JP7293771B2 - ヘッド駆動装置、液体を吐出する装置 - Google Patents

Description

本発明はヘッド駆動装置、液体を吐出する装置に関する。

従来、ヘッドのアクチュエータを駆動する駆動回路として、スイッチの切り替えにより、電圧が変化する共通駆動波形と、電圧が変化しない電位（電源電圧又はＧＮＤ）とを合成した駆動波形を生成するようにしたものが知られている（特許文献１）。

特表２０１８－５０９３２０号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成にあっては、共通駆動波形と電源電圧又はＧＮＤとの合成であるため、滴速度や滴量の調整を細かく行うことができないという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、吐出特性を細かく調整できるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係るヘッド駆動装置は、
ヘッドのアクチュエータに対して駆動波形を与えるヘッド駆動装置であって、
電圧が変化する共通駆動波形と、電圧が変化しない複数の電位と、を切り替えるスイッチ手段と、
前記スイッチ手段の切り替えを制御するスイッチ制御手段と、を備え、
前記スイッチ制御手段は、前記スイッチ手段の切り替えを制御して、前記共通駆動波形の波形要素と前記電圧が変化しない２以上の電位の波形要素とを含む前記駆動波形を出力させる
構成とした。

本発明によれば、吐出特性を細かく調整できる。

本発明の第１実施形態に係るヘッド駆動装置のブロック説明図である。 同実施形態における駆動波形の一例の説明に供する説明図である。 同じく駆動波形の他の例の説明に供する説明図である。 本発明の第２実施形態に係るヘッド駆動装置のブロック説明図である。 同実施形態における切替入力１、２の一例の説明に供する説明図である。 同じく切替入力１、２の他の例の説明に供する説明図である。 本発明の第３実施形態に係るヘッドヘッド駆動装置のブロック説明図である。 同実施形態の説明に供する説明図である。 本発明の第４実施形態に係るヘッド駆動装置のブロック説明図である。 本発明の第５実施形態における共通駆動波形を入力するスイッチの切替タイミングの説明に供する説明図である。 比較例１における共通駆動波形を入力するスイッチの切替タイミングの説明に供する説明図である。 吐出特性の調整の説明で使用するヘッド駆動装置の説明図である。 同じく駆動波形の第１例の説明図である。 同じく駆動波形の第２例の説明図である。 同じく駆動波形の第３例の説明図である。 同じく駆動波形の第４例の説明図である。 同じく駆動波形の第５例の説明図である。 同じく駆動波形の第６例の説明図である。 同じく駆動波形の第７例の説明図である。 ヘッドの複数のノズル間における吐出特性の調整の説明に供する説明図である。 本発明に係る液体を吐出する装置としての印刷装置の一例の機構部の平面説明図である。 同じく要部側面説明図である。 ヘッドの一例のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 同じくノズル配列方向に沿う断面説明図である。 同印刷装置の制御部のブロック説明図である。 同じくヘッド駆動制御装置のブロック説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態について図１を参照して説明する。図１は同実施形態に係るヘッド駆動装置のブロック説明図である。

ヘッド１１１は、液体を吐出する複数のノズルに対応して、液体を吐出させる圧力を発生するアクチュエータとしての複数の圧電素子２０１を有している。

ヘッド駆動装置８０１は、ヘッド１１１の圧電素子２０１に駆動波形ＰＶを与えて圧電素子２０１を駆動する。

ヘッド駆動装置８０１は、ヘッド１１１の圧電素子２０１に与える駆動波形ＰＶを構成する波形を切り替えるスイッチ手段８１１と、スイッチ手段８１１の切り替えを制御するスイッチ制御手段８１２とを備えている。

スイッチ手段８１１は、複数（ここでは、４個とする）のスイッチＳＷ１～ＳＷ４を有している。第１スイッチであるスイッチＳＷ１には、電圧が変化する共通駆動波形Ｖｃｏｍが入力され、共通駆動波形Ｖｃｏｍの導通又は切断を選択する。第２スイッチであるスイッチＳＷ２～ＳＷ４には、電圧が変化しない電位Ｖ１～Ｖ３（Ｖ３＜Ｖ２＜Ｖ１とする。）がそれぞれ入力され、電圧が変化しない複数の電位の導通又は切断を選択する。

