JP7069808B2 - 液体吐出装置、及び、プリントヘッド - Google Patents
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Description
本発明は、液体吐出装置、及び、プリントヘッドに関する。
インクジェットプリンター等の液体吐出装置は、記録ヘッドに設けられた複数の吐出部の各々を駆動し、各吐出部の圧電素子を変位させることにより、プリントヘッドに設けられた各吐出部のキャビティ（圧力室）に充填されたインク等の液体を吐出させ、記録媒体に画像を形成する印刷処理を実行する。
各吐出部の圧電素子は、上部電極と、下部電極と、上部電極及び下部電極の間に設けられた圧電体と、を有する。そして、例えば、上部電極に駆動信号を供給し、上部電極及び下部電極の間に当該駆動信号に応じた電圧を印加することで、圧電素子を変位させる。
圧電素子の圧電体は、一般に多結晶体として形成され、形成時のままでは、個々の微結晶の自発分極の方向がばらばらである。そこで、直流電界の印加により分極方向を揃える分極処理(poling）によって、圧電特性が付与される（例えば特許文献１参照）。
近年、圧電素子として、薄膜の圧電体を用いるものが多くなっている。薄膜の圧電体を用いた圧電素子を備える吐出部は、微小電気機械システム（MEMS）技術により製造することができる（例えば特許文献２参照）。
圧電素子の下部電極の電位を、接地電位と異なる所定電位に設定する技術が提案されている（例えば特許文献３参照）。このような技術は、上部電極と下部電極との間でのリーク電流を抑制するために有効であり、リーク電流が生じやすい薄膜の圧電体を用いた圧電素子において、特に有効である。
ところで、圧電素子の駆動時において、上部電極と下部電極との間に、分極処理時と逆極性の電界が印加されると、圧電体の分極方向が乱れて圧電特性が低下することがあり、また、圧電体が破壊されることがある。特に、薄膜の圧電体は、分極処理時と逆極性の電界の印加によって破壊されやすい。また、圧電素子の下部電極の電位が接地電位と異なる所定電位に設定されることで、上部電極と下部電極との間に、分極処理時と逆極性の電界が印加されやすくなることがある。
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、液体吐出装置に設けられたプリントヘッドにおいて、分極処理時と逆極性の電界の圧電素子への印加を抑制することができる技術の提供を、解決課題の一つとする。
以上の課題を解決するために、本発明に係る液体吐出装置の一態様は、第１電極、圧電体及び第２電極を有する圧電素子と、前記圧電素子を駆動するための駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切替可能な第１スイッチと、前記圧電素子と電気的に並列に配置され、前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続するか否かを切替可能な第２スイッチと、を備えることを特徴とする。
この態様によれば、第２スイッチが、第１電極と第２電極とを電気的に接続するか否かを切替可能であるため、第１電極と第２電極とを電気的に接続できない場合と比較して、圧電素子に逆極性電界（圧電体の分極処理時と逆極性の電界）が印加されることを、抑制することができる。
上述した液体吐出装置の一態様において、前記圧電素子は、多結晶体として形成され、分極処理が施されている、ことを特徴とする。
この態様によれば、多結晶体として形成され分極処理が施されていることで逆極性電界に起因する圧電特性の低下や破壊が生じやすい圧電素子に対して、逆極性電界が印加されることを抑制することができる。
上述した液体吐出装置の一態様において、前記第２スイッチは、前記第１電極の電位と、前記第２電極の電位と、の大小関係が変化しないように、前記第１電極及び前記第２電極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。
この態様によれば、圧電素子に印加される電界の極性の逆転が抑制されるため、圧電素子に逆極性電界が印加されることを抑制することができる。
上述した液体吐出装置の一態様において、前記第２電極の電位は、接地電位よりも高い第１電位に設定される、ことを特徴とする。
この態様によれば、第２電極の電位が第１電位に設定されることに起因して逆極性電界が印加されやすい場合であっても、圧電素子に逆極性電界が印加されることを抑制することができる。
上述した液体吐出装置の一態様において、前記第２スイッチは、前記第１電極の電位が前記第２電極の電位よりも低い場合、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する、ことを特徴とする。
この態様によれば、圧電素子に逆極性電界が印加されることを抑制することができる。
上述した液体吐出装置の一態様において、前記第１電極の電位と前記第２電極の電位とを比較する比較部を備え、前記第２スイッチは、前記比較部における比較結果に応じて、前記第１電極及び前記第２電極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。
この態様によれば、圧電素子に逆極性電界が印加されることを抑制することができる。
上述した液体吐出装置の一態様において、第１期間において、前記駆動信号には、前記圧電素子を駆動するための波形が設定され、前記第１スイッチは、前記駆動信号を前記第１電極に供給する状態に設定され、前記第２スイッチは、前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続しない状態に設定され、前記第１期間以外の第２期間において、前記第１スイッチは、前記駆動信号を前記第１電極に供給しない状態に設定され、前記第２スイッチは、前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続する状態に設定される、ことを特徴とする。
この態様によれば、第１期間において、圧電素子に圧電素子を駆動するための波形を有する駆動信号を供給して圧電素子を駆動することができ、第２期間において、圧電素子に逆極性電界が印加されることを抑制することができる。
上述した液体吐出装置の一態様において、前記第２スイッチは、前記第１電極の電位が前記第２電極の電位よりも低い状態が第１時間長に亘って継続する場合、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する、ことを特徴とする。
この態様によれば、圧電素子に過度に長い時間長に亘って逆極性電界が印加されることを抑制することができる。
上述した液体吐出装置の一態様において、第１タイミングにおいて前記第１電極の電位が前記第２電極の電位よりも低いか否かを示す第１信号を、前記第１タイミングから前記第１時間長の後の第２タイミングまで遅延させる遅延部を備え、前記第２スイッチは、前記第２タイミングまで遅延された前記第１信号、及び、前記第２タイミングにおいて前記第１電極の電位が前記第２電極の電位よりも低いか否かを示す第２信号の両方が、前記第１電極の電位が前記第２電極の電位よりも低いことを示す場合、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する、ことを特徴とする。
この態様によれば、圧電素子に過度に長い時間長に亘って逆極性電界が印加されることを抑制することができる。
上述した液体吐出装置の一態様において、前記第２スイッチは、前記第１電極の電位が、前記第２電極の電位に対して低く設定された第２電位よりも低い場合、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する、ことを特徴とする。
この態様によれば、圧電素子に過度に高い逆極性電界が印加されることを抑制することができる。
また、本発明に係る液体吐出装置の一態様は、第１電極、圧電体及び第２電極を有する圧電素子と、前記圧電素子を駆動するための駆動信号が供給される配線と前記第１電極とを電気的に接続するか否かを切替可能な第１スイッチと、を備え、第１期間において、前記駆動信号には、前記圧電素子を駆動するための波形が設定され、前記第１スイッチは、前記配線及び前記第１電極を電気的に接続する状態に設定され、前記第１期間以外の第２期間において、前記駆動信号には、前記第２電極の電位と等しい電位が設定され、前記第１スイッチは、前記配線及び前記第１電極を電気的に接続する状態に設定される、ことを特徴とする。
この態様によれば、第２期間において、第２電極の電位と同電位に設定された駆動信号が第１電極に供給されて、第１電極の電位と第２電極の電位とが同電位に設定されることにより、圧電素子に逆極性電界が印加されることを、抑制することができる。
上述した液体吐出装置の一態様において、薄膜の圧電体を用いた圧電素子を具備し液体を吐出可能な吐出部が、３００dpi以上の密度で配列された液体吐出装置である、ことを特徴とする。
この態様によれば、薄膜の圧電体を用いた圧電素子に逆極性電界が印加されることが抑制され、吐出部が高密度で配列された液体吐出装置が実現される。
なお、高密度とは、１インチ当たりに吐出部が３００個以上並べられた状態を示す。高密度に吐出部を並べたうえで、吐出するための変位量を確保するためには、圧電素子を薄くする必要がある。
なお、高密度とは、１インチ当たりに吐出部が３００個以上並べられた状態を示す。高密度に吐出部を並べたうえで、吐出するための変位量を確保するためには、圧電素子を薄くする必要がある。
また、本発明に係るプリントヘッドの一態様は、第１電極、圧電体及び第２電極を有する圧電素子と、前記圧電素子を駆動するための駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切替可能な第１スイッチと、前記圧電素子と電気的に並列に配置され、前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続するか否かを切替可能な第２スイッチと、を備えることを特徴とする。
この態様によれば、第２スイッチが、第１電極と第２電極とを電気的に接続するか否かを切替可能であるため、第１電極と第２電極とを電気的に接続できない場合と比較して、圧電素子に逆極性電界（圧電体の分極処理時と逆極性の電界）が印加されることを、抑制することができる。
上述したプリントヘッドの一態様において、前記圧電素子は、多結晶体として形成され、分極処理が施されている、ことを特徴とする。
この態様によれば、多結晶体として形成され分極処理が施されていることで逆極性電界に起因する圧電特性の低下や破壊が生じやすい圧電素子に対して、逆極性電界が印加されることを抑制することができる。
上述したプリントヘッドの一態様において、前記第２スイッチは、前記第１電極の電位と、前記第２電極の電位と、の大小関係が変化しないように、前記第１電極及び前記第２電極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。
この態様によれば、圧電素子に印加される電界の極性の逆転が抑制されるため、圧電素子に逆極性電界が印加されることを抑制することができる。
上述したプリントヘッドの一態様において、前記第２電極の電位は、接地電位よりも高い第１電位に設定される、ことを特徴とする。
この態様によれば、第２電極の電位が第１電位に設定されることに起因して逆極性電界が印加されやすい場合であっても、圧電素子に逆極性電界が印加されることを抑制することができる。
上述したプリントヘッドの一態様において、前記第２スイッチは、前記第１電極の電位が前記第２電極の電位よりも低い場合、前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する、ことを特徴とする。
この態様によれば、圧電素子に逆極性電界が印加されることを抑制することができる。
上述したプリントヘッドの一態様において、前記第１電極の電位と前記第２電極の電位とを比較する比較部を備え、前記第２スイッチは、前記比較部における比較結果に応じて、前記第１電極及び前記第２電極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。
この態様によれば、圧電素子に逆極性電界が印加されることを抑制することができる。
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。ただし、各図において、各部の寸法及び縮尺は、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。
＜＜Ａ．第１実施形態＞＞
本実施形態では、インク（「液体」の一例）を吐出して記録用紙ＰP（「媒体」の一例）に画像を形成するインクジェットプリンターを例示して、液体吐出装置を説明する。
本実施形態では、インク（「液体」の一例）を吐出して記録用紙ＰP（「媒体」の一例）に画像を形成するインクジェットプリンターを例示して、液体吐出装置を説明する。
＜＜１．インクジェットプリンターの概要＞＞
図１及び図２を参照しつつ、本実施形態に係るインクジェットプリンター１の構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態に係るインクジェットプリンター１の構成の一例を示す機能ブロック図である。また、図２は、インクジェットプリンター１の概略的な内部構造の一例を示す斜視図である。
図１及び図２を参照しつつ、本実施形態に係るインクジェットプリンター１の構成について説明する。ここで、図１は、本実施形態に係るインクジェットプリンター１の構成の一例を示す機能ブロック図である。また、図２は、インクジェットプリンター１の概略的な内部構造の一例を示す斜視図である。
