）、待機モードを継続する。一方、画像データが供給されている場合（Ｓ１３０のＹ）、制御回路１００は、動作モードを印刷モードに制御する（Ｓ１４０）。そして、供給された画像データに対応する印刷が終了した場合、制御回路１００は、動作モードを待機モードに制御する（Ｓ１１０）。

また、所定の時間が経過した場合（Ｓ１２０のＹ）、制御回路１００は、動作モードをスリープモードに制御する（Ｓ１５０）。

スリープモードに遷移した後、制御回路１００は、液体吐出装置１に画像データが供給されているか否かの判断を行う（Ｓ１６０）。

画像データが供給されていない場合（Ｓ１６０のＮ）、スリープモードを継続する。一方、画像データが供給されている場合（Ｓ１６０のＹ）、制御回路１００は、動作モードを印刷モードに制御する（Ｓ１４０）。

なお、液体吐出装置１は、複数の動作モードとして、上記の動作モード以外の動作モードを含んでもよい。例えば、液体吐出装置１は、媒体Ｐに対してテスト印刷を行うテスト印刷モードやインク切れや媒体Ｐの搬送不良などにより動作を停止する停止モード等の動作モードを含んでもよい。

２ 吐出部の構成及び動作
次に、吐出モジュール２１及び吐出部６００の構成及び動作について説明する。

図４は、吐出部６００を含むように吐出モジュール２１を切断した吐出部６００の概略構成を示す断面図である。図４に示されるように、吐出モジュール２１は、吐出部６００及びリザーバー６４１を含む。

リザーバー６４１は、インクの色毎に設けられており、インクが供給口６６１からリザーバー６４１に導入される。

吐出部６００は、圧電素子６０、振動板６２１、キャビティー６３１及びノズル６５１を含む。このうち、振動板６２１は、キャビティー６３１と圧電素子６０との間に設けられ、上面に設けられた圧電素子６０によって変位し、インクが充填されるキャビティー６３１の内部容積を拡大／縮小させるダイヤフラムとして機能する。ノズル６５１は、ノズルプレート６３２に設けられると共に、キャビティー６３１に連通する開孔部である。キャビティー６３１は、内部にインクが充填され、圧電素子６０の変位により内部容積が変化する圧力室として機能する。ノズル６５１は、キャビティー６３１に連通し、キャビティー６３１の内部容積の変化に応じてキャビティー６３１内のインクを吐出する。

図４に示す圧電素子６０は、圧電体６０１を一対の第１電極６１１、第２電極６１２で挟んだ構造である。第１電極６１１には、駆動信号ＶＯＵＴが供給され、第２電極６１２には基準電圧信号ＶＢＳが供給される。このような構造の圧電素子６０は、第１電極６１１と第２電極６１２との電位差に応じて、第１電極６１１、第２電極６１２及び振動板６２１と共に圧電体６０１の中央部分が両端部分に対して上下方向に変位する。そして、圧電素子６０の変位に伴いノズル６５１からインクが吐出される。

図５は、液体吐出装置１を方向Ｚに沿って平面視した場合の、吐出モジュール２１及び吐出モジュール２１に設けられた複数のノズル６５１の配置の一例を示す図である。なお、図５では、プリントヘッド２０は、４つの吐出モジュール２１を備えるとして説明する。

図５に示すように、各吐出モジュール２１には、所定方向に列状に設けられた複数のノズル６５１からなるノズル列Ｌが形成されている。各ノズル列Ｌは、方向Ｘに沿って列状に配置されたｎ個のノズル６５１によって形成されている。

なお、図５に示すノズル列Ｌは一例であって異なる構成であってもよい。例えば、各ノズル列Ｌにおいて、端から数えて偶数番目のノズル６５１と奇数番目のノズル６５１とで方向Ｙの位置が相違するように、ｎ個のノズル６５１が千鳥状に配置されてもよい。また、各ノズル列Ｌは方向Ｘとは異なる方向に形成されてもよい。また、本実施形態では、各吐出モジュール２１に設けられるノズル列Ｌの列数を「１」として例示しているが、各吐出モジュール２１には、「２」以上のノズル列Ｌが形成されてもよい。

ここで、本実施形態においては、ノズル列Ｌを形成するｎ個のノズル６５１は、吐出モジュール２１において、１インチあたり３００個以上の高密度で設けられている。そのため、吐出モジュール２１において、圧電素子６０も、ｎ個のノズル６５１に対応して高密度にｎ個設けられている。

また、本実施形態においては、圧電素子６０に用いられる圧電体６０１は、厚さが例えば１μｍ以下の薄膜であることが好ましい。これにより、第１電極６１１と第２電極６１２との間の電位差に対する圧電素子６０の変位量を大きくすることができる。

ここで、図６を用いて、ノズル６５１から吐出されるインクの吐出動作について説明する。図６は、圧電素子６０に駆動信号ＶＯＵＴが供給された場合における、圧電素子６０及び振動板６２１の変位と吐出との関係を説明するための図である。図６（１）には、駆動信号ＶＯＵＴとして電圧Ｖｃが供給されている場合における圧電素子６０及び振動板６２１の変位が模式的に示されている。また、図６（２）には、圧電素子６０に供給される駆動信号ＶＯＵＴの電圧値が、電圧Ｖｃから基準電圧信号ＶＢＳに近づくように制御されている場合における圧電素子６０及び振動板６２１の変位が模式的に示されている。また、図６（３）には、圧電素子６０に供給される駆動信号ＶＯＵＴの電圧値が、電圧Ｖｃよりも基準電圧信号ＶＢＳから離れるように制御されている場合における圧電素子６０及び振動板６２１の変位が模式的に示されている。

図６（１）の状態において、圧電素子６０及び振動板６２１は、第１電極６１１に供給される駆動信号ＶＯＵＴと、第２電極６１２に供給される基準電圧信号ＶＢＳとの電位差に応じて変位する。具体的には、圧電素子６０及び振動板６２１は、方向Ｚに撓んでいる。このとき、第１電極６１１には駆動信号ＶＯＵＴとして電圧Ｖｃが供給されている。この電圧Ｖｃは、後述する図７に示すように、駆動信号ＣＯＭを構成する電圧波形Ａｄｐ，Ｂｄｐ，Ｃｄｐの開始タイミング及び終了タイミングでの電圧値である。すなわち、図６（１）に示す圧電素子６０及び振動板６２１の状態が、印刷モードにおける圧電素子６０の基準状態となる。

そして、駆動信号ＶＯＵＴの電圧値が、基準電圧信号ＶＢＳの電圧値に近づくように制御された場合、図６（２）に示すように、圧電素子６０及び振動板６２１の方向Ｚに沿って生じる変位が低減される。このとき、キャビティー６３１の内部容積が拡大し、キャビティー６３１にリザーバー６４１からインクが引き込まれる。