ここで、第２スイッチであるスイッチＳＷ２～ＳＷ４のＯＮ抵抗は、第１スイッチであるスイッチＳＷ１のＯＮ抵抗よりも高くしている。これにより、駆動波形ＰＶの電圧の変化が緩やかになり、吐出特性が安定する。

スイッチ制御手段８１２は、スイッチ手段８１１のスイッチＳＷ１～ＳＷ４の切り替え（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御して、電圧が変化する共通駆動波形Ｖｃｏｍの波形要素ａと、電圧が変化しない２以上の電位（第１電位Ｖ１～第３電位Ｖ３）の波形要素ｂ、ｃ、ｄとで構成される駆動波形ＰＶを生成出力させる。

スイッチ制御手段８１２には、アウトプットイネーブル信号（以下、「ＯＥ信号」）としてのＯＥ１信号～ＯＥ４信号と、ヘッド制御信号（以下、「ＭＮ信号」という。）とが入力されている。

本実施形態では、ＯＥ１信号が「Ｈ」のときはスイッチＳＷ１がＯＦＦとなり、ＯＥ１信号が「Ｌ」で、かつ、ＭＮ信号が「Ｌ」ときはスイッチＳＷ１がＯＮとなる。同様に、ＯＥ２信号が「Ｈ」のときはスイッチＳＷ２がＯＦＦとなり、ＯＥ２信号が「Ｌ」で、かつ、ＭＮ信号が「Ｌ」ときはスイッチＳＷ２がＯＮとなる。ＯＥ３信号が「Ｈ」のときはスイッチＳＷ３がＯＦＦとなり、ＯＥ３信号が「Ｌ」で、かつ、ＭＮ信号が「Ｌ」ときはスイッチＳＷ１がＯＮとなる。ＯＥ４信号が「Ｈ」のときはスイッチＳＷ４がＯＦＦとなり、ＯＥ４信号が「Ｌ」で、かつ、ＭＮ信号が「Ｌ」ときはスイッチＳＷ４がＯＮとなる。

また、ＭＮ信号が「Ｈ」のときは、スイッチＳＷ１～ＳＷ４のすべてがＯＦＦ状態となり、駆動波形ＰＶが出力されない（圧電素子２０１は駆動されず、液体は吐出されない。）。

次に、本実施形態の作用について図２及び図３も参照して説明する。図２及び図３は異なる駆動波形の説明に供する説明図である。

前記のとおり、図２（ｂ）に示すＭＮ信号が「Ｌ」のとき、スイッチ制御手段８１２をＯＥ１信号～ＯＥ４信号が通過して、スイッチＳＷ１～ＳＷ４に与えられる。

図２（ａ）に示すＯＥ１信号が「Ｌ」のときスイッチＳＷ１がＯＮとなり、共通駆動波形Ｖｃｏｍがスイッチ手段８１１の出力となる。ＯＥ１信号が「Ｌ」のときスイッチＳＷ２がＯＮとなり、第１電位Ｖ１がスイッチ手段８１１の出力となる。ＯＥ２信号が「Ｌ」のときスイッチＳＷ３がＯＮとなり、第２電位Ｖ２がスイッチ手段８１１の出力となる。ＯＥ３信号が「Ｌ」のときスイッチＳＷ４がＯＮとなり、第３電位Ｖ３がスイッチ手段８１１の出力となる

ここで、図２（ｂ）に示すようにＭＮ信号が「Ｌ」のときに、図２（ａ）に示すようなＯＥ１信号～ＯＥ４信号が与えられるものとする。

このとき、スイッチＳＷ１～ＳＷ４は、すべてＯＦＦ→ＳＷ１；ＯＮ→ＳＷ１；ＯＦＦ→ＳＷ２；ＯＮ→ＳＷ２；ＯＦＦ→ＳＷ３；ＯＮ→ＳＷ３；ＯＦＦ→ＳＷ４；ＯＮ→ＳＷ４；ＯＦＦ→ＳＷ３；ＯＮ→ＳＷ３；ＯＦＦ→ＳＷ２；ＯＮ→ＳＷ２；ＯＦＦ→ＳＷ１；ＯＮ→全ＯＦＦと動作する。

したがって、図２（ｃ）に示すように、共通駆動波形Ｖｃｏｍの波形要素ａと第１電位Ｖ１、第２電位Ｖ２、第３電位Ｖ３の各波形要素ｂ、ｃ、ｄとが合成され、電圧がＶｃｏｍ→Ｖ１→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ２→Ｖ１→Ｖｃｏｍで変化する駆動波形ＰＶが生成される。