インクジェットプリンター１には、パーソナルコンピューターやデジタルカメラ等のホストコンピューターから、インクジェットプリンター１が形成すべき画像を示す印刷データＩmgと、インクジェットプリンター１が形成すべき画像の印刷部数を示す部数情報ＣPとが供給される。インクジェットプリンター１は、ホストコンピューターから供給される印刷データＩmgの示す画像を記録用紙ＰPに形成するための印刷処理を実行する。
図１に例示するように、インクジェットプリンター１は、インクを吐出する吐出部Ｄが設けられたヘッドユニットＨU（「プリントヘッド」の一例）を具備するヘッドモジュールＨMと、インクジェットプリンター１の各部を制御する制御部６と、吐出部Ｄを駆動するための駆動信号Ｃomを生成する駆動信号生成回路２（「駆動信号生成部」の一例）と、ヘッドモジュールＨMに対する記録用紙ＰPの相対位置を変化させるための搬送機構７と、インクジェットプリンター１の制御プログラム及びその他の情報を記憶する記憶部５と、を備える。
本実施形態では、図１に例示するように、ヘッドモジュールＨMが、４個のヘッドユニットＨUを備える場合を想定する。
本実施形態では、図１に例示するように、ヘッドモジュールＨMが、４個のヘッドユニットＨUを備える場合を想定する。
本実施形態において、各ヘッドユニットＨUは、Ｍ個の吐出部Ｄを具備する記録ヘッドＨDと、切替回路１０（「切替部」の一例）と、記録ヘッドＨDの各吐出部Ｄに対応して設けられた保護部Ｐと、を備える（本実施形態において、Ｍは、２≦Ｍを満たす自然数）。
以下では、各記録ヘッドＨDに設けられたＭ個の吐出部Ｄの各々を区別するために、順番に、１段、２段、…、Ｍ段と称することがある。また、ｍ段の吐出部Ｄを、吐出部Ｄ[m]と称する場合がある（変数ｍは、１≦ｍ≦Ｍを満たす自然数）。また、インクジェットプリンター１の構成要素や信号等が、吐出部Ｄ[m]の段数ｍに対応するものである場合には、当該構成要素や信号等を表わすための符号に、段数ｍに対応していることを示す添え字[m]を付して表現することがある。例えば、段数ｍの吐出部Ｄ[m]に対応して設けられた保護部Ｐを、Ｐ[m]と表現することがある。
以下では、各記録ヘッドＨDに設けられたＭ個の吐出部Ｄの各々を区別するために、順番に、１段、２段、…、Ｍ段と称することがある。また、ｍ段の吐出部Ｄを、吐出部Ｄ[m]と称する場合がある（変数ｍは、１≦ｍ≦Ｍを満たす自然数）。また、インクジェットプリンター１の構成要素や信号等が、吐出部Ｄ[m]の段数ｍに対応するものである場合には、当該構成要素や信号等を表わすための符号に、段数ｍに対応していることを示す添え字[m]を付して表現することがある。例えば、段数ｍの吐出部Ｄ[m]に対応して設けられた保護部Ｐを、Ｐ[m]と表現することがある。
切替回路１０は、駆動信号生成回路２から出力される駆動信号Ｃomを各吐出部Ｄに供給するか否かを切り替える。保護部Ｐは、各吐出部Ｄに設けられた圧電素子ＰZ（圧電素子ＰZについては、図３Ａを参照）の上部電極Ｚuと下部電極Ｚdとを、電気的に接続するか否かを切り替える。
本実施形態では、一例として、インクジェットプリンター１が、シリアルプリンターである場合を想定する。具体的には、インクジェットプリンター１は、副走査方向に記録用紙ＰPを搬送し主走査方向にヘッドモジュールＨMを移動させつつ、吐出部Ｄからインクを吐出することで、印刷処理を実行する。本実施形態では、図２に示すように、＋Ｙ方向及びその反対の－Ｙ方向（以下、＋Ｙ方向及び－Ｙ方向を「Ｙ軸方向」と総称する）が主走査方向であり、＋Ｘ方向（以下、＋Ｘ方向及びその反対の－Ｘ方向を「Ｘ軸方向」と総称する）が副走査方向であることとする。
図２に例示するように、本実施形態に係るインクジェットプリンター１は、筐体２００と、筐体２００内をＹ軸方向に往復動可能でありヘッドモジュールＨMを搭載するキャリッジ１００と、を備える。
搬送機構７は、印刷処理が実行される場合に、キャリッジ１００をＹ軸方向に往復動させるとともに、記録用紙ＰPを＋Ｘ方向に搬送することで、記録用紙ＰPのヘッドモジュールＨMに対する相対位置を変化させ、記録用紙ＰPの全体に対してインクが着弾することを可能とする。
搬送機構７は、図１に示すように、キャリッジ１００をＹ軸方向に往復動するための駆動源となる搬送モーター７１と、搬送モーター７１を駆動するためのモータードライバー７２と、記録用紙ＰPを搬送するための駆動源となる給紙モーター７３と、給紙モーター７３を駆動するためのモータードライバー７４と、を具備する。また、搬送機構７は、図２に示すように、Ｙ軸方向に延在するキャリッジガイド軸７６と、搬送モーター７１により回転駆動されるプーリー７１１と回転自在なプーリー７１２との間に掛け渡されＹ軸方向に延在するタイミングベルト７１０と、を具備する。キャリッジ１００は、キャリッジガイド軸７６によりＹ軸方向に往復自在に支持されるとともに、固定具１０１を介してタイミングベルト７１０の所定箇所に固定されている。このため、搬送機構７は、搬送モーター７１によりプーリー７１１を回転駆動させることで、キャリッジ１００に搭載されたヘッドモジュールＨMを、キャリッジガイド軸７６に沿ってＹ軸方向に移動させることができる。
また、図２に示すように、搬送機構７は、キャリッジ１００の下側すなわち－Ｚ方向（以下、－Ｚ方向及びその反対の＋Ｚ方向を「Ｚ軸方向」と総称する）に設けられたプラテン７５と、給紙モーター７３の駆動に応じて回転し記録用紙ＰPを１枚ずつプラテン７５上に供給するための給紙ローラー（図示省略）と、給紙モーター７３の駆動に応じて回転しプラテン７５上の記録用紙ＰPを排紙口へと搬送する排紙ローラー７３０と、を備える。このため、搬送機構７は、プラテン７５上において記録用紙ＰPを－Ｘ方向（上流側）から＋Ｘ方向（下流側）へと搬送することができる。
搬送機構７は、図１に示すように、キャリッジ１００をＹ軸方向に往復動するための駆動源となる搬送モーター７１と、搬送モーター７１を駆動するためのモータードライバー７２と、記録用紙ＰPを搬送するための駆動源となる給紙モーター７３と、給紙モーター７３を駆動するためのモータードライバー７４と、を具備する。また、搬送機構７は、図２に示すように、Ｙ軸方向に延在するキャリッジガイド軸７６と、搬送モーター７１により回転駆動されるプーリー７１１と回転自在なプーリー７１２との間に掛け渡されＹ軸方向に延在するタイミングベルト７１０と、を具備する。キャリッジ１００は、キャリッジガイド軸７６によりＹ軸方向に往復自在に支持されるとともに、固定具１０１を介してタイミングベルト７１０の所定箇所に固定されている。このため、搬送機構７は、搬送モーター７１によりプーリー７１１を回転駆動させることで、キャリッジ１００に搭載されたヘッドモジュールＨMを、キャリッジガイド軸７６に沿ってＹ軸方向に移動させることができる。
また、図２に示すように、搬送機構７は、キャリッジ１００の下側すなわち－Ｚ方向（以下、－Ｚ方向及びその反対の＋Ｚ方向を「Ｚ軸方向」と総称する）に設けられたプラテン７５と、給紙モーター７３の駆動に応じて回転し記録用紙ＰPを１枚ずつプラテン７５上に供給するための給紙ローラー（図示省略）と、給紙モーター７３の駆動に応じて回転しプラテン７５上の記録用紙ＰPを排紙口へと搬送する排紙ローラー７３０と、を備える。このため、搬送機構７は、プラテン７５上において記録用紙ＰPを－Ｘ方向（上流側）から＋Ｘ方向（下流側）へと搬送することができる。
本実施形態では、図２に例示するように、シアン（ＣＹ）、マゼンタ（ＭＧ）、イエロー（ＹＬ）、及び、ブラック（ＢＫ）の、４色（ＣＭＹＫ）のインクと１対１に対応する４個のインクカートリッジ３１がキャリッジ１００に格納されている場合を想定する。なお、図２は一例に過ぎず、インクカートリッジ３１は、キャリッジ１００の外部に設けられるものであってもよい。
また、本実施形態では、４個のヘッドユニットＨUと、４個のインクカートリッジ３１とが、１対１に対応して設けられる。そして、各吐出部Ｄは、当該吐出部Ｄが設けられたヘッドユニットＨUに対応するインクカートリッジ３１からインクの供給を受ける。これにより、各吐出部Ｄは、供給されたインクを内部に充填し、充填したインクをノズルＮから吐出することができる。つまり、ヘッドモジュールＨMが具備する合計４Ｍ個の吐出部Ｄは、全体としてＣＭＹＫの４色のインクを吐出することができる。
また、本実施形態では、４個のヘッドユニットＨUと、４個のインクカートリッジ３１とが、１対１に対応して設けられる。そして、各吐出部Ｄは、当該吐出部Ｄが設けられたヘッドユニットＨUに対応するインクカートリッジ３１からインクの供給を受ける。これにより、各吐出部Ｄは、供給されたインクを内部に充填し、充填したインクをノズルＮから吐出することができる。つまり、ヘッドモジュールＨMが具備する合計４Ｍ個の吐出部Ｄは、全体としてＣＭＹＫの４色のインクを吐出することができる。
記憶部５は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性のメモリーと、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、または、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）等の不揮発性メモリーと、を含んで構成され、ホストコンピューターから供給される印刷データＩmg、及び、インクジェットプリンター１の制御プログラム等の各種情報を記憶する。
制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んで構成される。但し、制御部６は、ＣＰＵの代わりに、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等のプログラマブルロジックデバイスを備えていてもよい。
制御部６は、制御部６に設けられたＣＰＵが、記憶部５に記憶されている制御プログラムを実行して当該制御プログラムに従って動作することにより、インクジェットプリンター１の各部を制御する。
具体的には、制御部６は、ヘッドモジュールＨMを制御するための印刷信号ＳＩと、駆動信号生成回路２を制御するための波形指定信号ｄComと、搬送機構７を制御するための信号と、印刷中の期間であるか否かを示す印刷判定信号ＰTと、を生成する。
ここで、波形指定信号ｄComとは、駆動信号Ｃomの波形を規定するデジタルの信号である。また、駆動信号Ｃomとは、吐出部Ｄを駆動するためのアナログの信号である。駆動信号生成回路２は、ＤＡ変換回路を含み、波形指定信号ｄComが規定する波形を有する駆動信号Ｃomを生成する。なお、本実施形態では、駆動信号Ｃomが、駆動信号Ｃom-Aと駆動信号Ｃom-Bとを含む場合を想定する。
また、印刷信号ＳＩとは、吐出部Ｄの動作の種類を指定するためのデジタルの信号である。具体的には、印刷信号ＳＩは、吐出部Ｄに対して駆動信号Ｃomを供給するか否かを指定することで、吐出部Ｄの動作の種類を指定する。ここで、吐出部Ｄの動作の種類の指定とは、例えば、吐出部Ｄを駆動するか否かを指定したり、吐出部Ｄを駆動した際に当該吐出部Ｄからインクが吐出されるか否かを指定したり、また、吐出部Ｄを駆動した際に当該吐出部Ｄから吐出されるインク量を指定したりすることである。
具体的には、制御部６は、ヘッドモジュールＨMを制御するための印刷信号ＳＩと、駆動信号生成回路２を制御するための波形指定信号ｄComと、搬送機構７を制御するための信号と、印刷中の期間であるか否かを示す印刷判定信号ＰTと、を生成する。
ここで、波形指定信号ｄComとは、駆動信号Ｃomの波形を規定するデジタルの信号である。また、駆動信号Ｃomとは、吐出部Ｄを駆動するためのアナログの信号である。駆動信号生成回路２は、ＤＡ変換回路を含み、波形指定信号ｄComが規定する波形を有する駆動信号Ｃomを生成する。なお、本実施形態では、駆動信号Ｃomが、駆動信号Ｃom-Aと駆動信号Ｃom-Bとを含む場合を想定する。
また、印刷信号ＳＩとは、吐出部Ｄの動作の種類を指定するためのデジタルの信号である。具体的には、印刷信号ＳＩは、吐出部Ｄに対して駆動信号Ｃomを供給するか否かを指定することで、吐出部Ｄの動作の種類を指定する。ここで、吐出部Ｄの動作の種類の指定とは、例えば、吐出部Ｄを駆動するか否かを指定したり、吐出部Ｄを駆動した際に当該吐出部Ｄからインクが吐出されるか否かを指定したり、また、吐出部Ｄを駆動した際に当該吐出部Ｄから吐出されるインク量を指定したりすることである。
印刷処理が実行される場合、制御部６は、まず、ホストコンピューターから供給される印刷データＩmgを、記憶部５に記憶させる。次に、制御部６は、記憶部５に記憶されている印刷データＩmg等の各種データに基づいて、印刷信号ＳＩ、波形指定信号ｄCom、及び、搬送機構７を制御するための信号等の各種制御信号を生成する。そして、制御部６は、各種制御信号と、記憶部５に記憶されている各種データに基づいて、ヘッドモジュールＨMに対する記録用紙ＰPの相対位置を変化させるように搬送機構７を制御しつつ、吐出部Ｄが駆動されるようにヘッドモジュールＨMを制御する。これにより、制御部６は、吐出部Ｄからのインクの吐出の有無、インクの吐出量、及び、インクの吐出タイミング等を調整し、印刷データＩmgに対応する画像を記録用紙ＰPに形成する印刷処理の実行を制御する。
なお、印刷データＩmgの示す１枚の画像を形成するために実行される、１または複数回の印刷処理を、印刷タスクと称する。また、印刷データＩmgの示す画像を、部数情報ＣPに対応する部数だけ形成するために実行される、１または複数回の印刷タスクを、印刷ジョブと称する。
本実施形態において、制御部６は、例えば、印刷ジョブの開始から終了までの期間を印刷中の期間と判定し、印刷判定信号ＰTを、印刷中の期間においてローレベルに設定し、印刷中の期間以外の期間においてハイレベルに設定する。印刷中の期間以外の期間は、例えば、ユーザーからの印刷実行指示を待つ待機中の期間等である。