その後、駆動信号ＶＯＵＴの電圧値が、基準電圧信号ＶＢＳの電圧値から離れるように制御される。このとき、図６（３）に示すように、圧電素子６０及び振動板６２１の方向Ｚに沿った変位が増加する。これにより、キャビティー６３１の内部容積が縮小し、キャビティー６３１に充填されたインクが、ノズル６５１から吐出される。

第１電極６１１に駆動信号ＶＯＵＴが供給されることで、吐出部６００は、図６（１）～（３）の状態を繰り返す。これにより、ノズル６５１からインクが吐出され、媒体Ｐにドットが形成される。なお、図６（１）～（３）に示す圧電素子６０及び振動板６２１の変位は、第１電極６１１に供給される駆動信号ＶＯＵＴと、第２電極６１２に供給される基準電圧信号ＶＢＳとの電位差が大きくなるに従って方向Ｚに沿って大きくなる。すなわち、駆動信号ＶＯＵＴと基準電圧信号ＶＢＳとの電位差に応じてノズル６５１から吐出されるインクの吐出量が制御される。

なお、図６に示す駆動信号ＶＯＵＴに対する圧電素子６０及び振動板６２１の変位はあくまで一例であって、例えば、駆動信号ＶＯＵＴと基準電圧信号ＶＢＳとの電位差が大きい場合に、キャビティー６３１にリザーバー６４１からインクが引き込まれ、駆動信号ＶＯＵＴと基準電圧信号ＶＢＳとの電位差が小さくなる場合に、キャビティー６３１に充填されたインクが、ノズル６５１から吐出されてもよい。

３ 駆動ＩＣの構成及び動作
次に、集積回路装置である駆動ＩＣ８０の構成及び動作について説明する。

まず、図７を用いて、駆動ＩＣ８０に供給される駆動信号ＣＯＭの一例について説明する。その後、図８から図１０を用いて、駆動ＩＣ８０の構成及び動作について説明する。

図７は、印刷モードにおける駆動信号ＣＯＭの一例を示す図である。図７には、ラッチ信号ＬＡＴが立ち上がってからチェンジ信号ＣＨが立ち上がるまでの期間Ｔ１と、期間Ｔ１の後、次にチェンジ信号ＣＨが立ち上がるまでの期間Ｔ２と、期間Ｔ２の後、ラッチ信号ＬＡＴが立ち上がるまでの期間Ｔ３とを示している。なお、この期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３からなる周期が、媒体Ｐに新たなドットを形成する周期Ｔａとなる。

図７に示すように、印刷モードにおいて、駆動回路５０は、期間Ｔ１において電圧波形Ａｄｐを生成する。電圧波形Ａｄｐが圧電素子６０に供給された場合、対応する吐出部６００から所定量、具体的には中程度の量のインクが吐出される。

また、駆動回路５０は、期間Ｔ２において電圧波形Ｂｄｐを生成する。電圧波形Ｂｄｐが圧電素子６０に供給された場合、対応する吐出部６００から上記所定量よりも少ない小程度の量のインクが吐出される。

また、駆動回路５０は、期間Ｔ３において電圧波形Ｃｄｐを生成する。電圧波形Ｃｄｐが圧電素子６０に供給された場合、圧電素子６０は、対応する吐出部６００からインクが吐出されない程度に変位する。したがって、媒体Ｐにはドットが形成されない。この電圧波形Ｃｄｐは、吐出部６００のノズル開孔部付近のインクを微振動させてインクの粘度が増大することを防止するための電圧波形である。以下の説明において、インクの粘度が増大することを防止するために、吐出部６００からインクが吐出されない程度に圧電素子６０を変位させることを「微振動」と称する。

ここで、電圧波形Ａｄｐ、電圧波形Ｂｄｐ及び電圧波形Ｃｄｐの開始タイミングでの電圧値及び終了タイミングでの電圧値は、いずれも電圧Ｖｃで共通である。すなわち、電圧波形Ａｄｐ，Ｂｄｐ，Ｃｄｐは、電圧値が電圧Ｖｃで開始し電圧Ｖｃで終了する電圧波形である。したがって、駆動回路５０は、印刷モードにおいて、電圧波形Ａｄｐ，Ｂｄｐ，Ｃｄｐが周期Ｔａにおいて連続した電圧波形の駆動信号ＣＯＭを出力する。

そして、第１電極６１１に、期間Ｔ１において電圧波形Ａｄｐが供給され、期間Ｔ２において電圧波形Ｂｄｐが供給されることで、周期Ｔａにおいて吐出部６００から中程度の量のインクと小程度の量のインクとが吐出される。これにより、媒体Ｐに「大ドット」が形成される。また、第１電極６１１に、期間Ｔ１において電圧波形Ａｄｐが供給され、期間Ｔ２において電圧波形Ｂｄｐが供給されないことで、周期Ｔａにおいて、吐出部６００から中程度の量のインクが吐出される。これにより、媒体Ｐに「中ドット」が形成される。また、第１電極６１１に、期間Ｔ１において電圧波形Ａｄｐが供給されず、期間Ｔ２において電圧波形Ｂｄｐが供給されることで、周期Ｔａにおいて吐出部６００から小程度の量のインクが吐出される。これにより、媒体Ｐには「小ドット」が形成される。また、第１電極６１１に、期間Ｔ１，Ｔ２において電圧波形Ａｄｐ，Ｂｄｐが供給されず、期間Ｔ３において電圧波形Ｃｄｐが供給されることで、周期Ｔａにおいて吐出部６００からインクは吐出されずに微振動する。この場合、媒体Ｐにはドットが形成されない。

次に待機モード及びスリープモードにおける駆動信号ＣＯＭの一例について説明する。なお、待機モード及びスリープモードにおける駆動信号ＣＯＭについての図示は省略する。

待機モード及びスリープモードの場合、媒体Ｐに対してインクが吐出されない。よって、期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は規定されない。したがって、待機モード及びスリープモードにおいて、ラッチ信号ＬＡＴ及びチェンジ信号ＣＨは、Ｌレベルの信号である。

駆動回路５０は、待機モードにおいて、駆動信号ＣＯＭの電圧値が基準電圧信号ＶＢＳの電圧値に近づくように制御する。

また、駆動回路５０は、スリープモードにおいて、動作を停止する。ここで、駆動回路５０が動作を停止するとは、駆動回路５０に駆動信号ＣＯＭの生成を停止するための駆動データ信号ｄＡが供給される場合であって、具体的には駆動回路５０が、グラウンド電位を駆動信号ＣＯＭとして出力することを含む。

なお、待機モードにおいて、基準電圧信号ＶＢＳは、印刷モードと同じ電圧値を出力する。これにより、画像データが供給された場合における短時間での印刷の実行を可能とする。また、スリープモードにおいて、基準電圧信号ＶＢＳは、出力を停止しグラウンド電位の電圧信号を出力する。これにより、待機モードに対して消費電力をさらに低減することが可能となる。