また、図３（ｂ）に示すようにＭＮ信号が「Ｌ」のときに、図３（ａ）に示すようなＯＥ１信号～ＯＥ４信号が与えられるものとする。

このとき、スイッチＳＷ１～ＳＷ４は、すべてＯＦＦ→ＳＷ１；ＯＮ→ＳＷ１；ＯＦＦ→ＳＷ２；ＯＮ→ＳＷ２；ＯＦＦ→ＳＷ３；ＯＮ→ＳＷ３；ＯＦＦ→ＳＷ４；ＯＮ→ＳＷ４；ＯＦＦ→ＳＷ２；ＯＮ→ＳＷ２；ＯＦＦ→ＳＷ１；ＯＮ→全ＯＦＦと動作する。

したがって、図３（ｃ）に示すように、共通駆動波形Ｖｃｏｍの波形要素ａと第１電位Ｖ１、第２電位Ｖ２、第３電位Ｖ３の各波形要素ｂ、ｃ、ｄとが合成され、電圧がＶｃｏｍ→Ｖ１→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ１→Ｖｃｏｍで変化する駆動波形ＰＶが生成される。

この場合、ＯＮ／ＯＦFのタイミング（スイッチ切替のタイミング）は、ＯＥ信号の立下り位置を制御することで調整制御できる。また、電源保護のため、各スイッチＳＷ１～ＳＷ４は同時にＯＮしないよう保護回路を備えることが好ましい。

このように、電圧が変化する共通駆動波形の波形要素と電圧が変化しない２以上の電位の波形要素とで構成される駆動波形を出力することができる。これにより、共通駆動波形と電源電圧又はＧＮＤとを合成する場合よりも、細かく滴速度、滴量などの吐出特性を調整することができる。なお、この吐出特性の調整の詳細については後述する。

また、切り替え先に印加されている電圧が変化しない電位と、切り替え前のアクチュエータの印加電位との電位差は小さく抑えるため、発熱量はあまり大きくならず、ヘッドの大型化を抑制できる。

次に、本発明の第２実施形態について図４を参照して説明する。図４は同実施形態に係るヘッド駆動装置のブロック説明図である。

本実施形態のスイッチ制御手段８１２は、切替入力１、切替入力２とＭＮ信号を入力する。そして、スイッチ制御手段８１２は、切替入力１の信号の立ち上がりエッジ毎に、スイッチＳＷが昇順（ＳＷ１からＳＷ２、ＳＷ２からＳＷ３、ＳＷ３からＳＷ４、ＳＷ４からは変化無し）に切り替えるように切り替えを制御する。

また、切替入力２に入力される信号の立ち上がりエッジ毎に、スイッチＳＷが降順（ＳＷ４からＳＷ３、ＳＷ３からＳＷ２、ＳＷ２からＳＷ１、ＳＷ１からは変化無し）に切り替えるように切り替えを制御している。

また、ＭＮ信号が「Ｈ」のときはスイッチＳＷ１～ＳＷ４が全てＯＦＦとなり、ＭＮ信号が「Ｌ」のときはセットされているスイッチＳＷ（電源ＯＮ時にリセットされて、最初はスイッチＳＷ１がセットされる）がＯＮとなる。

次に、本実施形態の作用について図５及び図６を参照して説明する。図５及び図６は切替入力１、２の異なる例の説明に供する説明図である。

まず、電源ＯＮ後、最初に図５に示すような切替入力１、２を入力すると、ＭＮ信号が「Ｌ」になったら、ＭＮ信号に従って、スイッチＳＷ１がＯＮし、ＳＷ１→ＳＷ２→ＳＷ３→ＳＷ４→ＳＷ３→ＳＷ２→ＳＷ１、と切り替わり、ＭＮ信号が「Ｈ」になったときにすべてのスイッチＳＷ１～ＳＷ４がＯＦＦになる。

このとき、仮に、切替入力２が２パルスしか入力されなければ、スイッチＳＷ２がセットされた状態でＯＦＦし、次のマスク信号が「Ｌ」のときはスイッチＳＷ２からＯＮが始まる。切り替わるタイミングは、切替入力のパルスタイミングで制御する。