印刷判定信号ＰTは、例えば、印刷データＩmg及び部数情報ＣPに基づいて生成される。印刷判定信号ＰTの生成方法は特に限定されず、印刷データＩmg、部数情報ＣP、印刷信号ＳＩ、波形指定信号ｄCom、ラッチ信号ＬAT（ラッチ信号ＬATについては、図６を参照）等の信号を、適宜用いて生成すればよい。
本実施形態において、制御部６は、例えば、印刷ジョブの開始から終了までの期間を印刷中の期間と判定し、印刷判定信号ＰTを、印刷中の期間においてローレベルに設定し、印刷中の期間以外の期間においてハイレベルに設定する。印刷中の期間以外の期間は、例えば、ユーザーからの印刷実行指示を待つ待機中の期間等である。
印刷判定信号ＰTは、例えば、印刷データＩmg及び部数情報ＣPに基づいて生成される。印刷判定信号ＰTの生成方法は特に限定されず、印刷データＩmg、部数情報ＣP、印刷信号ＳＩ、波形指定信号ｄCom、ラッチ信号ＬAT（ラッチ信号ＬATについては、図６を参照）等の信号を、適宜用いて生成すればよい。
＜＜２．記録ヘッド及び吐出部の概要＞＞
図３Ａ乃至図５を参照しつつ、記録ヘッドＨDと、記録ヘッドＨDに設けられる吐出部Ｄについて説明する。
図３Ａ乃至図５を参照しつつ、記録ヘッドＨDと、記録ヘッドＨDに設けられる吐出部Ｄについて説明する。
図３Ａは、吐出部Ｄを含むように記録ヘッドＨDを切断した、記録ヘッドＨDの概略的な一部断面図である。
図３Ａに示すように、吐出部Ｄは、圧電素子ＰZと、内部にインクが充填されたキャビティ３２０（「圧力室」の一例）と、キャビティ３２０に連通するノズルＮと、振動板３１０と、を備える。
キャビティ３２０は、キャビティプレート３４０と、ノズルＮが形成されたノズルプレート３３０と、振動板３１０と、により区画される空間である。キャビティ３２０は、インク供給口３６０を介してリザーバ３５０と連通している。リザーバ３５０は、インク取入口３７０を介して、当該吐出部Ｄに対応するインクカートリッジ３１と連通している。
圧電素子ＰZは、上部電極Ｚuと、下部電極Ｚdと、上部電極Ｚu及び下部電極Ｚdの間に設けられた圧電体Ｚmと、を有する。そして、下部電極Ｚdが電位ＶBSに設定された給電線ＬHd（図６参照）に電気的に接続され、上部電極Ｚuに駆動信号Ｃomが供給されることで、上部電極Ｚu及び下部電極Ｚdの間に電圧が印加されると、当該印加された電圧に応じて圧電素子ＰZが＋Ｚ方向または－Ｚ方向に変位し、その結果、圧電素子ＰZが振動する。なお、本実施形態では、圧電素子ＰZとして、図３Ａに示すような、圧電体Ｚmが一対の上部電極Ｚuと下部電極Ｚdとの間に設けられた構造を有するユニモルフ（モノモルフ）型を採用する。
キャビティプレート３４０の上面開口部には、振動板３１０が設置される。振動板３１０には、下部電極Ｚdが接合されている。このため、圧電素子ＰZが駆動信号Ｃomにより駆動されて振動すると、振動板３１０も振動する。そして、振動板３１０の振動によりキャビティ３２０の容積が変化し、キャビティ３２０内に充填されたインクがノズルＮより吐出される。インクの吐出によりキャビティ３２０内のインクが減少した場合、リザーバ３５０からインクが供給される。
図３Ａに示すように、吐出部Ｄは、圧電素子ＰZと、内部にインクが充填されたキャビティ３２０（「圧力室」の一例）と、キャビティ３２０に連通するノズルＮと、振動板３１０と、を備える。
キャビティ３２０は、キャビティプレート３４０と、ノズルＮが形成されたノズルプレート３３０と、振動板３１０と、により区画される空間である。キャビティ３２０は、インク供給口３６０を介してリザーバ３５０と連通している。リザーバ３５０は、インク取入口３７０を介して、当該吐出部Ｄに対応するインクカートリッジ３１と連通している。
圧電素子ＰZは、上部電極Ｚuと、下部電極Ｚdと、上部電極Ｚu及び下部電極Ｚdの間に設けられた圧電体Ｚmと、を有する。そして、下部電極Ｚdが電位ＶBSに設定された給電線ＬHd（図６参照）に電気的に接続され、上部電極Ｚuに駆動信号Ｃomが供給されることで、上部電極Ｚu及び下部電極Ｚdの間に電圧が印加されると、当該印加された電圧に応じて圧電素子ＰZが＋Ｚ方向または－Ｚ方向に変位し、その結果、圧電素子ＰZが振動する。なお、本実施形態では、圧電素子ＰZとして、図３Ａに示すような、圧電体Ｚmが一対の上部電極Ｚuと下部電極Ｚdとの間に設けられた構造を有するユニモルフ（モノモルフ）型を採用する。
キャビティプレート３４０の上面開口部には、振動板３１０が設置される。振動板３１０には、下部電極Ｚdが接合されている。このため、圧電素子ＰZが駆動信号Ｃomにより駆動されて振動すると、振動板３１０も振動する。そして、振動板３１０の振動によりキャビティ３２０の容積が変化し、キャビティ３２０内に充填されたインクがノズルＮより吐出される。インクの吐出によりキャビティ３２０内のインクが減少した場合、リザーバ３５０からインクが供給される。
図３Ｂは、吐出部Ｄにおけるインクの吐出動作の一例を説明するための説明図である。図３Ｂに例示するように、制御部６は、Phase-1の状態において、吐出部Ｄが備える圧電素子ＰZに対して供給される駆動信号Ｃomの電位を変化させることで、当該圧電素子ＰZが＋Ｚ方向に変位するような歪を発生させ、当該吐出部Ｄの振動板３１０を＋Ｚ方向に撓ませる。これにより、図３Ｂに示すPhase-2の状態のように、Phase-1の状態と比較して、当該吐出部Ｄのキャビティ３２０の容積が拡大する。次に、制御部６は、駆動信号Ｃomの示す電位を変化させることで、当該圧電素子ＰZが－Ｚ方向に変位するような歪を発生させ、当該吐出部Ｄの振動板３１０を－Ｚ方向に撓ませる。これにより、図３Ｂに示すPhase-3の状態のように、キャビティ３２０の容積が急激に収縮し、キャビティ３２０を満たすインクの一部が、このキャビティ３２０に連通しているノズルＮからインク滴として吐出される。
吐出部Ｄが備える圧電素子ＰZに用いられる圧電体Ｚmは、厚さが例えば５μm以下（より具体的には例えば１．０μm以上１．５μm以下）の薄膜であることが好ましい。圧電体Ｚmを薄くすることで、所定の印加電圧に対する圧電素子ＰZの変位量を大きくすることができるからである。薄膜の圧電体Ｚmを用いた圧電素子ＰZは、量産性を高めるとともに小型化する観点から、微小電気機械システム（MEMS）技術により製造されることが多い。MEMS技術により、高いノズル密度（３００dpi以上）で多く（６００Unit以上）の吐出部Ｄを備えた記録ヘッドＨDを製造することができる。
図４Ａ乃至図４Ｅは、圧電体Ｚmの一部断面図である。以下、図４Ａ乃至図４Ｅを参照しつつ、圧電体Ｚmについて説明する。なお、図４Ａ乃至図４Ｅでは、圧電体Ｚmが取り付けられた吐出部Ｄが記録ヘッドＨDに設けられた場合に、＋Ｗ方向と＋Ｚ方向とが一致する場合を想定する。また、以下の説明では、＋Ｗ方向と、＋Ｗ方向の反対の方向である－Ｗ方向とを、Ｗ軸方向と総称する場合がある。
圧電体Ｚmは、単結晶体として形成することは困難であるため、強誘電体の微結晶の集合である多結晶体として形成される。例えば、圧電体Ｚmは、図４Ａに示すように、圧電体Ｚmの製造時である時刻ｔ1において、強誘電体の微結晶Ｋの集合として形成される。
なお、製造時においては、個々の微結晶の自発分極の方向が自然発生的にばらばらな方向を向いているため、圧電体Ｚmの圧電特性は発現しない。例えば、図４Ａに示すように、時刻ｔ1において、圧電体Ｚmの有する複数の微結晶Ｋのうち、微結晶Ｋ[1]の分極方向Ｂ[1]と、微結晶Ｋ[2]の分極方向Ｂ[2]とは、異なる方向となる。
そこで、圧電体Ｚmがインクジェットプリンター１に組み込まれる前に、圧電体Ｚmに所定の直流電界を印加して分極方向を揃える分極処理(poling）が行われる。分極処理により、圧電体Ｚmの圧電特性が発現する。
以下、圧電体Ｚmに印加される電界として、分極処理時と同極性の電界を、同極性電界と称し、分極処理時と逆極性の電界を、逆極性電界と称することがある。本実施形態では、圧電素子ＰZの上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも高い場合、圧電体Ｚmに同極性電界が印加される態様、すなわち、圧電素子ＰZの上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低い場合、圧電体Ｚmに逆極性電界が印加される態様、を例示する。
例えば、図４Ｂに示すように、圧電体Ｚmの製造時のうち時刻ｔ1よりも後の時刻である時刻ｔ2において、圧電体Ｚmに対して同極性電界ＥF1を印加して分極処理を施す場合、圧電体Ｚmの有する各微結晶Ｋの分極方向Ｂは、同極性電界ＥF1と同じ方向、すなわち、－Ｗ方向を向くことになる。具体的には、時刻ｔ2において、微結晶Ｋ[1]の分極方向Ｂ[1]と、微結晶Ｋ[2]の分極方向Ｂ[2]とは、共に、－Ｗ方向に揃う。
なお、圧電体Ｚmに分極処理を施す場合、圧電体ＺmのＷ軸方向の厚みｄＷが変化する場合がある。例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、圧電体Ｚmに分極処理を施した後の時刻ｔ2における圧電体Ｚmの厚みｄＷは、圧電体Ｚmに分極処理を施す前の時刻ｔ1における圧電体Ｚmの厚みｄＷよりも、厚くなる場合がある。換言すれば、圧電体Ｚmは、分極処理を施すことにより、Ｗ軸方向に引き伸ばされる場合がある。このため、圧電体Ｚmには、当該圧電体Ｚmに対する分極処理が施された後に、圧電体Ｚmの有する複数の微結晶Ｋの間に存在する応力が不均一となることになる。よって、圧電体Ｚmには、当該圧電体Ｚmに対する分極処理が施された後に、圧電体Ｚm有する複数の微結晶Ｋの間において、応力が集中する応力集中領域Ａrが存在することになる。
圧電体Ｚmは、単結晶体として形成することは困難であるため、強誘電体の微結晶の集合である多結晶体として形成される。例えば、圧電体Ｚmは、図４Ａに示すように、圧電体Ｚmの製造時である時刻ｔ1において、強誘電体の微結晶Ｋの集合として形成される。
なお、製造時においては、個々の微結晶の自発分極の方向が自然発生的にばらばらな方向を向いているため、圧電体Ｚmの圧電特性は発現しない。例えば、図４Ａに示すように、時刻ｔ1において、圧電体Ｚmの有する複数の微結晶Ｋのうち、微結晶Ｋ[1]の分極方向Ｂ[1]と、微結晶Ｋ[2]の分極方向Ｂ[2]とは、異なる方向となる。
そこで、圧電体Ｚmがインクジェットプリンター１に組み込まれる前に、圧電体Ｚmに所定の直流電界を印加して分極方向を揃える分極処理(poling）が行われる。分極処理により、圧電体Ｚmの圧電特性が発現する。
以下、圧電体Ｚmに印加される電界として、分極処理時と同極性の電界を、同極性電界と称し、分極処理時と逆極性の電界を、逆極性電界と称することがある。本実施形態では、圧電素子ＰZの上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも高い場合、圧電体Ｚmに同極性電界が印加される態様、すなわち、圧電素子ＰZの上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低い場合、圧電体Ｚmに逆極性電界が印加される態様、を例示する。
例えば、図４Ｂに示すように、圧電体Ｚmの製造時のうち時刻ｔ1よりも後の時刻である時刻ｔ2において、圧電体Ｚmに対して同極性電界ＥF1を印加して分極処理を施す場合、圧電体Ｚmの有する各微結晶Ｋの分極方向Ｂは、同極性電界ＥF1と同じ方向、すなわち、－Ｗ方向を向くことになる。具体的には、時刻ｔ2において、微結晶Ｋ[1]の分極方向Ｂ[1]と、微結晶Ｋ[2]の分極方向Ｂ[2]とは、共に、－Ｗ方向に揃う。
なお、圧電体Ｚmに分極処理を施す場合、圧電体ＺmのＷ軸方向の厚みｄＷが変化する場合がある。例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、圧電体Ｚmに分極処理を施した後の時刻ｔ2における圧電体Ｚmの厚みｄＷは、圧電体Ｚmに分極処理を施す前の時刻ｔ1における圧電体Ｚmの厚みｄＷよりも、厚くなる場合がある。換言すれば、圧電体Ｚmは、分極処理を施すことにより、Ｗ軸方向に引き伸ばされる場合がある。このため、圧電体Ｚmには、当該圧電体Ｚmに対する分極処理が施された後に、圧電体Ｚmの有する複数の微結晶Ｋの間に存在する応力が不均一となることになる。よって、圧電体Ｚmには、当該圧電体Ｚmに対する分極処理が施された後に、圧電体Ｚm有する複数の微結晶Ｋの間において、応力が集中する応力集中領域Ａrが存在することになる。
圧電素子ＰZの駆動時において、圧電体Ｚmに逆極性電界が印加されると、分極処理によって揃えられた分極方向が乱れる。例えば、図４Ｃに示すように、時刻ｔ2よりも後の時刻である時刻ｔ3において、圧電体Ｚmに＋Ｗ方向を向いた逆極性電界ＥF2が印加されると、圧電体Ｚmの有する複数の微結晶Ｋのうち、少なくとも一部の微結晶Ｋの分極方向Ｂが、時刻ｔ1における分極方向Ｂである－Ｗ方向とは異なる方向に変化する。例えば、図４Ｃでは、微結晶Ｋ[1]の分極方向Ｂ[1]が、－Ｗ方向とは異なる方向に変化する場合を例示している。なお、圧電体Ｚmに逆極性電界ＥF2が印加された場合であっても、圧電体Ｚmの有する複数の微結晶Ｋの中には、分極方向Ｂが、時刻ｔ1における分極方向Ｂである－Ｗ方向から変化しない微結晶Ｋも存在すると考えられる。例えば、図４Ｃでは、微結晶Ｋ[2]の分極方向Ｂ[2]が、－Ｗ方向と同一の方向を維持する場合を例示している。すなわち、図４Ｃに例示する場合において、微結晶Ｋ[1]の分極方向Ｂ[1]と、微結晶Ｋ[2]の分極方向Ｂ[2]とは異なる方向を向くことになる。そして、このような分極方向Ｂの乱れは、例えば、応力集中領域Ａrにおける応力の集中の程度を高める場合がある。また、このような分極方向Ｂの乱れは、圧電特性を低下させるため、圧電素子ＰZの動作不良を引き起こすおそれがある。