図８は吐出モジュール２１及び駆動ＩＣ８０の電気構成を示すブロック図である。図８に示すように、駆動ＩＣ８０は、選択制御回路２１０及び圧電素子制御回路２２０を含む。

選択制御回路２１０には、クロック信号ＳＣＫ、印刷データ信号ＳＩ、ラッチ信号ＬＡＴ、チェンジ信号ＣＨ、動作モード信号ＭＣ及び電圧ＶＨＶが供給される。また、選択制御回路２１０には、シフトレジスター２１２（Ｓ／Ｒ）とラッチ回路２１４とデコーダー２１６との組が、吐出部６００のそれぞれに対応して設けられている。すなわち、プリントヘッド２０には、吐出部６００の総数ｎと同数のシフトレジスター２１２とラッチ回路２１４とデコーダー２１６との組が設けられている。

シフトレジスター２１２は、対応する吐出部６００毎に、印刷データ信号ＳＩに含まれる２ビットの印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］を一旦保持する。

詳細には、吐出部６００に対応した段数のシフトレジスター２１２が互いに縦続接続されると共に、シリアルで供給された印刷データ信号ＳＩが、クロック信号ＳＣＫに従って順次後段に転送される。なお、図８には、シフトレジスター２１２を区別するために、印刷データ信号ＳＩが供給される上流側から順番に１段、２段、…、ｎ段と表記している。

ｎ個のラッチ回路２１４のそれぞれは、対応するシフトレジスター２１２で保持された印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］をラッチ信号ＬＡＴの立ち上がりでラッチする。

ｎ個のデコーダー２１６の各々は、対応するラッチ回路２１４によってラッチされた２ビットの印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］及び動作モード信号ＭＣに含まれる２ビットの動作モードデータ［ＭＣＨ，ＭＣＬ］をデコードして選択信号Ｓを生成し出力する。

図９は、デコーダー２１６におけるデコード内容を示す図である。

デコーダー２１６には、２ビットの印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］、２ビットの動作モードデータ［ＭＣＨ，ＭＣＬ］、ラッチ信号ＬＡＴ及びチェンジ信号ＣＨが入力される。

デコーダー２１６は、動作モードデータ［ＭＣＨ，ＭＣＬ］が［１，１］の印刷モードの場合、ラッチ信号ＬＡＴ及びチェンジ信号ＣＨにより規定される期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３のそれぞれにおいて、印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］に基づく論理レベルの選択信号Ｓを出力する。

具体的には、デコーダー２１６は、印刷モードにおいて印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］が「大ドット」を規定する［１，１］である場合、期間Ｔ１でＨレベル、期間Ｔ２でＨレベル、期間Ｔ３でＬレベルとなる選択信号Ｓを出力する。

また、デコーダー２１６は、印刷モードにおいて印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］が「中ドット」を規定する［１，０］である場合、期間Ｔ１でＨレベル、期間Ｔ２でＬレベル、期間Ｔ３でＬレベルとなる選択信号Ｓを出力する。

また、デコーダー２１６は、印刷モードにおいて印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］が「小ドット」を規定する［０，１］である場合、期間Ｔ１でＬレベル、期間Ｔ２でＨレベル、期間Ｔ３でＬレベルとなる選択信号Ｓを出力する。

また、デコーダー２１６は、印刷モードにおいて印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］が「微振動」を規定する［０，０］である場合、期間Ｔ１でＬレベル、期間Ｔ２でＬレベル、期間Ｔ３でＨレベルとなる選択信号Ｓを出力する。

また、デコーダー２１６は、待機モード及びスリープモードにおいて印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］及び期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３によらず選択信号Ｓの論理レベルを決定する。

具体的には、デコーダー２１６は、動作モードデータ［ＭＣＨ，ＭＣＬ］が［１，０］の待機モードの場合、Ｈレベルの選択信号Ｓを出力する。

また、デコーダー２１６は、動作モードデータ［ＭＣＨ，ＭＣＬ］が［０，０］のスリープモードの場合、Ｌレベルの選択信号Ｓを出力する。

ここで、選択信号Ｓの論理レベルは、不図示のレベルシフターによって、電圧ＶＨＶに基づく高振幅論理にレベルシフトされる。

圧電素子制御回路２２０は、ゲート回路２３６と複数の選択回路２３０とを含む。

複数の選択回路２３０は、吐出部６００のそれぞれに対応して設けられている。すなわち、１つのプリントヘッド２０が有する選択回路２３０の数は、プリントヘッド２０に含まれる吐出部６００の総数ｎと同じである。

各選択回路２３０には、駆動信号ＣＯＭ及び対応するデコーダー２１６から出力された選択信号Ｓが供給される。そして、選択回路２３０は、選択信号Ｓに基づいて駆動信号ＣＯＭを選択し、駆動信号ＶＯＵＴとして圧電素子６０の第１電極６１１に供給する。

具体的には、選択回路２３０にＨレベルの選択信号Ｓが供給されている場合、選択回路２３０は駆動信号ＣＯＭを駆動信号ＶＯＵＴとして出力する。また、選択回路２３０にＬレベルの選択信号Ｓが供給されている場合、選択回路２３０は駆動信号ＣＯＭを駆動信号ＶＯＵＴとして出力しない。

また、選択回路２３０は、Ｌレベルの選択信号Ｓが供給されている場合、第１電極６１１に保持されている電圧をゲート回路２３６に供給する。ここで、以下の説明において、第１電極６１１に保持又は供給される電圧を電圧Ｖｓｅｇと称する場合がある。

ゲート回路２３６は、電圧Ｖｓｅｇとゲート電圧信号Ｖｇの電圧値との比較を行う。なお、選択回路２３０及びゲート回路２３６の構成及び動作の詳細については後述する。

以上に説明した駆動ＩＣ８０において、駆動信号ＣＯＭに基づく駆動信号ＶＯＵＴが生成され、吐出部６００に供給される動作について、図１０を用いて説明する。

図１０は、印刷モードにおける駆動ＩＣ８０の動作を説明するための図である。

印刷モードでは、印刷データ信号ＳＩがクロック信号ＳＣＫに同期してシリアルで供給され、吐出部６００に対応するシフトレジスター２１２において順次転送される。そして、クロック信号ＳＣＫの供給が停止すると、シフトレジスター２１２のそれぞれには、吐出部６００に対応した印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］が保持される。なお、印刷データ信号ＳＩは、シフトレジスター２１２における最終ｎ段、…、２段、１段の吐出部６００に対応した順番で供給される。