また、図６に示すような切替入力１、２を入力して、ＳＷ１→ＳＷ２→ＳＷ３→ＳＷ２→ＳＷ３→ＳＷ２→ＳＷ１と切り替えることもできる。

なお、スイッチＳＷ１～ＳＷ４は同時に複数のスイッチＳＷがＯＮすることはないように制御される。

次に、本発明の第３実施形態について図７を参照して説明する。図７は同実施形態に係るヘッド駆動装置のブロック説明図である。

本実施形態のスイッチ制御手段８１２は、切替入力１とＭＮ信号を入力する。そして、スイッチ制御手段８１２は、切替入力１の信号の立ち上がりエッジ毎に、スイッチＳＷ１～ＳＷ４が、ＳＷ１→ＳＷ２→ＳＷ３→ＳＷ４→ＳＷ３→ＳＷ２→ＳＷ１、の順に切り替わるように切り替えを制御する。

また、ＭＮ信号が「Ｈ」のときはスイッチＳＷ１～ＳＷ４が全てＯＦＦとなり、ＭＮ信号が「Ｌ」のときはセットされているスイッチＳＷ（電源ＯＮ時にリセットされて、最初はスイッチＳＷ１がセットされる）がＯＮとなる。

次に、本実施形態の作用について図８を参照して説明する。図８は同作用説明の一例の説明に供する説明図である。

まず、電源ＯＮ後、最初に図８に示すような切替入力１を入力すると、ＭＮ信号が「Ｌ」になった後、ＭＮ信号に従って、スイッチＳＷ１がＯＮし、ＳＷ１→ＳＷ２→ＳＷ３→ＳＷ４→ＳＷ３→ＳＷ２→ＳＷ１、と切り替わり、ＭＮ信号が「Ｈ」になったときにすべてのスイッチＳＷ１～ＳＷ４がＯＦＦになる。

仮に、切替入力１が４パルスしか入っていなければ、ＳＷ１→ＳＷ２→ＳＷ３→ＳＷ４→ＳＷ３と切り替わって、スイッチＳＷ３がセットされた状態でＯＦＦし、次のマスク信号の「Ｌ」のときはスイッチＳＷ３からＯＮが始まり、切替入力１の立ち上がり毎に、ＳＷ３→ＳＷ２→ＳＷ１と切り替わる。切り替わるタイミングは、切替入力１のパルスタイミングで制御する。

なお、スイッチＳＷ１～ＳＷ４は同時に複数のスイッチＳＷがＯＮすることはないように制御される。

次に、本発明の第４実施形態について図９を参照して説明する。図９は同実施形態に係るヘッド駆動装置のブロック説明図である。

本実施形態では、スイッチ制御手段８１２は、カウンタ８１５とレジスタ８１６を内蔵している。そして、カウンタ８１５によって、タイミングデータによってレジスタ８１６に書き込まれているカウント値だけカウントクロックのパルスをカウントする毎に、スイッチＳＷ１～ＳＷ４が、ＳＷ１→ＳＷ２→ＳＷ３→ＳＷ４→ＳＷ３→ＳＷ２→ＳＷ１と切り替わる（ＳＷ１まで戻ったら切替終了）。

スイッチＳＷ１～ＳＷ４が切り替わるタイミングは、レジスタ８１６にセットされたカウント値によって制御する。レジスタ８１６にセットするカウント値は、上位の制御装置からヘッド駆動装置８０１にタイミングデータを送信して、レジスタ８１６に書き込んでも良いし、予めヘッド駆動装置８０１に内蔵したメモリに記憶させておいた値をレジスタ８１６に読み出しても良い。

なお、スイッチＳＷ１～ＳＷ４は同時に複数のスイッチＳＷがＯＮすることはないように制御される。

次に、本発明の第５実施形態について図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は同実施形態における共通駆動波形を入力するスイッチの切替タイミングの説明に供する説明図、図１１は比較例１における共通駆動波形を入力するスイッチの切替タイミングの説明に供する説明図である。

本実施形態では、第１スイッチであるスイッチＳＷ１をＯＦＦするときの共通駆動波形Ｖｃｏｍの電位が、第２スイッチであるスイッチＳＷ２をＯＮすることで入力される第１電位Ｖ１よりも高いとき、共通駆動波形Ｖｃｏｍの電位が変化しない、又は、電位の変化が緩やかである個所であり、かつ、第１電位Ｖ１に近い個所である電位が、第１電位のＶ１電位よりも高く、スイッチＳＷ１をＯＦＦするタイミングが、共通駆動波形Ｖｃｏｍの電位が変化しない、又は、電位の変化が緩やかである個所である構成としている。