なお、圧電体Ｚmは、多結晶体であるため、製造過程や分極処理の過程において、圧電体Ｚmの内部に部分的な応力集中等が生じると、圧電体Ｚmの内部に潜在的な微小クラックが発生する。例えば、図４Ｄに示すように、時刻ｔ3よりも後の時刻である時刻ｔ4において、応力集中領域Ａr等に微小クラックＣrが発生する。なお、図４Ｄでは、応力集中領域Ａr1において微小クラックＣr1が発生し、応力集中領域Ａr2において微小クラックＣr2が発生する場合を例示している。
そして、逆極性電界の印加は、圧電体Ｚmの分極方向を乱すことに止まらず、分極方向の変化の仕方が微結晶ごとに異なることに起因して、微少クラックを成長させることがある。例えば、図４Ｅでは、時刻ｔ4よりも後の時刻である時刻ｔ5において、応力集中領域Ａr1において生じた微小クラックＣr1と、応力集中領域Ａr2において生じた微小クラックＣr2とが成長し、その結果として、微小クラックＣr1と微小クラックＣr2とが結合する場合を例示している。
また、駆動信号Ｃomによる圧電体Ｚmの振動に起因して、圧電体Ｚmに生じた微小クラックＣrが成長することがある。そして、微小クラックＣrの成長は、圧電体Ｚmの破壊を引き起こすおそれがある。特に、薄膜の圧電体Ｚmにおいては、成長したクラックが厚さ方向に貫通しやすい。例えば、図４Ｅに例示するように、時刻ｔ5において、微小クラックＣr1及び微小クラックＣr2が結合して成長した微小クラックＣrが、圧電体ＺmをＷ軸方向に貫通する場合を例示している。そして、微小クラックＣrが圧電体Ｚmを厚さ方向に貫通すると、上部電極Ｚuと下部電極Ｚdとの間の電気的な短絡が生じ、圧電素子ＰZの機能が損なわれる。
なお、圧電体Ｚmは、多結晶体であるため、製造過程や分極処理の過程において、圧電体Ｚmの内部に部分的な応力集中等が生じると、圧電体Ｚmの内部に潜在的な微小クラックが発生する。例えば、図４Ｄに示すように、時刻ｔ3よりも後の時刻である時刻ｔ4において、応力集中領域Ａr等に微小クラックＣrが発生する。なお、図４Ｄでは、応力集中領域Ａr1において微小クラックＣr1が発生し、応力集中領域Ａr2において微小クラックＣr2が発生する場合を例示している。
そして、逆極性電界の印加は、圧電体Ｚmの分極方向を乱すことに止まらず、分極方向の変化の仕方が微結晶ごとに異なることに起因して、微少クラックを成長させることがある。例えば、図４Ｅでは、時刻ｔ4よりも後の時刻である時刻ｔ5において、応力集中領域Ａr1において生じた微小クラックＣr1と、応力集中領域Ａr2において生じた微小クラックＣr2とが成長し、その結果として、微小クラックＣr1と微小クラックＣr2とが結合する場合を例示している。
また、駆動信号Ｃomによる圧電体Ｚmの振動に起因して、圧電体Ｚmに生じた微小クラックＣrが成長することがある。そして、微小クラックＣrの成長は、圧電体Ｚmの破壊を引き起こすおそれがある。特に、薄膜の圧電体Ｚmにおいては、成長したクラックが厚さ方向に貫通しやすい。例えば、図４Ｅに例示するように、時刻ｔ5において、微小クラックＣr1及び微小クラックＣr2が結合して成長した微小クラックＣrが、圧電体ＺmをＷ軸方向に貫通する場合を例示している。そして、微小クラックＣrが圧電体Ｚmを厚さ方向に貫通すると、上部電極Ｚuと下部電極Ｚdとの間の電気的な短絡が生じ、圧電素子ＰZの機能が損なわれる。
このように、逆極性電界の印加は、圧電体Ｚmの分極方向を乱して圧電特性を低下させることがあり、また、圧電体Ｚmを破壊させることがある。よって、圧電素子ＰZに対する逆極性電界の印加、特に、長時間の印加または高電界の印加は、抑制されることが好ましい。
このため、上部電極Ｚuに供給される駆動信号Ｃom-A及びＣom-Bの波形は、圧電素子ＰZに同極性電界を印加するように設定される。なお、短時間及び低電界であれば、圧電素子ＰZへの逆極性電界の印加は許容される。
例えば、駆動信号Ｃom-A及びＣom-Bの波形は、単位印刷期間Ｔuの一部の期間において、逆極性電界を印加するものであってもよい。具体的には、駆動信号Ｃom-Aが有する波形ＰXの最低電位ＶLXの近傍に対応する期間において、逆極性電界が印加されてもよい（単位印刷期間Ｔu、波形ＰX及び最低電位ＶLXについては、図８を参照）。
許容される逆極性電界の印加の程度（時間長または強さ）は、例えば実験により確認することができ、このような実験に基づいて、駆動信号Ｃom-A及びＣom-Bの適切な波形を設定することができる。
このため、上部電極Ｚuに供給される駆動信号Ｃom-A及びＣom-Bの波形は、圧電素子ＰZに同極性電界を印加するように設定される。なお、短時間及び低電界であれば、圧電素子ＰZへの逆極性電界の印加は許容される。
例えば、駆動信号Ｃom-A及びＣom-Bの波形は、単位印刷期間Ｔuの一部の期間において、逆極性電界を印加するものであってもよい。具体的には、駆動信号Ｃom-Aが有する波形ＰXの最低電位ＶLXの近傍に対応する期間において、逆極性電界が印加されてもよい（単位印刷期間Ｔu、波形ＰX及び最低電位ＶLXについては、図８を参照）。
許容される逆極性電界の印加の程度（時間長または強さ）は、例えば実験により確認することができ、このような実験に基づいて、駆動信号Ｃom-A及びＣom-Bの適切な波形を設定することができる。
圧電素子ＰZの下部電極Ｚdの電位は、上述のように、電位ＶBS（「第１電位」の一例）に設定されている（下部電極Ｚdに、電位ＶBSが印加されている）。本実施形態において、電位ＶBSは、接地電位よりも高い所定電位に設定されている。下部電極Ｚdへの電位ＶBSの印加は、上部電極Ｚuと下部電極Ｚdとの間でのリーク電流を抑制するための技術として有効であり、リーク電流が生じやすい薄膜の圧電体Ｚmを用いた圧電素子ＰZにおいて、特に有効である。また、下部電極Ｚdへの電位ＶBSの印加は、圧電素子ＰZの動電変換特性にて動電変換関係がリニアに近い領域である最適変位領域において動作させるための技術としても有効である。
他方、下部電極Ｚdへの電位ＶBSの印加は、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低い状態、すなわち圧電素子ＰZに逆極性電界が印加される状態を生じさせやすい。
なお、電位ＶBSは、一定であることが理想的であるが、実際には、インクジェットプリンター１が備える配線に供給される各種の信号からの影響や、電磁波による外乱等に起因して、変動する（揺らぐ）ことがある。電位ＶBSの揺らぎに起因して、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低くなることもあり得る。
なお、電位ＶBSは、一定であることが理想的であるが、実際には、インクジェットプリンター１が備える配線に供給される各種の信号からの影響や、電磁波による外乱等に起因して、変動する（揺らぐ）ことがある。電位ＶBSの揺らぎに起因して、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低くなることもあり得る。
図５は、＋Ｚ方向または－Ｚ方向からインクジェットプリンター１を平面視した場合の、ヘッドモジュールＨMが具備する４個の記録ヘッドＨDと、当該４個の記録ヘッドＨDに設けられた合計４Ｍ個のノズルＮの配置の一例を説明するための説明図である。
図５に示すように、ヘッドモジュールＨMに設けられた各記録ヘッドＨDには、ノズル列Ｌnが設けられる。ここで、ノズル列Ｌnとは、所定方向に列状に延在するように設けられた複数のノズルＮである。本実施形態では、各ノズル列Ｌnが、Ｍ個のノズルＮをＸ軸方向に列状に延在するように配置して構成される場合を想定する。
以下では、図５に示すように、ヘッドモジュールＨMに設けられる４列のノズル列Ｌnを、ノズル列Ｌn-BK、Ｌn-CY、Ｌn-MG、Ｌn-YLと称する。ここで、ノズル列Ｌn-BKは、ブラックのインクを吐出する吐出部ＤのノズルＮを配列したノズル列Ｌnであり、ノズル列Ｌn-CYは、シアンのインクを吐出する吐出部ＤのノズルＮを配列したノズル列Ｌnであり、ノズル列Ｌn-MGは、マゼンタのインクを吐出する吐出部ＤのノズルＮを配列したノズル列Ｌnであり、ノズル列Ｌn-YLは、イエローのインクを吐出する吐出部ＤのノズルＮを配列したノズル列Ｌnである。
なお、図５は一例であり、各ノズル列Ｌnに属するＭ個のノズルＮは、ノズル列Ｌnの延在する方向と交差する方向に所定の幅を有して配置されていてもよい。つまり、各ノズル列Ｌnにおいて、＋Ｘ側から偶数番目のノズルＮと奇数番目のノズルＮのＹ軸方向の位置が相違するように、各ノズル列Ｌnに属するＭ個のノズルＮが例えば千鳥状に配置されてもよい。また、各ノズル列ＬnはＸ軸方向とは異なる方向に延在してもよい。また、本実施形態では、各記録ヘッドＨDに設けられるノズル列Ｌnの列数が「１」である場合を例示しているが、各記録ヘッドＨDには、２列以上のノズル列Ｌnが設けられてもよい。
図５に示すように、ヘッドモジュールＨMに設けられた各記録ヘッドＨDには、ノズル列Ｌnが設けられる。ここで、ノズル列Ｌnとは、所定方向に列状に延在するように設けられた複数のノズルＮである。本実施形態では、各ノズル列Ｌnが、Ｍ個のノズルＮをＸ軸方向に列状に延在するように配置して構成される場合を想定する。
以下では、図５に示すように、ヘッドモジュールＨMに設けられる４列のノズル列Ｌnを、ノズル列Ｌn-BK、Ｌn-CY、Ｌn-MG、Ｌn-YLと称する。ここで、ノズル列Ｌn-BKは、ブラックのインクを吐出する吐出部ＤのノズルＮを配列したノズル列Ｌnであり、ノズル列Ｌn-CYは、シアンのインクを吐出する吐出部ＤのノズルＮを配列したノズル列Ｌnであり、ノズル列Ｌn-MGは、マゼンタのインクを吐出する吐出部ＤのノズルＮを配列したノズル列Ｌnであり、ノズル列Ｌn-YLは、イエローのインクを吐出する吐出部ＤのノズルＮを配列したノズル列Ｌnである。
なお、図５は一例であり、各ノズル列Ｌnに属するＭ個のノズルＮは、ノズル列Ｌnの延在する方向と交差する方向に所定の幅を有して配置されていてもよい。つまり、各ノズル列Ｌnにおいて、＋Ｘ側から偶数番目のノズルＮと奇数番目のノズルＮのＹ軸方向の位置が相違するように、各ノズル列Ｌnに属するＭ個のノズルＮが例えば千鳥状に配置されてもよい。また、各ノズル列ＬnはＸ軸方向とは異なる方向に延在してもよい。また、本実施形態では、各記録ヘッドＨDに設けられるノズル列Ｌnの列数が「１」である場合を例示しているが、各記録ヘッドＨDには、２列以上のノズル列Ｌnが設けられてもよい。
＜＜３．ヘッドユニットの構成＞＞
以下、図６及び図７を参照しつつ、各ヘッドユニットＨUの構成について説明する。
以下、図６及び図７を参照しつつ、各ヘッドユニットＨUの構成について説明する。
図６は、ヘッドユニットＨUの構成の一例を示すブロック図である。上述のように、ヘッドユニットＨUは、記録ヘッドＨDと、切替回路１０と、記録ヘッドＨDの各吐出部Ｄに対して設けられた保護部Ｐと、を備える。また、ヘッドユニットＨUは、駆動信号生成回路２から駆動信号Ｃom-Aが供給される内部配線ＬHaと、駆動信号生成回路２から駆動信号Ｃom-Bが供給される内部配線ＬHbと、を備える。
図６に示すように、切替回路１０は、Ｍ個のスイッチＳWa（ＳWa[1]～ＳWa[M]）と、Ｍ個のスイッチＳWb（ＳWb[1]～ＳWb[M]）と、各スイッチの接続状態を指定する接続状態指定回路１１と、を備える。なお、各スイッチとしては、例えば、トランスミッションゲートを採用することができる。
接続状態指定回路１１は、制御部６から供給される印刷信号ＳＩ、ラッチ信号ＬAT、及び、チェンジ信号ＣHの少なくとも一部の信号に基づいて、スイッチＳWa[1]～ＳWa[M]のオンオフを指定する接続状態指定信号ＳLa[1]～ＳLa[M]と、スイッチＳWb[1]～ＳWb[M]のオンオフを指定する接続状態指定信号ＳLb[1]～ＳLb[M]と、を生成する。
スイッチＳWa[m]は、接続状態指定信号ＳLa[m]に応じて、内部配線ＬHaと、吐出部Ｄ[m]に設けられた圧電素子ＰZ[m]の上部電極Ｚu[m]と、の導通及び非導通を切り替える。本実施形態において、スイッチＳWa[m]は、接続状態指定信号ＳLa[m]がハイレベルの場合にオンし、ローレベルの場合にオフする。
スイッチＳWb[m]は、接続状態指定信号ＳLb[m]に応じて、内部配線ＬHbと、吐出部Ｄ[m]に設けられた圧電素子ＰZ[m]の上部電極Ｚu[m]との、導通及び非導通を切り替える。本実施形態において、スイッチＳWb[m]は、接続状態指定信号ＳLb[m]がハイレベルの場合にオンし、ローレベルの場合にオフする。
なお、駆動信号Ｃom-A及びＣom-Bのうち、スイッチＳWa[m]またはＳWb[m]を介して、吐出部Ｄ[m]の圧電素子ＰZ[m]に供給される信号を、供給駆動信号Ｖin[m]と称する場合がある。
接続状態指定回路１１は、制御部６から供給される印刷信号ＳＩ、ラッチ信号ＬAT、及び、チェンジ信号ＣHの少なくとも一部の信号に基づいて、スイッチＳWa[1]～ＳWa[M]のオンオフを指定する接続状態指定信号ＳLa[1]～ＳLa[M]と、スイッチＳWb[1]～ＳWb[M]のオンオフを指定する接続状態指定信号ＳLb[1]～ＳLb[M]と、を生成する。
スイッチＳWa[m]は、接続状態指定信号ＳLa[m]に応じて、内部配線ＬHaと、吐出部Ｄ[m]に設けられた圧電素子ＰZ[m]の上部電極Ｚu[m]と、の導通及び非導通を切り替える。本実施形態において、スイッチＳWa[m]は、接続状態指定信号ＳLa[m]がハイレベルの場合にオンし、ローレベルの場合にオフする。
スイッチＳWb[m]は、接続状態指定信号ＳLb[m]に応じて、内部配線ＬHbと、吐出部Ｄ[m]に設けられた圧電素子ＰZ[m]の上部電極Ｚu[m]との、導通及び非導通を切り替える。本実施形態において、スイッチＳWb[m]は、接続状態指定信号ＳLb[m]がハイレベルの場合にオンし、ローレベルの場合にオフする。