ここで、ラッチ信号ＬＡＴが立ち上がると、ラッチ回路２１４のそれぞれは、対応するシフトレジスター２１２に保持された印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］を一斉にラッチする。図１０において、ＬＴ１、ＬＴ２、…、ＬＴｎは、１段、２段、…、ｎ段のシフトレジスター２１２に対応するラッチ回路２１４によってラッチされた印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］を示す。

デコーダー２１６は、ラッチされた印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］で規定されるドットのサイズに応じて、期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３のそれぞれにおいて、図９に示される内容に従う論理レベルの選択信号Ｓを出力する。

そして、印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］が［１，１］の場合、選択回路２３０は、選択信号Ｓに従い、期間Ｔ１において電圧波形Ａｄｐを選択し、期間Ｔ２において電圧波形Ｂｄｐを選択し、期間Ｔ３において電圧波形Ｃｄｐを選択しない。その結果、図１０に示す大ドットに対応する駆動信号ＶＯＵＴが圧電素子６０に供給される。

また、印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］が［１，０］の場合、選択回路２３０は、選択信号Ｓに従い、期間Ｔ１において電圧波形Ａｄｐを選択し、期間Ｔ２において電圧波形Ｂｄｐを選択せず、期間Ｔ３において電圧波形Ｃｄｐを選択しない。その結果、図１０に示す中ドットに対応する駆動信号ＶＯＵＴが圧電素子６０に供給される。

また、印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］が［０，１］の場合、選択回路２３０は、選択信号Ｓに従い、期間Ｔ１において電圧波形Ａｄｐを選択せず、期間Ｔ２において電圧波形Ｂｄｐを選択し、期間Ｔ３において電圧波形Ｃｄｐを選択しない。その結果、図１０に示す小ドットに対応する駆動信号ＶＯＵＴが圧電素子６０に供給される。

また、印刷データ［ＳＩＨ，ＳＩＬ］が［０，０］の場合、選択回路２３０は、選択信号Ｓに従い、期間Ｔ１において電圧波形Ａｄｐを選択せず、期間Ｔ２において電圧波形Ｂｄｐを選択せず、期間Ｔ３において電圧波形Ｃｄｐを選択する。その結果、図１０に示す微振動に対応する駆動信号ＶＯＵＴが圧電素子６０に供給される。

待機モード及びスリープモードでは印刷が行われない。そのため、待機モード及びスリープモードでは前述したラッチ信号ＬＡＴ及びチェンジ信号ＣＨに加えて、クロック信号ＳＣＫ及び印刷データ信号ＳＩもＬレベルの信号である。したがって、シフトレジスター２１２及びラッチ回路２１４は動作しない。そのため、前述のとおり、待機モード及びスリープモードにおいてデコーダー２１６は、動作モード信号ＭＣに従って選択信号Ｓの論理レベルを決定し出力する。

動作モードデータ［ＭＣＨ，ＭＣＬ］が［１，０］の待機モードの場合、選択回路２３０は、供給されるＨレベルの選択信号Ｓに従い、基準電圧信号ＶＢＳと同等の電圧値の駆動信号ＣＯＭを選択する。その結果、基準電圧信号ＶＢＳと同等の電圧値の駆動信号ＶＯＵＴが圧電素子６０に供給される。

また、動作モードデータ［ＭＣＨ，ＭＣＬ］が［０，０］のスリープモードの場合、選択回路２３０は、供給されるＬレベルの選択信号Ｓに従い、駆動信号ＣＯＭを駆動信号ＶＯＵＴとして選択しない。その結果、圧電素子６０には駆動信号ＶＯＵＴが供給されない。

４ 圧電素子の電位が不定となる要因と問題
以上に説明したように、本実施形態における選択信号ＳがＬレベルの場合、選択回路２３０は、駆動信号ＣＯＭを駆動信号ＶＯＵＴとして選択しない。この場合、仮に選択回路２３０において第１電極６１１への駆動信号ＶＯＵＴの供給が遮断されたなら、理想的には第１電極６１１には選択信号ＳがＬレベルとなる直前に供給されていた電圧Ｖｓｅｇが保持され続ける。

しかしながら、実際には、第１電極６１１に保持される電圧Ｖｓｅｇが変動する可能性がある。第１電極６１１に保持される電圧Ｖｓｅｇが変動する要因としては、例えば、選択回路２３０及び圧電素子６０にリーク電流が生じることで、当該リーク電流に起因した電荷が第１電極６１１に蓄積することが挙げられる。また、外来ノイズ等により生じた電荷が第１電極６１１に保持される可能性もある。そして、第１電極６１１に電荷が保持されることで、第１電極６１１に保持される電圧Ｖｓｅｇが変動する。

さらに、本実施形態に示すような１インチあたり３００個以上の高密度でノズル６５１が設けられている場合には、ノズル６５１に対応する圧電素子６０も高密度で設けられる。そのため、圧電素子６０の電極面積が小さくなり、圧電素子６０の抵抗成分が増加する。したがって、リーク電流や外来ノイズ等に起因して第１電極６１１に蓄えられた電荷の放出が妨げられる。

以上のように、Ｌレベルの選択信号Ｓが供給され選択回路２３０が、駆動信号ＣＯＭを駆動信号ＶＯＵＴとして選択しない場合に、第１電極６１１に電荷が蓄積され、当該第１電極６１１に保持される電圧Ｖｓｅｇが変動し、圧電素子６０に意図しない変位が生じるおそれがある。

図１１は、第１電極６１１に電荷が蓄積されることで電圧Ｖｓｅｇが上昇した場合における圧電素子６０及び振動板６２１の変位を模式的に示す図である。なお、図１１では、選択信号Ｓが長期間にわたりＬレベルを出力する可能性のあるスリープモードを例に説明する。図１１（１）には、スリープモードに遷移した直後の圧電素子６０及び振動板６２１の変位が示されている。また、図１１（２）には、スリープモードに遷移した後、第１電極６１１の電圧が上昇した場合における圧電素子６０及び振動板６２１の変位が示されている。

図１１（１）に示すように、スリープモードに遷移した直後の圧電素子６０は、第１電極６１１の電圧Ｖｓｅｇと第２電極６１２の電圧との電位差に基づいて変位する。このとき、第１電極６１１には、スリープモードに遷移する直前の電圧値が電圧Ｖｓｅｇとして保持されている。すなわち、スリープモードに遷移した直後に第１電極６１１に保持される電圧Ｖｓｅｇは、当該第１電極６１１に保持されることが想定された電圧である。したがって、圧電素子６０は想定の範囲内で変位し、同様に、振動板６２１は想定の範囲内で変位する。このとき、振動板６２１とキャビティー６３１との接点αには、想定の範囲内の応力Ｆ１が生じる。

なお、図１１（１）には、スリープモードに遷移する直前における第１電極６１１に保持された電圧Ｖｓｅｇと第２電極６１２の電圧とが異なる電圧の場合で例示されているが、第１電極６１１に保持された電圧Ｖｓｅｇと第２電極６１２の電圧とは同等の電圧であることが好ましい。この場合、圧電素子６０及び振動板６２１に変位は生じない。

そして、第１電極６１１に意図しない電荷が蓄えられることで電圧Ｖｓｅｇが変動し、第１電極６１１の電圧Ｖｓｅｇと第２電極６１２の電圧との電位差が大きくなった場合、図１１（２）に示すように、圧電素子６０の変位が大きくなり、振動板６２１の変位も大きくなる。この場合、振動板６２１とキャビティー６３１との接点αには、想定よりも大きな応力Ｆ２が生じる場合がある。

スリープモード等の長時間継続する動作モードにおいては、応力Ｆ２が振動板６２１の接点αに長時間継続して加わるおそれがある。その結果、振動板６２１にクラックが生じるおそれがある。さらに、振動板６２１に想定よりも大きな変位が生じた状態で、印刷モードに遷移した場合、インクの吐出時における圧電素子６０の変位に伴い振動板６２１に必要以上の負荷が加わるおそれがあり、その結果、振動板６２１にクラックが生じるおそれがある。

仮に振動板６２１にクラックが生じた場合、当該クラックからキャビティー６３１に充填されたインクが漏れ出す。そのため、キャビティー６３１の内部容積の変化に対して吐出されるインク量にばらつきが生じるおそれがある。その結果、インクの吐出精度が悪化する。

また、当該クラックから漏れ出したインクが、第１電極６１１、第２電極６１２の双方に付着した場合、第１電極６１１と第２電極６１２との間に、当該インクを介した電流経路が形成される。これにより、第２電極６１２に供給される基準電圧信号ＶＢＳの電圧値が変動するおそれがある。本実施形態に示す液体吐出装置１では、基準電圧信号ＶＢＳが複数の第２電極６１２に共通に供給されている。そのため、基準電圧信号ＶＢＳの電圧値が変動した場合、複数の圧電素子６０の変位に影響を及ぼす。その結果、液体吐出装置１全体の吐出精度に影響を及ぼすおそれもある。

５ 圧電素子制御回路の構成
以上のように、選択回路２３０は、Ｌレベルの選択信号Ｓが供給され、駆動信号ＣＯＭを駆動信号ＶＯＵＴとして選択しない場合、第１電極６１１に電荷が蓄積され、第１電極６１１の電圧Ｖｓｅｇが不定となる可能性がある。そして、第１電極６１１の電位が上昇した場合、圧電素子６０に意図しない電位差が生じ、圧電素子６０に意図しない変位が生じる。

本実施形態における液体吐出装置１では、圧電素子制御回路２２０に含まれるゲート回路２３６を有することで、複数の選択回路２３０において駆動信号ＣＯＭを駆動信号ＶＯＵＴとして選択していない場合であっても、第１電極６１１に保持される電圧Ｖｓｅｇが所定の値以下となるように制御することが可能となる。

図１２は、圧電素子制御回路２２０の電気構成を示す回路図である。圧電素子制御回路２２０は、前述のとおり、ゲート回路２３６と複数の選択回路２３０とを含む。

各選択回路２３０は、インバーター２３２（ＮＯＴ回路），２３３，２３７と、トランスファーゲート２３４，２３５を有する。前述のとおり、駆動ＩＣ８０に設けられる選択回路２３０は、圧電素子６０を含む吐出部６００のそれぞれに対応して設けられている。したがって、インバーター２３２，２３３，２３７、トランスファーゲート２３４，２３５も圧電素子６０を含む吐出部６００のそれぞれに対応して設けられる。換言すれば、複数の圧電素子６０毎に、トランスファーゲート２３４，２３５が設けられる。

デコーダー２１６が出力する選択信号Ｓは、トランスファーゲート２３４において丸印が付されていない正制御端に供給される。また、選択信号Ｓは、インバーター２３２を介して、トランスファーゲート２３４において丸印が付された負制御端にも供給される。また、トランスファーゲート２３４の入力端には駆動信号ＣＯＭが供給され、出力端から駆動信号ＶＯＵＴが第１電極６１１に供給される。

トランスファーゲート２３４は、デコーダー２１６からＨレベルの選択信号Ｓが出力された場合、入力端と出力端とが導通する。したがって、駆動信号ＶＯＵＴとして、駆動信号ＣＯＭを選択し第１電極６１１に出力する。また、トランスファーゲート２３４は、デコーダー２１６からＬレベルの選択信号Ｓが供給された場合、入力端と出力端とを非導通とする。したがって、駆動信号ＶＯＵＴとして駆動信号ＣＯＭを選択しない。このように、トランスファーゲート２３４は、駆動信号ＣＯＭを圧電素子６０に供給するか否かを切り替える第１スイッチ回路として機能する。

また、デコーダー２１６が出力する選択信号Ｓは、インバーター２３７を介してトランスファーゲート２３５において丸印が付されていない正制御端も供給される。また、選択信号Ｓは、インバーター２３７及びインバーター２３２を介して、トランスファーゲート２３５において丸印が付された負制御端にも供給される。また、トランスファーゲート２３５の入力端は第１電極６１１と電気的に接続され、出力端はゲート回路２３６に電気的に接続される。

トランスファーゲート２３５には、インバーター２３７により論理レベルが反転された選択信号Ｓが供給される。この場合、トランスファーゲート２３５の入力端と出力端とが導通する。したがって、ゲート回路２３６と第１電極６１１とが電気的に接続される。また、トランスファーゲート２３５は、デコーダー２１６からＨレベルの選択信号Ｓが出力された場合、入力端と出力端とを非導通とする。したがって、ゲート回路２３６と第１電極６１１とは電気的に接続されない。このように、トランスファーゲート２３５は、ゲート回路２３６と第１電極６１１とを電気的に接続するか否かを切替える第２スイッチ回路として機能する。

なお、以下の説明において、トランスファーゲート２３４，２３５のそれぞれにおいて、入力端と出力端とが導通する状態をトランスファーゲート２３４，２３５がオンすると称し、また、トランスファーゲート２３４，２３５のそれぞれにおいて、入力端と出力端とが非導通の状態を、トランスファーゲート２３４，２３５がオフすると称する場合がある。

以上のように、トランスファーゲート２３４は、選択信号Ｓに基づいて駆動信号ＣＯＭを第１電極６１１に供給するか否かを切り替え、トランスファーゲート２３５は、選択信号Ｓの反転信号に基づいてゲート回路２３６と第１電極６１１とを電気的に接続するか否かを切り替える。すなわち、トランスファーゲート２３４とトランスファーゲート２３５とは、排他的に制御される。なお、選択信号Ｓが上述する切替制御信号として機能する。