なお、駆動信号Ｃom-A及びＣom-Bのうち、スイッチＳWa[m]またはＳWb[m]を介して、吐出部Ｄ[m]の圧電素子ＰZ[m]に供給される信号を、供給駆動信号Ｖin[m]と称する場合がある。
吐出部Ｄ[m]に対して設けられた保護部Ｐ[m]は、スイッチＳWp[m]と、スイッチＳWp[m]のオンオフを制御する保護制御回路Ｐc[m]と、を備える。保護制御回路Ｐc[m]には、印刷判定信号ＰTが供給される。
スイッチＳWp[m]は、保護制御回路Ｐc[m]に制御されて、吐出部Ｄ[m]に設けられた圧電素子ＰZ[m]が具備する上部電極Ｚu[m]と、下部電極Ｚd[m]と、の導通及び非導通を切り替える。保護制御回路Ｐc[m]は、圧電素子ＰZ[m]の上部電極Ｚu[m]の電位と、下部電極Ｚd[m]の電位と、の比較結果に応じて、スイッチＳWp[m]のオンオフを制御する。
本実施形態において、保護制御回路Ｐc[m]は、印刷判定信号ＰTがローレベルである場合（つまり、印刷中の期間において）、スイッチＳWp[m]をオフ状態に維持する。また、本実施形態において、保護制御回路Ｐc[m]は、印刷判定信号ＰTがハイレベルである場合（つまり、印刷中の期間以外の期間において）、スイッチＳWp[m]のオンオフを切り替える。
スイッチＳWp[m]は、保護制御回路Ｐc[m]に制御されて、吐出部Ｄ[m]に設けられた圧電素子ＰZ[m]が具備する上部電極Ｚu[m]と、下部電極Ｚd[m]と、の導通及び非導通を切り替える。保護制御回路Ｐc[m]は、圧電素子ＰZ[m]の上部電極Ｚu[m]の電位と、下部電極Ｚd[m]の電位と、の比較結果に応じて、スイッチＳWp[m]のオンオフを制御する。
本実施形態において、保護制御回路Ｐc[m]は、印刷判定信号ＰTがローレベルである場合（つまり、印刷中の期間において）、スイッチＳWp[m]をオフ状態に維持する。また、本実施形態において、保護制御回路Ｐc[m]は、印刷判定信号ＰTがハイレベルである場合（つまり、印刷中の期間以外の期間において）、スイッチＳWp[m]のオンオフを切り替える。
図７は、保護部ＰのスイッチＳWp及び保護制御回路Ｐcの構成の一例を示す図である。スイッチＳWpとしては、例えば、トランスミッションゲートを採用することができる。保護制御回路Ｐcは、コンパレーターＣM（「比較部」の一例）と、アンド回路ＡDと、を備える。
保護部Ｐに対応する吐出部Ｄが備える圧電素子ＰZの上部電極Ｚuと、下部電極Ｚdとに、それぞれ、コンパレーターＣMの一方の入力端子と、他方の入力端子とが、電気的に接続されている。コンパレーターＣMの出力信号は、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも高い場合、ローレベルであり、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低い場合、ハイレベルである。
保護部Ｐに対応する吐出部Ｄが備える圧電素子ＰZの上部電極Ｚuと、下部電極Ｚdとに、それぞれ、コンパレーターＣMの一方の入力端子と、他方の入力端子とが、電気的に接続されている。コンパレーターＣMの出力信号は、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも高い場合、ローレベルであり、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低い場合、ハイレベルである。
アンド回路ＡDの一方の入力端子と、他方の入力端子とに、それぞれ、コンパレーターＣMの出力信号と、印刷判定信号ＰTとが入力される。アンド回路ＡDの出力信号は、印刷判定信号ＰTがローレベルである場合、コンパレーターＣMの出力信号がローレベルであってもハイレベルであっても、ローレベルである。また、アンド回路ＡDの出力信号は、印刷判定信号ＰTがハイレベルである場合、コンパレーターＣMの出力信号がローレベルであるときは、ローレベルであり、コンパレーターＣMの出力信号がハイレベルであるときは、ハイレベルである。
アンド回路ＡDの出力信号は、スイッチＳWpのオンオフを制御する制御信号として、スイッチＳWpに供給される。スイッチＳWpは、アンド回路ＡDの出力信号がローレベルである場合、オフし、アンド回路ＡDの出力信号がハイレベルである場合、オンする。
これにより、保護制御回路Ｐcは、印刷判定信号ＰTがローレベルである場合、及び、印刷判定信号ＰTがハイレベルであって、コンパレーターＣMの出力信号がローレベルである場合、スイッチＳWpをオフする。また、保護制御回路Ｐcは、印刷判定信号ＰTがハイレベルであって、コンパレーターＣMの出力信号がハイレベルである場合、スイッチＳWpをオンする。
これにより、保護制御回路Ｐcは、印刷判定信号ＰTがローレベルである場合、及び、印刷判定信号ＰTがハイレベルであって、コンパレーターＣMの出力信号がローレベルである場合、スイッチＳWpをオフする。また、保護制御回路Ｐcは、印刷判定信号ＰTがハイレベルであって、コンパレーターＣMの出力信号がハイレベルである場合、スイッチＳWpをオンする。
＜＜４．ヘッドユニットの動作＞＞
以下、図８～図１１を参照しつつ、各ヘッドユニットＨUの動作について説明する。
以下、図８～図１１を参照しつつ、各ヘッドユニットＨUの動作について説明する。
本実施形態において、インクジェットプリンター１が印刷ジョブを実行している印刷中の期間は、１または複数の単位印刷期間Ｔuを含む。各単位印刷期間Ｔuにおいて、印刷処理における各吐出部Ｄの駆動が実行される。
本実施形態に係るインクジェットプリンター１は、連続的または間欠的な複数の単位印刷期間Ｔuに亘り印刷処理を繰り返し実行して各吐出部Ｄから１または複数回ずつインクを吐出させることで、印刷データＩmgの示す画像を形成する印刷タスクを実行する。
図８は、単位印刷期間Ｔuにおけるインクジェットプリンター１の動作の一例を示すタイミングチャートである。
図８に示すように、制御部６は、パルスＰlsＬを有するラッチ信号ＬATを出力する。これにより、制御部６は、パルスＰlsＬの立ち上がりから次のパルスＰlsＬの立ち上がりまでの期間として、単位印刷期間Ｔuを規定する。
また、制御部６は、単位印刷期間Ｔuにおいて、パルスＰlsＣを有するチェンジ信号ＣHを出力する。そして、制御部６は、単位印刷期間Ｔuを、パルスＰlsＬの立ち上がりからパルスＰlsＣの立ち上がりまでの制御期間ＴP1と、パルスＰlsＣの立ち上がりからパルスＰlsＬの立ち上がりまでの制御期間ＴP2と、に区分する。
図８に示すように、制御部６は、パルスＰlsＬを有するラッチ信号ＬATを出力する。これにより、制御部６は、パルスＰlsＬの立ち上がりから次のパルスＰlsＬの立ち上がりまでの期間として、単位印刷期間Ｔuを規定する。
また、制御部６は、単位印刷期間Ｔuにおいて、パルスＰlsＣを有するチェンジ信号ＣHを出力する。そして、制御部６は、単位印刷期間Ｔuを、パルスＰlsＬの立ち上がりからパルスＰlsＣの立ち上がりまでの制御期間ＴP1と、パルスＰlsＣの立ち上がりからパルスＰlsＬの立ち上がりまでの制御期間ＴP2と、に区分する。
制御部６が出力する印刷信号ＳＩは、各単位印刷期間Ｔuにおける吐出部Ｄ[1]～Ｄ[M]の駆動の態様を指定する個別指定信号Ｓd[1]～Ｓd[M]を含む。そして、制御部６は、単位印刷期間Ｔuにおいて印刷処理が実行される場合、当該単位印刷期間Ｔuに先立って、個別指定信号Ｓd[1]～Ｓd[M]を、クロック信号ＣLに同期させて接続状態指定回路１１に供給する。この場合、接続状態指定回路１１は、当該単位印刷期間Ｔuにおいて、個別指定信号Ｓd[m]に基づいて、接続状態指定信号ＳLa[m]、ＳLb[m]を生成する。
なお、本実施形態に係る個別指定信号Ｓd[m]は、各単位印刷期間Ｔuにおいて、吐出部Ｄ[m]に対して、大ドットに相当する量（大程度の量）のインクの吐出（「大ドットの形成」と称する場合がある）、中ドットに相当する量（中程度の量）のインクの吐出（「中ドットの形成」と称する場合がある）、小ドットに相当する量（小程度の量）のインクの吐出（「小ドットの形成」と称する場合がある）、及び、インクの非吐出、の４つの駆動態様のうち、何れか１つの駆動態様を指定する。
なお、本実施形態では、個別指定信号Ｓd[m]が、２ビットのデジタル信号である場合を想定する（図９参照）。
なお、本実施形態では、個別指定信号Ｓd[m]が、２ビットのデジタル信号である場合を想定する（図９参照）。
図８に示すように、駆動信号Ｃom-Aは、制御期間ＴP1に設けられた波形ＰXと、制御期間ＴP2に設けられた波形ＰYとを有する。本実施形態では、波形ＰXの最高電位ＶHXと最低電位ＶLXとの電位差が、波形ＰYの最高電位ＶHYと最低電位ＶLYとの電位差よりも大きくなるように、波形ＰX及び波形ＰYが定められる。具体的には、波形ＰXを有する駆動信号Ｃom-Aにより吐出部Ｄ[m]を駆動する場合、吐出部Ｄ[m]から中程度の量のインクが吐出されるように、波形ＰXが定められる。また、波形ＰYを有する駆動信号Ｃom-Aにより吐出部Ｄ[m]を駆動する場合、吐出部Ｄ[m]から小程度の量のインクが吐出されるように、波形ＰYが定められる。なお、波形ＰX及び波形ＰYは、開始時及び終了時の電位が基準電位Ｖ0に設定されている。
図８に示すように、駆動信号Ｃom-Bは、制御期間ＴP1において電位が基準電位Ｖ0に維持される。また、駆動信号Ｃom-Bは、制御期間ＴP2に設けられた波形ＰBを有する。本実施形態では、波形ＰBの最高電位（本実施形態では、一例として基準電位Ｖ0）と最低電位ＶLbとの電位差が、波形ＰYの最高電位ＶHYと最低電位ＶLYとの電位差よりも小さくなるように、波形ＰBが定められる。具体的には、波形ＰBを有する駆動信号Ｃom-Bにより吐出部Ｄ[m]を駆動する場合、吐出部Ｄ[m]からインクが吐出されない程度に吐出部Ｄ[m]が微振動するように、波形ＰBが定められる。なお、波形ＰBは、開始時及び終了時の電位が基準電位Ｖ0に設定されている。
図８に示すように、駆動信号Ｃom-Bは、制御期間ＴP1において電位が基準電位Ｖ0に維持される。また、駆動信号Ｃom-Bは、制御期間ＴP2に設けられた波形ＰBを有する。本実施形態では、波形ＰBの最高電位（本実施形態では、一例として基準電位Ｖ0）と最低電位ＶLbとの電位差が、波形ＰYの最高電位ＶHYと最低電位ＶLYとの電位差よりも小さくなるように、波形ＰBが定められる。具体的には、波形ＰBを有する駆動信号Ｃom-Bにより吐出部Ｄ[m]を駆動する場合、吐出部Ｄ[m]からインクが吐出されない程度に吐出部Ｄ[m]が微振動するように、波形ＰBが定められる。なお、波形ＰBは、開始時及び終了時の電位が基準電位Ｖ0に設定されている。
図９は、単位印刷期間Ｔuにおける、個別指定信号Ｓd[m]と、接続状態指定信号ＳLa[m]、及び、ＳLb[m]との関係を説明するための説明図である。図９に示すように、本実施形態では、個別指定信号Ｓd[m]は、単位印刷期間Ｔuにおいて、大ドットの形成を指定する値（１，１）、中ドットの形成を指定する値（１，０）、小ドットの形成を指定する値（０，１）、及び、インクの非吐出を指定する値（０，０）、の４値のうち何れかの値に設定される。
図９に示すように、接続状態指定回路１１は、個別指定信号Ｓd[m]が大ドットの形成を指定する値（１，１）を示す場合、接続状態指定信号ＳLa[m]を、単位印刷期間Ｔu（制御期間ＴP1及びＴP2）においてハイレベルに設定し、接続状態指定信号ＳLb[m]を、単位印刷期間Ｔuにおいてローレベルに設定する。この場合、吐出部Ｄ[m]は、制御期間ＴP1において波形ＰXの駆動信号Ｃom-Aにより駆動されて中程度の量のインクを吐出し、また、制御期間ＴP2において波形ＰYの駆動信号Ｃom-Aにより駆動されて小程度の量のインクを吐出する。これにより、吐出部Ｄ[m]は、単位印刷期間Ｔuにおいて、合計で大程度の量のインクを吐出し、記録用紙ＰPには大ドットが形成される。
また、接続状態指定回路１１は、個別指定信号Ｓd[m]が中ドットの形成を指定する値（１，０）を示す場合、接続状態指定信号ＳLa[m]を、制御期間ＴP1においてハイレベルに、制御期間ＴP2においてローレベルにそれぞれ設定し、接続状態指定信号ＳLb[m]を、単位印刷期間Ｔuにおいてローレベルに設定する。この場合、吐出部Ｄ[m]は、単位印刷期間Ｔuにおいて中程度の量のインクを吐出し、記録用紙ＰPには中ドットが形成される。
また、接続状態指定回路１１は、個別指定信号Ｓd[m]が小ドットの形成を指定する値（０，１）を示す場合、接続状態指定信号ＳLa[m]を、制御期間ＴP1においてローレベルに、制御期間ＴP2においてハイレベルにそれぞれ設定し、接続状態指定信号ＳLb[m]を、単位印刷期間Ｔuにおいてローレベルに設定する。この場合、吐出部Ｄ[m]は、単位印刷期間Ｔuにおいて小程度の量のインクを吐出し、記録用紙ＰPには小ドットが形成される。
また、接続状態指定回路１１は、個別指定信号Ｓd[m]がインクの非吐出を指定する値（０，０）を示す場合、接続状態指定信号ＳLb[m]を、制御期間ＴP1及びＴP2においてハイレベルに設定し、接続状態指定信号ＳLa[m]を、単位印刷期間Ｔuにおいてローレベルに設定する。この場合、吐出部Ｄ[m]は、単位印刷期間Ｔuにおいて、インクを吐出せず、記録用紙ＰPにドットを形成しない。
また、接続状態指定回路１１は、個別指定信号Ｓd[m]が中ドットの形成を指定する値（１，０）を示す場合、接続状態指定信号ＳLa[m]を、制御期間ＴP1においてハイレベルに、制御期間ＴP2においてローレベルにそれぞれ設定し、接続状態指定信号ＳLb[m]を、単位印刷期間Ｔuにおいてローレベルに設定する。この場合、吐出部Ｄ[m]は、単位印刷期間Ｔuにおいて中程度の量のインクを吐出し、記録用紙ＰPには中ドットが形成される。
また、接続状態指定回路１１は、個別指定信号Ｓd[m]が小ドットの形成を指定する値（０，１）を示す場合、接続状態指定信号ＳLa[m]を、制御期間ＴP1においてローレベルに、制御期間ＴP2においてハイレベルにそれぞれ設定し、接続状態指定信号ＳLb[m]を、単位印刷期間Ｔuにおいてローレベルに設定する。この場合、吐出部Ｄ[m]は、単位印刷期間Ｔuにおいて小程度の量のインクを吐出し、記録用紙ＰPには小ドットが形成される。
また、接続状態指定回路１１は、個別指定信号Ｓd[m]がインクの非吐出を指定する値（０，０）を示す場合、接続状態指定信号ＳLb[m]を、制御期間ＴP1及びＴP2においてハイレベルに設定し、接続状態指定信号ＳLa[m]を、単位印刷期間Ｔuにおいてローレベルに設定する。この場合、吐出部Ｄ[m]は、単位印刷期間Ｔuにおいて、インクを吐出せず、記録用紙ＰPにドットを形成しない。
図１０及び図１１は、ヘッドユニットＨUの動作の一例を説明するための説明図である。図１０及び図１１には、各ヘッドユニットＨUのＭ個の吐出部Ｄのうち、代表的に１個の吐出部Ｄ[m]を例示する。
図１０は、印刷中の期間、より具体的には、単位印刷期間Ｔuのある期間ＴP（「第１期間」の一例）におけるヘッドユニットＨUの動作の一例を示す。期間ＴPは、制御期間ＴP1またはＴP2である。期間ＴPにおいて、接続状態指定回路１１は、接続状態指定信号ＳLa[m]を、ハイレベルに設定する。これにより、スイッチＳWa[m]（「第１スイッチ」の一例）がオンして、駆動信号Ｃom-Aが供給駆動信号Ｖin[m]として供給される。
期間ＴPにおいて、印刷判定信号ＰTはローレベルである。このため、保護部Ｐ[m]の保護制御回路Ｐc[m]は、スイッチＳWp[m]（「第２スイッチ」の一例）をオフする。スイッチＳWp[m]がオフしていることで、圧電素子ＰZ[m]の上部電極Ｚu[m]（「第１電極」の一例）と下部電極Ｚd[m]（「第２電極」の一例）とは、電気的に接続されない。これにより、上部電極Ｚu[m]と下部電極Ｚd[m]との間に、所定電圧を印加することができる。
このように、期間ＴPにおいて、スイッチＳWa[m]がオンし、スイッチＳWp[m]がオフすることで、吐出部Ｄ[m]は、波形ＰXまたはＰY（「吐出駆動波形」の一例）を有する駆動信号Ｃom-Aにより駆動される。これにより、期間ＴPにおいて、インクの吐出が行われる。
図１１は、印刷中の期間以外のある期間ＴQ（「第２期間」の一例）におけるヘッドユニットＨUの動作の一例を示す。期間ＴQにおいて、接続状態指定回路１１は、接続状態指定信号ＳLa[m]を、ローレベルに設定する。これにより、スイッチＳWa[m]がオフする。
なお、期間ＴQにおいて、接続状態指定回路１１は、接続状態指定信号ＳLb[m]もローレベルに設定する。これにより、スイッチＳWb[m]もオフする。スイッチＳWa[m]及びＳWb[m]がオフすることで、圧電素子ＰZ[m]の上部電極Ｚu[m]は、駆動信号Ｃom-Aが供給される内部配線ＬHa、及び、駆動信号Ｃom-Bが供給される内部配線ＬHbから、電気的に分離される。
なお、期間ＴQにおいて、接続状態指定回路１１は、接続状態指定信号ＳLb[m]もローレベルに設定する。これにより、スイッチＳWb[m]もオフする。スイッチＳWa[m]及びＳWb[m]がオフすることで、圧電素子ＰZ[m]の上部電極Ｚu[m]は、駆動信号Ｃom-Aが供給される内部配線ＬHa、及び、駆動信号Ｃom-Bが供給される内部配線ＬHbから、電気的に分離される。
期間ＴQにおいて、印刷判定信号ＰTはハイレベルである。このため、保護部Ｐ[m]の保護制御回路Ｐc[m]は、圧電素子ＰZ[m]の上部電極Ｚu[m]の電位と、下部電極Ｚd[m]の電位と、の比較結果に応じて、スイッチＳWp[m]のオンオフを切り替える。本実施形態において、具体的には、上部電極Ｚu[m]の電位が下部電極Ｚd[m]の電位よりも低い場合、すなわち、圧電素子ＰZ[m]に逆極性電界が印加される場合に、保護制御回路Ｐc[m]は、スイッチＳWp[m]をオンする。
図１１は、期間ＴQにおいて、何らかの理由により上部電極Ｚu[m]の電位が下部電極Ｚd[m]の電位よりも低くなって、保護制御回路Ｐc[m]がスイッチＳWp[m]をオンした状態を例示する。スイッチＳWp[m]がオンすることで、圧電素子ＰZ[m]の上部電極Ｚu[m]と下部電極Ｚd[m]とが、電気的に接続される。
図１１は、期間ＴQにおいて、何らかの理由により上部電極Ｚu[m]の電位が下部電極Ｚd[m]の電位よりも低くなって、保護制御回路Ｐc[m]がスイッチＳWp[m]をオンした状態を例示する。スイッチＳWp[m]がオンすることで、圧電素子ＰZ[m]の上部電極Ｚu[m]と下部電極Ｚd[m]とが、電気的に接続される。
このように、期間ＴQにおいて、スイッチＳWa[m]及びＳWb[m]がオフし、スイッチＳWp[m]がオンすることで、上部電極Ｚu[m]の電位が、下部電極Ｚd[m]の電位と同電位に、具体的には電位ＶBSに、設定される。これにより、圧電素子ＰZ[m]への逆極性電界の印加が抑制される。
＜＜５．第１実施形態の結論＞＞
以上において説明したように、本実施形態では、保護部Ｐが、上部電極Ｚuの電位と下部電極Ｚdの電位との比較結果に応じて、上部電極Ｚuと下部電極Ｚdとを電気的に接続するか否かを切替可能であることにより、圧電素子ＰZに逆極性電界が印加されることを抑制することが可能となる。このため、本実施形態によれば、例えば、ヘッドユニットＨUに保護部Ｐが設けられない態様と比較して、圧電素子ＰZが備える圧電体Ｚmにおいて、圧電体Ｚmの内部に発生した微小クラックＣrの成長を抑制することが可能となる。これにより、圧電素子ＰZが備える圧電体Ｚmの圧電特性の低下や、破壊を抑制することが可能となる。このような効果が得られることは、破壊が生じやすい、薄膜の圧電体Ｚmを備える圧電素子ＰZを用いる場合に、特に好ましい。すなわち、本実施形態によれば、薄膜の圧電体Ｚmにおいて、圧電体Ｚmの内部に発生した微小クラックＣrの成長を抑制することが可能となるため、ヘッドユニットＨUに保護部Ｐが設けられない態様と比較して、微小クラックＣrが圧電体Ｚmを厚み方向に貫通する可能性を低減することが可能となる。このため、本実施形態によれば、薄膜の圧電体Ｚmの長寿命化が可能となる。
保護部Ｐは、上部電極Ｚuの電位と、下部電極Ｚdの電位と、の大小関係（高低の関係）が変化しないように（つまり逆転しないように）、スイッチＳWpを切り替える。これにより、圧電素子ＰZに印加される電界の極性の逆転が抑制されるため、圧電素子ＰZに逆極性電界が印加されることを抑制することが可能となる。
以上において説明したように、本実施形態では、保護部Ｐが、上部電極Ｚuの電位と下部電極Ｚdの電位との比較結果に応じて、上部電極Ｚuと下部電極Ｚdとを電気的に接続するか否かを切替可能であることにより、圧電素子ＰZに逆極性電界が印加されることを抑制することが可能となる。このため、本実施形態によれば、例えば、ヘッドユニットＨUに保護部Ｐが設けられない態様と比較して、圧電素子ＰZが備える圧電体Ｚmにおいて、圧電体Ｚmの内部に発生した微小クラックＣrの成長を抑制することが可能となる。これにより、圧電素子ＰZが備える圧電体Ｚmの圧電特性の低下や、破壊を抑制することが可能となる。このような効果が得られることは、破壊が生じやすい、薄膜の圧電体Ｚmを備える圧電素子ＰZを用いる場合に、特に好ましい。すなわち、本実施形態によれば、薄膜の圧電体Ｚmにおいて、圧電体Ｚmの内部に発生した微小クラックＣrの成長を抑制することが可能となるため、ヘッドユニットＨUに保護部Ｐが設けられない態様と比較して、微小クラックＣrが圧電体Ｚmを厚み方向に貫通する可能性を低減することが可能となる。このため、本実施形態によれば、薄膜の圧電体Ｚmの長寿命化が可能となる。
保護部Ｐは、上部電極Ｚuの電位と、下部電極Ｚdの電位と、の大小関係（高低の関係）が変化しないように（つまり逆転しないように）、スイッチＳWpを切り替える。これにより、圧電素子ＰZに印加される電界の極性の逆転が抑制されるため、圧電素子ＰZに逆極性電界が印加されることを抑制することが可能となる。
また、本実施形態では、下部電極Ｚdの電位が電位ＶBSに設定されることに起因して逆極性電界が印加されやすい場合であっても、保護部Ｐにより、圧電素子ＰZに逆極性電界が印加されることを抑制することが可能となる。
また、本実施形態では、印刷中の期間において、圧電素子ＰZに駆動信号Ｃom-Aを供給してインクの吐出を行い、印刷中の期間以外の期間において、圧電素子ＰZに逆極性電界が印加されることを抑制することが可能となる。
印刷中の期間において、駆動信号Ｃom-Aの波形に応じて、圧電素子ＰZに短時間及び低電界の逆極性電界が印加されることがあっても、駆動信号Ｃom-Aによる圧電素子ＰZの駆動が中断されずに、インクの吐出を行うことができる。
なお、図９を参照して説明したように、印刷中の期間は、吐出部Ｄからインクの吐出を行う場合と、インクの吐出を行わない場合との、両方の場合を含み得る。インクの吐出を行う場合は、圧電素子ＰZに供給駆動信号Ｖin[m]として駆動信号Ｃom-Aが供給されるが、インクの吐出を行わない場合は、圧電素子ＰZに供給駆動信号Ｖin[m]として駆動信号Ｃom-Bが供給される。
印刷中の期間において、駆動信号Ｃom-Aの波形に応じて、圧電素子ＰZに短時間及び低電界の逆極性電界が印加されることがあっても、駆動信号Ｃom-Aによる圧電素子ＰZの駆動が中断されずに、インクの吐出を行うことができる。
なお、図９を参照して説明したように、印刷中の期間は、吐出部Ｄからインクの吐出を行う場合と、インクの吐出を行わない場合との、両方の場合を含み得る。インクの吐出を行う場合は、圧電素子ＰZに供給駆動信号Ｖin[m]として駆動信号Ｃom-Aが供給されるが、インクの吐出を行わない場合は、圧電素子ＰZに供給駆動信号Ｖin[m]として駆動信号Ｃom-Bが供給される。
印刷中の期間以外の期間において、切替回路１０のスイッチＳWa及びＳWbがオフされて、上部電極Ｚuに駆動信号Ｃom-A及びＣom-Bが供給されない場合、上部電極Ｚuの電位は、事前の駆動によって圧電素子ＰZが充電されていても、自然放電により徐々に低下することがある。これに起因して、印刷中の期間以外の期間において、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位ＶBSよりも低い状態、すなわち、圧電素子ＰZに逆極性電界が印加される状態が生じやすい。このため、印刷中の期間以外の期間において、圧電素子ＰZへの逆極性電界の印加を抑制できることは、特に好ましい。
なお、印刷中の期間以外の期間において、必要に応じ、上部電極Ｚuに、インクが吐出されない程度に圧電素子ＰZが微振動するような波形を有する、駆動信号Ｃom-AまたはＣom-Bが供給されてもよい。
なお、印刷中の期間以外の期間において、必要に応じ、上部電極Ｚuに、インクが吐出されない程度に圧電素子ＰZが微振動するような波形を有する、駆動信号Ｃom-AまたはＣom-Bが供給されてもよい。
＜＜Ｂ．第１実施形態の変形例＞＞
以上の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内で適宜に併合され得る。なお、以下に例示する変形例において作用や機能が実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
以上の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内で適宜に併合され得る。なお、以下に例示する変形例において作用や機能が実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
＜＜変形例１＞＞
上述した実施形態では、圧電素子ＰZの上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低い条件が満たされる場合、保護部ＰのスイッチＳWpがオンされる態様について説明した。第１実施形態の第１変形例では、当該条件に加え、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低い状態が所定時間長に亘って継続する条件が満たされる場合、スイッチＳWpがオンされる態様を例示する。
上述した実施形態では、圧電素子ＰZの上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低い条件が満たされる場合、保護部ＰのスイッチＳWpがオンされる態様について説明した。第１実施形態の第１変形例では、当該条件に加え、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低い状態が所定時間長に亘って継続する条件が満たされる場合、スイッチＳWpがオンされる態様を例示する。
図１２は、変形例１による保護部ＰのスイッチＳWp及び保護制御回路Ｐcの構成の一例を示す図である。本変形例の保護制御回路Ｐcは、コンパレーターＣMと、アンド回路ＡDと、遅延回路ＤL（「遅延部」の一例）と、を備える。
コンパレーターＣMの入力端子は、上述の実施形態と同様にして、圧電素子ＰZの上部電極Ｚu及び下部電極Ｚdに、電気的に接続されている。コンパレーターＣMの出力信号は、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも高い場合、ローレベルであり、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低い場合、ハイレベルである。本変形例において、コンパレーターＣMの出力信号を、電位比較信号と称することがある。
コンパレーターＣMの入力端子は、上述の実施形態と同様にして、圧電素子ＰZの上部電極Ｚu及び下部電極Ｚdに、電気的に接続されている。コンパレーターＣMの出力信号は、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも高い場合、ローレベルであり、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低い場合、ハイレベルである。本変形例において、コンパレーターＣMの出力信号を、電位比較信号と称することがある。