換言すれば、トランスファーゲート２３４が、駆動信号ＣＯＭを第１電極６１１に供給している場合、トランスファーゲート２３５は、ゲート回路２３６と第１電極６１１とを電気的に接続せず、トランスファーゲート２３５が、ゲート回路２３６と第１電極６１１とを電気的に接続している場合、トランスファーゲート２３４は、駆動信号ＣＯＭを第１電極６１１に供給しない。

ゲート回路２３６は、トランジスター２３８を含む。

トランジスター２３８のゲート端子には、ゲート電圧信号Ｖｇが供給される。また、トランジスター２３８のソース端子には、複数の選択回路２３０に含まれる複数のトランスファーゲート２３５の出力端が共通に接続される。また、トランジスター２３８のドレイン端子には、グラウンド電位が供給される。すなわち、ゲート回路２３６は、少なくとも一端がグラウンドと電気的に接続される。

トランスファーゲート２３５がオンに制御されている場合、トランジスター２３８のソース端子には、第１電極６１１に保持される電圧Ｖｓｅｇが供給される。そして、電圧Ｖｓｅｇがゲート電圧信号Ｖｇの電圧とトランジスター２３８の閾値電圧Ｖｔｈとの和よりも大きい場合、トランジスター２３８はオンに制御される。したがって、電圧Ｖｓｅｇはグラウンド電位に放出される。一方、電圧Ｖｓｅｇがゲート電圧信号Ｖｇの電圧と閾値電圧Ｖｔｈとの和よりも小さい場合、トランジスター２３８はオフに制御される。したがって、電圧Ｖｓｅｇは保持される。

以上のように、トランジスター２３８は電圧Ｖｓｅｇ及びゲート電圧信号Ｖｇに基づいてスイッチング動作する。これにより、ゲート回路２３６は、電圧Ｖｓｅｇをゲート電圧信号Ｖｇと閾値電圧Ｖｔｈとの和の電圧で保持する。換言すれば、ゲート回路２３６は、第１電極６１１の電圧値である電圧Ｖｓｅｇに基づき動作する。

ここで、ゲート回路２３６に供給されるゲート電圧信号Ｖｇは、前述のとおり、制御回路１００から出力されるゲート電圧データ信号ｄｇｖに基づいて、ゲート電圧生成回路７０により生成される。

ゲート電圧生成回路７０は、動作モードが印刷モードの場合に制御回路１００から供給されるゲート電圧データ信号ｄｇｖに基づいて、ゲート電圧信号Ｖｇの電圧値と閾値電圧Ｖｔｈとの和が電圧Ｖｃよりも大きくなるようなゲート電圧信号Ｖｇを生成する。

また、ゲート電圧生成回路７０は、動作モードが待機モード又はスリープモードの場合に制御回路１００から供給されるゲート電圧データ信号ｄｇｖに基づいて、ゲート電圧信号Ｖｇの電圧値と閾値電圧Ｖｔｈとの和が基準電圧信号ＶＢＳの電圧値と同等となるようなゲート電圧信号Ｖｇを生成する。

印刷モードにおいて駆動信号ＣＯＭが駆動信号ＶＯＵＴとして選択されない場合、理想的には、第１電極６１１には電圧Ｖｓｅｇとして電圧Ｖｃが保持され続ける。この場合、ゲート回路２３６に供給されるゲート電圧信号Ｖｇの電圧値を、当該ゲート電圧信号Ｖｇの電圧値と閾値電圧Ｖｔｈとの和が電圧Ｖｃよりも大きくなるような関係を満たすことで、ゲート回路２３６は動作しない。したがって、第１電極６１１には、電圧Ｖｓｅｇとして理想的な電圧Ｖｃが保持され続ける。すなわち、第１電極６１１に理想的な電圧Ｖｃが電圧Ｖｓｅｇとして保持されている場合、ゲート回路２３６はインクの吐出動作に影響を及ぼさない。駆動信号ＣＯＭが駆動信号ＶＯＵＴとして選択されない場合であって、第１電極６１１に保持されている電圧Ｖｓｅｇが上昇した場合、電圧Ｖｓｅｇの電圧値は、ゲート回路２３６によって、ゲート電圧信号Ｖｇの電圧値と閾値電圧Ｖｔｈとの和の電圧で保持される。したがって、第１電極６１１の電圧値が上昇しすぎることにより、圧電素子６０にストレスが生じることが低減される。すなわち、ゲート回路２３６は、圧電素子６０の保護回路として機能する。

また、待機モード及びスリープモードにおいて、第１電極６１１に保持される電圧Ｖｓｅｇは、基準電圧信号ＶＢＳの電圧と同等であることが好ましい。すなわち、ゲート電圧信号Ｖｇの電圧値と閾値電圧Ｖｔｈとの和が、基準電圧信号ＶＢＳの電圧値に近づくようにゲート電圧信号Ｖｇの電圧値が制御されることが好ましい。これにより、ゲート回路２３６によって、第１電極６１１に保持される電圧Ｖｓｅｇは、基準電圧信号ＶＢＳの電圧と同等の電位で保持される。したがって、圧電素子６０及び振動板６２１に意図しない変位が生じることが低減される。

ここで、第１電極６１１に保持される電圧Ｖｓｅｇと基準電圧信号ＶＢＳの電圧とが同等であるとは、好ましくは電圧Ｖｓｅｇと基準電圧信号ＶＢＳの電圧とが同じであることを意味するが、広義には、電圧Ｖｓｅｇと基準電圧信号ＶＢＳの電圧との電位差により、圧電素子６０に意図しない変位が生じない程度に電圧値が近づくように制御されればよい。具体的には、電圧Ｖｓｅｇと基準電圧信号ＶＢＳの電圧との電位差が２Ｖ以下となるように制御されることが好ましい。

次に、図１３及び図１４を用いて、圧電素子制御回路２２０の動作について説明する。なお、図１３及び図１４には、駆動信号ＶＯＵＴとして「中ドット」を吐出する場合を例示しているが、駆動信号ＶＯＵＴが「大ドット」「小ドット」及び「微振動」の場合であっても同様である。また、図１４には、基準電圧信号ＶＢＳの電圧値として電圧Ｖｂｓを図示し、グラウンド電位として電圧ＧＮＤを図示している。

図１３は、印刷モードおけるゲート回路２３６の動作を説明するための図である。

デコーダー２１６が周期Ｔａにおいて、「中ドット」に対応する選択信号Ｓを出力する場合、前述のとおり、期間Ｔ１において、選択回路２３０にはＨレベルの選択信号Ｓが供給される。よって、選択回路２３０は、駆動信号ＶＯＵＴとして電圧波形Ａｄｐを選択する。また、期間Ｔ２，Ｔ３において、選択回路２３０にはＬレベルの選択信号Ｓが供給される。よって、選択回路２３０は、駆動信号ＶＯＵＴとして電圧波形Ｂｄｐ，Ｃｄｐを選択しない。したがって、理想的には、第１電極６１１には電圧Ｖｓｅｇとして電圧Ｖｃが保持される。

例えば、図１３に示すように期間Ｔ２において、第１電極６１１に、選択回路２３０及び圧電素子６０にリーク電流等に起因する電荷が蓄積した場合、電圧Ｖｓｅｇが上昇する。そして、電圧Ｖｓｅｇが、ゲート電圧信号Ｖｇの電圧値と閾値電圧Ｖｔｈとの和を超えた場合、ゲート回路２３６がオンに制御される。これにより、電圧Ｖｓｅｇの電圧値は、ゲート電圧信号Ｖｇの電圧値と閾値電圧Ｖｔｈとの和で保持される。したがって、第１電極６１１に意図しない電圧Ｖｓｅｇが保持されることが低減される。

なお、Ｈレベルの選択信号Ｓが供給されている期間においては、前述のとおり、トランスファーゲート２３４はオンに制御され、トランスファーゲート２３５はオフに制御される。したがって、図１３に示す期間Ｔ１において、電圧波形Ａｄｐが第１電極６１１に供給されている期間において、ゲート回路２３６は動作しない。すなわち、かかる観点からもゲート回路２３６はインクの吐出動作に影響を与えない。

図１４は、待機モード及びスリープモードおけるゲート回路２３６の動作を説明するための図である。

動作モードが印刷モードから待機モードに遷移した場合、駆動信号ＣＯＭは、基準電圧信号ＶＢＳの電圧値に近づくように制御される。そして、所定の時間が経過した場合、駆動信号ＣＯＭの電圧値は、電圧Ｖｂｓとなる。このとき、ゲート電圧信号Ｖｇは、ゲート電圧信号Ｖｇの電圧値と閾値電圧Ｖｔｈとの和が電圧Ｖｂｓに近づくように制御される。

これにより、待機モードからスリープモードに遷移した直後に、選択信号ＳがＨレベルからＬレベルに切り替わった場合において、ゲート電圧信号Ｖｇにおける電圧Ｖｂｓに対する追従性を高めることが可能となる。すなわち、選択信号ＳがＨレベルからＬレベルに切り変わる前後において、第１電極６１１に意図しないで電圧Ｖｓｅｇが生じる可能性をさらに低減することが可能となる。

そして、動作モードがスリープモードに遷移した場合、駆動信号ＣＯＭ及び基準電圧信号ＶＢＳの電圧値はグラウンド電位の電圧ＧＮＤとなる。このとき、ゲート電圧信号Ｖｇは、ゲート電圧信号Ｖｇの電圧値と閾値電圧Ｖｔｈとの和が電圧Ｖｂｓに近づくように制御される。よって、電圧Ｖｓｅｇは電圧Ｖｂｓで保持される。

以上のように、ゲート回路２３６は、待機モード及びスリープモードにおいて、第１電極６１１の電圧Ｖｓｅｇを基準電圧信号ＶＢＳの電圧値に近くづくよう制御する。

スリープモードでは、選択回路２３０は駆動信号ＣＯＭを駆動信号ＶＯＵＴとして選択しない。そして、例えば、図１４に示すように、第１電極６１１に、選択回路２３０及び圧電素子６０にリーク電流等に起因して電荷が蓄積した場合、電圧Ｖｓｅｇが上昇する。そして、電圧Ｖｓｅｇが、ゲート電圧信号Ｖｇの電圧値と閾値電圧Ｖｔｈとの和を超えた場合、ゲート回路２３６がオンに制御される。これにより、電圧Ｖｓｅｇの電圧値は、ゲート電圧信号Ｖｇの電圧値と閾値電圧Ｖｔｈとの和で保持される。したがって、第１電極６１１に意図しない電圧Ｖｓｅｇが保持されることが低減される。

６ 作用・効果
以上に説明した本実施形態に係る液体吐出装置１のプリントヘッド２０に設けられた圧電素子制御回路２２０は、圧電素子６０の第１電極６１１の電圧Ｖｓｅｇを制御するゲート回路２３６を備える。したがって、第１電極６１１に、選択回路２３０及び圧電素子６０のリーク電流等に起因した電荷が蓄積された場合であっても、第１電極６１１に意図しない電圧が生じることが低減される。よって、圧電素子６０に意図しない変位が生じる可能性が低減される。

さらに、本実施形態に係る液体吐出装置１では、印刷モードにおいては選択回路２３０が駆動信号ＣＯＭを駆動信号ＶＯＵＴとして選択していない場合、第１電極６１１の電圧Ｖｓｅｇを電圧Ｖｃに保持し、また、待機モード及びスリーモードにおいては、第１電極６１１の電圧Ｖｓｅｇを、基準電圧信号ＶＢＳの電圧で保持することが可能となる。したがって、印刷モードにおける吐出動にゲート回路２３６が影響することが低減されると共に、待機モード及びスリープモードにおいて、第１電極６１１に意図しない電圧が生じることが低減される。

以上のように、本実施形態に係る液体吐出装置１では、インクの吐出精度を低下させることなく、第１電極６１１に意図しない電圧が生じる可能性を低減することができる。

また、本実施形態における液体吐出装置１では、第１電極６１１の電圧Ｖｓｅｇを制御することが可能であるため、ノズル６５１が高密度に設けられることにより圧電素子６０の抵抗成分が増加し、トランスファーゲート２３４がオフの場合における抵抗成分に対して大きくなるような場合、換言すれば、トランスファーゲート２３４がオフの場合における抵抗成分が、圧電素子６０の抵抗成分より小さい場合であっても、圧電素子６０に意図しない変位が生じる可能性が低減される。

以上のように、本実施形態における液体吐出装置１においては、プリントヘッド２０に設けられる選択回路２３０が駆動信号ＣＯＭを駆動信号ＶＯＵＴとして選択し圧電素子６０に供給している場合であっても、また、選択回路２３０が駆動信号ＣＯＭを駆動信号ＶＯＵＴとして選択していない場合であっても、第１電極６１１の電圧Ｖｓｅｇを制御することが可能となる。よって、圧電素子６０と共に変位する振動板６２１に意図しない変位が生じることが低減される。したがって、振動板６２１にクラック等が生じるおそれが低減される。

７ 変形例
上記の実施形態では、液体吐出装置として、プリントヘッド２０が移動して媒体Ｐに印刷を行うシリアルスキャン型（シリアル印刷型）のインクジェットプリンターを例に挙げたが、本発明は、ヘッドが移動せずに印刷媒体に印刷を行うラインヘッド型のインクジェットプリンターにも適用可能である。