アンド回路ＡDの一方の入力端子に、電位比較信号が、遅延回路ＤLを介して入力され、アンド回路ＡDの他方の入力端子に、電位比較信号が、遅延回路ＤLを介さずに入力される。
遅延回路ＤLは、あるタイミング（これを「第１タイミング」と称する）における電位比較信号を、第１タイミングから所定時間長（「第１時間長」の一例）の後のタイミング（これを「第２タイミング」と称する）まで遅延させる。
遅延回路ＤLは、あるタイミング（これを「第１タイミング」と称する）における電位比較信号を、第１タイミングから所定時間長（「第１時間長」の一例）の後のタイミング（これを「第２タイミング」と称する）まで遅延させる。
アンド回路ＡDの出力信号は、遅延回路ＤLを介した電位比較信号（「第１信号」の一例）、すなわち、第２タイミングまで遅延された電位比較信号、及び、遅延回路ＤLを介さない電位比較信号、すなわち、第２タイミングにおける電位比較信号（「第２信号」の一例）、の両方が、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低いことを示す場合、ハイレベルである。アンド回路ＡDの出力信号は、それ以外の場合、ローレベルである。アンド回路ＡDの出力信号は、スイッチＳWpのオンオフを制御する制御信号として、スイッチＳWpに供給される。
したがって、第２タイミングまで遅延された電位比較信号、及び、第２タイミングにおける電位比較信号の両方が、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低いことを示す場合、保護制御部Ｐcは、スイッチＳWpをオンする。それ以外の場合、保護制御部Ｐcは、スイッチＳWpをオフする。
したがって、第２タイミングまで遅延された電位比較信号、及び、第２タイミングにおける電位比較信号の両方が、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低いことを示す場合、保護制御部Ｐcは、スイッチＳWpをオンする。それ以外の場合、保護制御部Ｐcは、スイッチＳWpをオフする。
第２タイミングまで遅延された電位比較信号、及び、第２タイミングにおける電位比較信号の両方が、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低いことを示す場合、第１タイミングから第２タイミングまで上述の所定時間長に亘って、上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低い状態が継続していると判定できる。つまり、このような場合、当該所定時間長に亘って、圧電素子ＰZに逆極性電界が印加されていると判定できる。
本変形例では、保護制御部Ｐcがこのような場合にスイッチＳWpをオンすることで、スイッチＳWpがオンされたタイミング以後は上部電極Ｚuと下部電極Ｚdとが電気的に接続される。このため、当該所定時間長を超えるような過度に長い時間長に亘って圧電素子ＰZに逆極性電界が印加されることを、抑制できる。
換言すれば、逆極性電界が印加されていない場合、または、逆極性電界が印加されても当該所定時間長よりも短時間である場合、保護制御部ＰcがスイッチＳWpをオフすることで、上部電極Ｚu及び下部電極Ｚdの間に所定電圧を印加可能な状態を、維持できる。
なお、当該所定時間長として適切な時間長、つまり、どの程度の時間長の逆極性電界であれば許容されるかを規定する時間長は、例えば実験に基づいて設定することができる。
本変形例では、保護制御部Ｐcがこのような場合にスイッチＳWpをオンすることで、スイッチＳWpがオンされたタイミング以後は上部電極Ｚuと下部電極Ｚdとが電気的に接続される。このため、当該所定時間長を超えるような過度に長い時間長に亘って圧電素子ＰZに逆極性電界が印加されることを、抑制できる。
換言すれば、逆極性電界が印加されていない場合、または、逆極性電界が印加されても当該所定時間長よりも短時間である場合、保護制御部ＰcがスイッチＳWpをオフすることで、上部電極Ｚu及び下部電極Ｚdの間に所定電圧を印加可能な状態を、維持できる。
なお、当該所定時間長として適切な時間長、つまり、どの程度の時間長の逆極性電界であれば許容されるかを規定する時間長は、例えば実験に基づいて設定することができる。
本変形例では、正常な印刷が行われている印刷中の期間において、圧電素子ＰZに印加されるのは、高々、許容される程度の短時間の逆極性電界に止まる。このため、スイッチＳWpはオフされて、圧電素子ＰZの駆動が中断されずに、インクの吐出を行うことができる。印刷中の期間であっても、または、印刷中の期間以外の期間においても、何らかの異常（例えば電位ＶBSの揺らぎ等）が生じ当該所定時間長に亘り圧電素子ＰZに逆極性電界が印加された場合、スイッチＳWpがオンされる。これにより、圧電素子ＰZに過度に長い時間長に亘って逆極性電界が印加されることを、抑制できる。
なお、変形例１として、保護部Ｐの備える保護制御回路Ｐcが、印刷中の期間であるか否かを示す印刷判定信号ＰTを用いずに、スイッチＳWpのオンオフを制御する構成を例示したが、変形例１においても、保護制御回路Ｐcが、印刷判定信号ＰTに基づいてスイッチＳWpのオンオフを制御するようにしてもよい。つまり、スイッチＳWpがオンされる動作を、印刷中の期間以外の期間に限定して行わせるようにしてもよい。
＜＜変形例２＞＞
上述した実施形態では、圧電素子ＰZの上部電極Ｚuの電位が、下部電極Ｚdの電位よりも低い場合、保護部ＰのスイッチＳWpがオンされる態様について説明した。第１実施形態の第２変形例では、上部電極Ｚuの電位が、下部電極Ｚdの電位に対して低く設定された所定電位よりも低い場合、スイッチＳWpがオンされる態様を例示する。
上述した実施形態では、圧電素子ＰZの上部電極Ｚuの電位が、下部電極Ｚdの電位よりも低い場合、保護部ＰのスイッチＳWpがオンされる態様について説明した。第１実施形態の第２変形例では、上部電極Ｚuの電位が、下部電極Ｚdの電位に対して低く設定された所定電位よりも低い場合、スイッチＳWpがオンされる態様を例示する。
図１３は、変形例２による保護部ＰのスイッチＳWp及び保護制御回路Ｐcの構成の一例を示す図である。本変形例の保護制御回路Ｐcは、コンパレーターＣMと、降圧回路ＶDと、を備える。
コンパレーターＣMの一方の入力端子は、圧電素子ＰZの上部電極Ｚuと、電気的に接続されている。コンパレーターＣMの他方の入力端子は、圧電素子ＰZの下部電極Ｚdと、降圧回路ＶDを介して電気的に接続されている。降圧回路ＶDから出力される降圧電位（「第２電位」の一例）は、降圧回路ＶDに入力される下部電極Ｚdの電位、すなわち電位ＶBSよりも低い。
コンパレーターＣMの一方の入力端子は、圧電素子ＰZの上部電極Ｚuと、電気的に接続されている。コンパレーターＣMの他方の入力端子は、圧電素子ＰZの下部電極Ｚdと、降圧回路ＶDを介して電気的に接続されている。降圧回路ＶDから出力される降圧電位（「第２電位」の一例）は、降圧回路ＶDに入力される下部電極Ｚdの電位、すなわち電位ＶBSよりも低い。
コンパレーターＣMの出力信号は、上部電極Ｚuの電位が上述の降圧電位よりも高い場合、ローレベルであり、上部電極Ｚuの電位が当該降圧電位よりも低い場合、ハイレベルである。コンパレーターＣMの出力信号は、スイッチＳWpのオンオフを制御する制御信号として、スイッチＳWpに供給される。
したがって、保護制御部Ｐcは、上部電極Ｚuの電位が当該降圧電位よりも低い場合、スイッチＳWpをオンし、上部電極Ｚuの電位が当該降圧電位よりも高い場合、スイッチＳWpをオフする。
したがって、保護制御部Ｐcは、上部電極Ｚuの電位が当該降圧電位よりも低い場合、スイッチＳWpをオンし、上部電極Ｚuの電位が当該降圧電位よりも高い場合、スイッチＳWpをオフする。
当該降圧電位は、電位ＶBSよりも低い電位に設定される。このため、上部電極Ｚuの電位が当該降圧電位と一致するまで低下した状態は、圧電素子ＰZに、当該降圧電位と下部電極Ｚdの電位ＶBSとの差分の電圧に対応する逆極性電界が印加されている状態である。
本変形例では、上部電極Ｚuの電位が当該降圧電位よりも低い場合、保護制御部ＰcがスイッチＳWpをオンすることで、当該差分の電圧に対応する逆極性電界を超えるような過度に高い逆極性電界が圧電素子ＰZに印加されることを、抑制できる。
換言すれば、逆極性電界が印加されていない場合、または、逆極性電界が印加されても当該差分の電圧に対応する逆極性電界よりも低電界である場合、保護制御部ＰcがスイッチＳWpをオフすることで、上部電極Ｚu及び下部電極Ｚdの間に所定電圧を印加可能な状態を、維持できる。
なお、当該降圧電位として適切な電位、つまり、どの程度の強さの逆極性電界であれば許容されるかを規定する電位は、例えば実験に基づいて設定することができる。
本変形例では、上部電極Ｚuの電位が当該降圧電位よりも低い場合、保護制御部ＰcがスイッチＳWpをオンすることで、当該差分の電圧に対応する逆極性電界を超えるような過度に高い逆極性電界が圧電素子ＰZに印加されることを、抑制できる。
換言すれば、逆極性電界が印加されていない場合、または、逆極性電界が印加されても当該差分の電圧に対応する逆極性電界よりも低電界である場合、保護制御部ＰcがスイッチＳWpをオフすることで、上部電極Ｚu及び下部電極Ｚdの間に所定電圧を印加可能な状態を、維持できる。
なお、当該降圧電位として適切な電位、つまり、どの程度の強さの逆極性電界であれば許容されるかを規定する電位は、例えば実験に基づいて設定することができる。
本変形例では、正常な印刷が行われている印刷中の期間において、圧電素子ＰZに印加されるのは、高々、許容される程度の低い逆極性電界に止まる。このため、スイッチＳWpはオフされて、圧電素子ＰZの駆動が中断されずに、インクの吐出を行うことができる。印刷中の期間であっても、または、印刷中の期間以外の期間においても、何らかの異常（例えば電位ＶBSの揺らぎ等）が生じ上部電極Ｚuの電位が当該降圧電位よりも低くなった場合、スイッチＳWpがオンされる。これにより、圧電素子ＰZに過度に高い逆極性電界が印加されることを、抑制できる。
なお、上部電極Ｚuの電位を昇圧させた昇圧電位が下部電極Ｚdの電位よりも低くなった場合、スイッチＳWpがオンされる態様により、圧電素子ＰZに過度に高い逆極性電界が印加されることを抑制してもよい。ただし、上部電極Ｚuの電位を昇圧させることは、電力消費の増大、及び、安全性の低下を招来する観点から好ましくない。このため上述のように、下部電極Ｚdの電位を降圧させる構成の方が好ましい。
なお、変形例２として、保護部Ｐの備える保護制御回路Ｐcが、印刷中の期間であるか否かを示す印刷判定信号ＰTを用いずに、スイッチＳWpのオンオフを制御する構成を例示したが、変形例２においても、保護制御回路Ｐcが、印刷判定信号ＰTに基づいてスイッチＳWpのオンオフを制御するようにしてもよい。つまり、スイッチＳWpがオンされる動作を、印刷中の期間以外の期間に限定して行わせるようにしてもよい。
なお、保護制御回路Ｐcが印刷判定信号ＰTに基づいてスイッチＳWpのオンオフを制御する態様において、保護制御回路Ｐcに、印刷中の期間であるか否かを判定し印刷判定信号ＰTを出力する判定部を設けてもよい。当該判定部は、例えば、印刷信号ＳＩ、波形指定信号ｄCom、ラッチ信号ＬAT等に基づいて、印刷判定信号ＰTを生成する。
＜＜Ｃ．第２実施形態＞＞
以下、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下に例示する各形態及び各変形例において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
以下、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下に例示する各形態及び各変形例において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
上述した第１実施形態では、圧電素子ＰZへの逆極性電界の印加を抑制するために、保護部Ｐを設ける態様を例示した。第２実施形態では、保護部Ｐを設けずに、圧電素子ＰZへの逆極性電界の印加を抑制できる態様について説明する。
図１４は、第２実施形態に係るインクジェットプリンター１の構成の一例を示す機能ブロック図である。第２実施形態は、ヘッドユニットＨUが保護部Ｐを備えない点で、第１実施形態と異なる。記録ヘッドＨDと、切替回路１０とは、第１実施形態と同様な構成を有する。
図１５及び図１６を参照しつつ、各ヘッドユニットＨUの動作について説明する。図１５及び図１６は、ヘッドユニットＨUの動作の一例を説明するための説明図であり、各ヘッドユニットＨUのＭ個の吐出部Ｄのうち、代表的に１個の吐出部Ｄ[m]を例示する。
本実施形態では、吐出部Ｄ[m]に対応した保護部Ｐ[m]は設けられていない。このため、ヘッドユニットＨUの動作において、吐出部Ｄ[m]が備える圧電素子ＰZ[m]の上部電極Ｚu[m]と下部電極Ｚd[m]とは、電気的に分離された状態が維持される。
本実施形態では、吐出部Ｄ[m]に対応した保護部Ｐ[m]は設けられていない。このため、ヘッドユニットＨUの動作において、吐出部Ｄ[m]が備える圧電素子ＰZ[m]の上部電極Ｚu[m]と下部電極Ｚd[m]とは、電気的に分離された状態が維持される。
図１５は、印刷中の期間、より具体的には、単位印刷期間Ｔuのある期間ＴP（「第１期間」の一例）におけるヘッドユニットＨUの動作の一例を示す。期間ＴPは、制御期間ＴP1またはＴP2である。期間ＴPにおけるヘッドユニットＨUの動作は、第１実施形態と同様である。
つまり、期間ＴPにおいて、接続状態指定回路１１が接続状態指定信号ＳLa[m]をハイレベルに設定することで、スイッチＳWa[m]（「第１スイッチ」の一例）がオンして、駆動信号Ｃom-Aが供給駆動信号Ｖin[m]として供給される。これにより、吐出部Ｄ[m]は、波形ＰXまたはＰY（「吐出駆動波形」の一例）を有する駆動信号Ｃom-Aにより駆動されて、インクの吐出を行う。
つまり、期間ＴPにおいて、接続状態指定回路１１が接続状態指定信号ＳLa[m]をハイレベルに設定することで、スイッチＳWa[m]（「第１スイッチ」の一例）がオンして、駆動信号Ｃom-Aが供給駆動信号Ｖin[m]として供給される。これにより、吐出部Ｄ[m]は、波形ＰXまたはＰY（「吐出駆動波形」の一例）を有する駆動信号Ｃom-Aにより駆動されて、インクの吐出を行う。
図１６は、印刷中の期間以外のある期間ＴQ（「第２期間」の一例）におけるヘッドユニットＨUの動作の一例を示す。期間ＴQにおいて、駆動信号生成回路２は、駆動信号Ｃom-Aの電位を電位ＶBS、すなわち圧電素子ＰZ[m]の下部電極Ｚd[m]の電位と同電位、に設定する。また、期間ＴQにおいて、接続状態指定回路１１は、接続状態指定信号ＳLa[m]をハイレベルに設定する。これにより、スイッチＳWa[m]がオンして、駆動信号Ｃom-Aが供給駆動信号Ｖin[m]として供給され、圧電素子ＰZ[m]の上部電極Ｚu[m]の電位が、電位ＶBSに設定される。
このように、期間ＴQにおいて、駆動信号Ｃom-Aの電位が下部電極Ｚd[m]の電位ＶBSと同電位に設定され、スイッチＳWa[m]がオンすることで、上部電極Ｚu[m]の電位と下部電極Ｚd[m]の電位とが、同電位すなわち電位ＶBSに設定される。本実施形態では、このようにして、圧電素子ＰZ[m]への逆極性電界の印加を抑制できる。
なお、期間ＴQにおいて、駆動信号Ｃom-Bの電位が下部電極Ｚd[m]の電位ＶBSと同電位に設定され、スイッチＳWb[m]がオンされて、駆動信号Ｃom-Bが供給駆動信号Ｖin[m]として供給されもよい。このような態様によっても、上部電極Ｚu[m]の電位と下部電極Ｚd[m]の電位とを、同電位すなわち電位ＶBSに設定できるので、圧電素子ＰZ[m]への逆極性電界の印加を抑制できる。
なお、期間ＴQにおいて、駆動信号Ｃom-Bの電位が下部電極Ｚd[m]の電位ＶBSと同電位に設定され、スイッチＳWb[m]がオンされて、駆動信号Ｃom-Bが供給駆動信号Ｖin[m]として供給されもよい。このような態様によっても、上部電極Ｚu[m]の電位と下部電極Ｚd[m]の電位とを、同電位すなわち電位ＶBSに設定できるので、圧電素子ＰZ[m]への逆極性電界の印加を抑制できる。
＜＜Ｄ．その他の変形例＞＞
上述した実施形態及び変形例は、さらに多様に変形され得る。例えば、上述した実施形態及び変形例では、駆動信号Ｃomが、駆動信号Ｃom-A及び駆動信号Ｃom-Bの２系統の信号を有する態様を例示したが、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、少なくとも１系統の信号を有していればよい。
なお、駆動信号Ｃomが２系統の信号を有する態様において、駆動信号Ｃom-Aの波形、及び、駆動信号Ｃom-Bの波形としては、図８に例示したものに限定されず、必要に応じて、様々な波形を設定してよい。
上述した実施形態及び変形例は、さらに多様に変形され得る。例えば、上述した実施形態及び変形例では、駆動信号Ｃomが、駆動信号Ｃom-A及び駆動信号Ｃom-Bの２系統の信号を有する態様を例示したが、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、少なくとも１系統の信号を有していればよい。
なお、駆動信号Ｃomが２系統の信号を有する態様において、駆動信号Ｃom-Aの波形、及び、駆動信号Ｃom-Bの波形としては、図８に例示したものに限定されず、必要に応じて、様々な波形を設定してよい。
また例えば、上述した実施形態及び変形例では、圧電素子ＰZの上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも高い場合、圧電体Ｚmに同極性電界が印加される態様を例示したが、必要に応じ、圧電素子ＰZの上部電極Ｚuの電位が下部電極Ｚdの電位よりも低い場合、圧電体Ｚmに同極性電界が印加される態様を採用してもよい。
また例えば、上述した実施形態及び変形例では、インクジェットプリンター１において、４個のヘッドユニットＨUと、４個のインクカートリッジ３１と、が１対１に対応するように設けられた態様を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、インクジェットプリンター１は、１個以上のヘッドユニットＨUと、１個以上のインクカートリッジ３１と、を備えていればよい。
また例えば、上述した実施形態及び変形例では、インクジェットプリンター１がシリアルプリンターである態様を例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、インクジェットプリンター１は、ヘッドモジュールＨMにおいて、複数のノズルＮが記録用紙ＰPの幅よりも広く延在するように設けられた、所謂ラインプリンターであってもよい。
また例えば、上述した実施形態及び変形例では、圧電素子ＰZの上部電極Ｚuには駆動信号Ｃomが供給され、下部電極Ｚdには電位ＶBSが供給されるとしたが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、圧電素子ＰZの上部電極Ｚuには電位ＶBSが供給され、下部電極Ｚdには駆動信号Ｃomが供給されるとしてもよい。
１…インクジェットプリンター、２…駆動信号生成回路、５…記憶部、６…制御部、７…搬送機構、１０…切替回路、Ｄ…吐出部、Ｐ…保護部、ＨD…記録ヘッド、ＨM…ヘッドモジュール、ＨU…ヘッドユニット。
Claims (15)
- 第１電極、圧電体及び第２電極を有する圧電素子と、
前記圧電素子を駆動するための駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切替可能な第１スイッチと、
前記圧電素子と電気的に並列に配置され、前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続するか否かを切替可能な第２スイッチと、
を備え、
前記第２スイッチは、
前記第１電極の電位と、前記第２電極の電位と、の大小関係が変化しないように、
前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続するか否かを切り替える、
ことを特徴とする液体吐出装置。 - 第１電極、圧電体及び第２電極を有する圧電素子と、
前記圧電素子を駆動するための駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切替可能な第１スイッチと、
前記圧電素子と電気的に並列に配置され、前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続するか否かを切替可能な第２スイッチと、
を備え、
前記第２スイッチは、
前記第１電極の電位が前記第２電極の電位よりも低い場合、
前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する、
ことを特徴とする液体吐出装置。 - 第１電極、圧電体及び第２電極を有する圧電素子と、
前記圧電素子を駆動するための駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切替可能な第１スイッチと、
前記圧電素子と電気的に並列に配置され、前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続するか否かを切替可能な第２スイッチと、
前記第１電極の電位と前記第２電極の電位とを比較する比較部と、
を備え、
前記第２スイッチは、前記比較部における比較結果に応じて、
前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続するか否かを切り替える、
ことを特徴とする液体吐出装置。 - 第１電極、圧電体及び第２電極を有する圧電素子と、
前記圧電素子を駆動するための駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切替可能な第１スイッチと、
前記圧電素子と電気的に並列に配置され、前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続するか否かを切替可能な第２スイッチと、
を備え、
第１期間において、
前記駆動信号には、前記圧電素子を駆動するための波形が設定され、
前記第１スイッチは、前記駆動信号を前記第１電極に供給する状態に設定され、
前記第２スイッチは、前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続しない状態に設定され、
前記第１期間以外の第２期間において、
前記第１スイッチは、前記駆動信号を前記第１電極に供給しない状態に設定され、
前記第２スイッチは、前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続する状態に設定される、
ことを特徴とする液体吐出装置。 - 前記第２スイッチは、
前記第１電極の電位が前記第２電極の電位よりも低い状態が第１時間長に亘って継続する場合、
前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する、
ことを特徴とする、請求項２に記載の液体吐出装置。 - 第１タイミングにおいて前記第１電極の電位が前記第２電極の電位よりも低いか否かを示す第１信号を、前記第１タイミングから前記第１時間長の後の第２タイミングまで遅延させる遅延部を備え、
前記第２スイッチは、
前記第２タイミングまで遅延された前記第１信号、及び、前記第２タイミングにおいて前記第１電極の電位が前記第２電極の電位よりも低いか否かを示す第２信号の両方が、前記第１電極の電位が前記第２電極の電位よりも低いことを示す場合、
前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する、
ことを特徴とする、請求項５に記載の液体吐出装置。 - 前記第２スイッチは、
前記第１電極の電位が、前記第２電極の電位に対して低く設定された第２電位よりも低い場合、
前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する、
ことを特徴とする、請求項２に記載の液体吐出装置。 - 前記圧電素子は、
多結晶体として形成され、分極処理が施されている、
ことを特徴とする、請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の液体吐出装置。 - 前記第２電極の電位は、
接地電位よりも高い第１電位に設定される、
ことを特徴とする、請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の液体吐出装置。 - 薄膜の圧電体を用いた圧電素子を具備し液体を吐出可能な吐出部が、３００dpi以上の密度で配列された液体吐出装置である、
ことを特徴とする、請求項１乃至９のうち何れか１項に記載の液体吐出装置。 - 第１電極、圧電体及び第２電極を有する圧電素子と、
前記圧電素子を駆動するための駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切替可能な第１スイッチと、
前記圧電素子と電気的に並列に配置され、前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続するか否かを切替可能な第２スイッチと、
を備え、
前記第２スイッチは、
前記第１電極の電位と、前記第２電極の電位と、の大小関係が変化しないように、
前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続するか否かを切り替える、
ことを特徴とするプリントヘッド。 - 第１電極、圧電体及び第２電極を有する圧電素子と、
前記圧電素子を駆動するための駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切替可能な第１スイッチと、
前記圧電素子と電気的に並列に配置され、前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続するか否かを切替可能な第２スイッチと、
を備え、
前記第２スイッチは、
前記第１電極の電位が前記第２電極の電位よりも低い場合、
前記第１電極と前記第２電極とを電気的に接続する、
ことを特徴とするプリントヘッド。 - 第１電極、圧電体及び第２電極を有する圧電素子と、
前記圧電素子を駆動するための駆動信号を前記第１電極に供給するか否かを切替可能な第１スイッチと、
前記圧電素子と電気的に並列に配置され、前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続するか否かを切替可能な第２スイッチと、
前記第１電極の電位と前記第２電極の電位とを比較する比較部と、
を備え、
前記第２スイッチは、前記比較部における比較結果に応じて、
前記第１電極及び前記第２電極を電気的に接続するか否かを切り替える、
ことを特徴とするプリントヘッド。 - 前記圧電素子は、
多結晶体として形成され、分極処理が施されている、
ことを特徴とする、請求項１１乃至１３のうち何れか１項に記載のプリントヘッド。 - 前記第２電極の電位は、
接地電位よりも高い第１電位に設定される、
ことを特徴とする、請求項１１乃至１４のうち何れか１項に記載のプリントヘッド。
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