本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…液体吐出装置、２…移動体、３…移動機構、４…搬送機構、１０…制御ユニット、２０…プリントヘッド、２１…吐出モジュール、２４…キャリッジ、３１…キャリッジモーター、３２…キャリッジガイド軸、３３…タイミングベルト、３５…キャリッジモータードライバー、４０…プラテン、４１…搬送モーター、４２…搬送ローラー、４５…搬送モータードライバー、５０…駆動回路、６０…圧電素子、９０…電圧生成回路、１００…制御回路、１９０…フレキシブルケーブル、２１０…選択制御回路、２１２…シフトレジスター、２１４…ラッチ回路、２１６…デコーダー、２３０…選択回路、２３２，２３３，２３７…インバーター、２３４，２３５…トランスファーゲート、２３６…ゲート回路、２３８…トランジスター、６００…吐出部、６０１…圧電体、６１１…第１電極、６１２…第２電極、６２１…振動板、６３１…キャビティー、６３２…ノズルプレート、６４１…リザーバー、６５１…ノズル、６６１…供給口、Ｐ…媒体

Claims (12)

1. 駆動信号が供給される第１電極と基準電圧信号が供給される第２電極とを有し、前記第
   １電極と前記第２電極との電位差によって変位する圧電素子と、
   前記圧電素子の変位に伴いノズルから吐出される液体が充填されるキャビティーと、
   前記キャビティーと前記圧電素子との間に設けられている振動板と、
   グラウンドと電気的に接続されるゲート回路と、
   前記駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切り替える第１スイッチ回路と、
   前記ゲート回路と前記第１電極とを電気的に接続するか否かを切り替える第２スイッチ
   回路と、
   を備え、
   前記ゲート回路はトランジスターを含み、
   前記第１スイッチ回路が、前記駆動信号を前記第１電極に供給している場合、前記第２
   スイッチ回路は、前記ゲート回路と前記第１電極とを接続せず、
   前記第２スイッチ回路が、前記ゲート回路と前記第１電極とを接続している場合、前記
   第１スイッチ回路は、前記駆動信号を前記第１電極に供給せず、
   前記ゲート回路は、前記第１電極の電圧が、ゲート電圧信号の電圧とトランジスターの
   閾値電圧との和よりも大きい場合、前記第１電極と前記グラウンドとを接続する、
   ことを特徴とするプリントヘッド。
2. 前記ゲート回路が、前記第１電極の電圧値を前記基準電圧信号の電圧値に近づけるよう
   に動作するモードを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のプリントヘッド。
3. 前記第１スイッチ回路は、切替制御信号に基づいて前記駆動信号を前記第１電極に供給
   するか否かを切り替え、
   前記第２スイッチ回路は、前記切替制御信号の反転信号に基づいて前記ゲート回路と前
   記第１電極とを電気的に接続するか否かを切り替える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプリントヘッド。
4. 前記第１スイッチ回路がオフのときの抵抗成分は、前記圧電素子の抵抗成分よりも小さ
   い、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプリントヘッド。
5. 駆動信号を出力する駆動回路と、
   前記駆動信号が供給される第１電極と基準電圧信号が供給される第２電極とを有し、前
   記第１電極と前記第２電極との電位差によって変位する圧電素子と、
   前記圧電素子の変位に伴いノズルから吐出される液体が充填されるキャビティーと、
   前記キャビティーと前記圧電素子との間に設けられている振動板と、
   グラウンドと電気的に接続されるゲート回路と、
   前記駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切り替える第１スイッチ回路と、
   前記ゲート回路と前記第１電極とを電気的に接続するか否かを切り替える第２スイッチ
   回路と、
   を備え、
   前記ゲート回路はトランジスターを含み、
   前記第１スイッチ回路が、前記駆動信号を前記第１電極に供給している場合、前記第２
   スイッチ回路は、前記ゲート回路と前記第１電極とを接続せず、
   前記第２スイッチ回路が、前記ゲート回路と前記第１電極とを接続している場合、前記
   第１スイッチ回路は、前記駆動信号を前記第１電極に供給せず、
   前記ゲート回路は、前記第１電極の電圧が、ゲート電圧信号の電圧とトランジスターの
   閾値電圧との和よりも大きい場合、前記第１電極と前記グラウンドとを接続する、
   ことを特徴とする液体吐出装置。
6. 前記ゲート回路が、前記第１電極の電圧値を前記基準電圧信号の電圧値に近づけるよう
   に動作するモードを有する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。
7. 前記第１スイッチ回路は、切替制御信号に基づいて前記駆動信号を前記第１電極に供給
   するか否かを切り替え、
   前記第２スイッチ回路は、前記切替制御信号の反転信号に基づいて前記ゲート回路と前
   記第１電極とを電気的に接続するか否かを切り替える、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の液体吐出装置。
8. 前記第１スイッチ回路がオフのときの抵抗成分は、前記圧電素子の抵抗成分よりも小さ
   い、
   ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
9. 駆動信号が供給される第１電極と基準電圧信号が供給される第２電極とを有し、前記第
   １電極と前記第２電極との電位差によって変位する圧電素子と、前記圧電素子の変位に伴
   いノズルから吐出される液体が充填されるキャビティーと、前記キャビティーと前記圧電
   素子との間に設けられている振動板と、を備えたプリントヘッドの前記圧電素子を制御す
   る圧電素子制御回路であって、
   グラウンドと電気的に接続されるゲート回路と、
   前記駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切り替える第１スイッチ回路と、
   前記ゲート回路と前記第１電極とを電気的に接続するか否かを切り替える第２スイッチ
   回路と、
   を備え、
   前記ゲート回路はトランジスターを含み、
   前記第１スイッチ回路が、前記駆動信号を前記第１電極に供給している場合、前記第２
   スイッチ回路は、前記ゲート回路と前記第１電極とを接続せず、
   前記第２スイッチ回路が、前記ゲート回路と前記第１電極とを接続している場合、前記
   第１スイッチ回路は、前記駆動信号を前記第１電極に供給せず、
   前記ゲート回路は、前記第１電極の電圧が、ゲート電圧信号の電圧とトランジスターの
   閾値電圧との和よりも大きい場合、前記第１電極と前記グラウンドとを接続する、
   ことを特徴とする圧電素子制御回路。
10. 前記ゲート回路が、前記第１電極の電圧値を前記基準電圧信号の電圧値に近づけるよう
    に動作するモードを有する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の圧電素子制御回路。
11. 前記第１スイッチ回路は、切替制御信号に基づいて前記駆動信号を前記第１電極に供給
    するか否かを切り替え、
    前記第２スイッチ回路は、前記切替制御信号の反転信号に基づいて前記ゲート回路と前
    記第１電極とを電気的に接続するか否かを切り替える、
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の圧電素子制御回路。
12. 前記第１スイッチ回路がオフのときの抵抗成分は、前記圧電素子の抵抗成分よりも小さ
    い、
    ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の圧電素子制御回路。

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