同様に、第１スイッチであるスイッチＳＷ１をＯＦＦするときの共通駆動波形Ｖｃｏｍの電位が、第２スイッチであるスイッチＳＷ２をＯＮすることで入力される第１電位Ｖ１よりも低いとき、共通駆動波形Ｖｃｏｍの電位が変化しない、又は、電位の変化が緩やかである個所であり、かつ、第１電位Ｖ１に近い個所である電位が、第１電位Ｖ１の電位よりも低く、スイッチＳＷ１をＯＦＦするタイミングが、共通駆動波形Ｖｃｏｍの電位が変化しない、又は、電位の変化が緩やかである個所である構成としている。

つまり、共通駆動波形Ｖｃｏｍが図１１に示す比較例１のように、第２電位Ｖ２と第３電位Ｖ３との間の電位まで変化する（下降する）波形である場合、スイッチＳＷ１をＯＦＦするとき、電流が流れている状態でスイッチＳＷ１をＯＦＦすることになる。そのため、配線のコイル成分などの影響により、駆動波形ＰＶが大きく変動する（大きなノイズが入る）。

そこで、図１０に示すように、共通駆動波形Ｖｃｏｍが第１電位Ｖ１よりも高い電位までしか変化しない（下降しない）波形を生成してスイッチＳＷ１に入力することで、スイッチＳＷ１をＯＦＦするときに、共通駆動波形Ｖｃｏｍの電位が変化しないか、電位の変化が小さい箇所を作ることができる。

これによって、上述したように、共通駆動波形Ｖｃｏｍの電位が変化しないか、電位の変化が小さい箇所、つまり、電流があまりながれなくなってから、スイッチＳＷ１をＯＦＦすることができる。これにより、スイッチＳＷ１をＯＦＦすることによって駆動波形ＰＶに入るノイズが小さくなる。

なお、図１０、図１１で上下が逆転している場合にも同様の作用効果を得られる。

次に、電圧が変化する共通駆動波形の一部と電圧が変化しない複数の電位の合成による吐出特性の調整について説明する。

まず、吐出特性の調整の説明で使用するヘッド駆動装置及び駆動波形の第１例について図１２及び図１３を参照して説明する。

ここでは、スイッチ手段８１１に入力される共通駆動波形Ｖｃｏｍは３０Ｖから３Ｖに立ち下がる波形要素ａ１と、３Ｖで保持される波形要素ａ２と、３Ｖから３０Ｖに立ち上がる波形要素ａ３とで構成される。なお、具体的数値は一例であって限定されるものではない（以下の具体的数値についても同様である。）。また、ここでは、第１電位Ｖ１は２Ｖ、第２電位は１Ｖ、第３電位Ｖ３は０Ｖとする。

そして、スイッチ手段８１１によって共通駆動波形Ｖｃｏｍ、第１電位Ｖ１、第２電位Ｖ２、第３電位Ｖ３を切り替える。

このヘッド駆動装置８０１ではスイッチ手段８１１による切替を行うことで、図１３に示すように、Ｖｃｏｍ（状態１）→Ｖ１（状態２）→Ｖ２（状態３）→Ｖ３（状態４）の順に切り替え、状態４を所定時間保持した後、Ｖ３→Ｖ２→Ｖ１→Ｖｃｏｍと変化する駆動波形ＰＶを生成する。

次に、駆動波形の第２例ないし第６例について図１４ないし図１９を参照して説明する。図１４ないし図１９は各例の駆動波形の説明図である。

図１４に示す第２例の駆動波形ＰＶは、第１例の駆動波形ＰＶに対して、状態１～４の遷移タイミングを変えることにより、電圧上昇速度ｖｒが小さくなるようにした例である。この第２例の駆動波形ＰＶでは、第１例の駆動波形ＰＶに対して、滴速度及び滴量が小さくなる。

図１５に示す第３例の駆動波形ＰＶは、第１例の駆動波形ＰＶに対して、状態１～４の遷移タイミングを変えることにより、電圧上昇速度ｖｒが大きくなるようにした例である。この第３例の駆動波形ＰＶでは、第１例の駆動波形ＰＶに対して、滴速度及び滴量が大きくなる。

図１６に示す第４例の駆動波形ＰＶは、ヘッド駆動装置８０１に入力する電圧が変化しない第１電位Ｖ１～第３電位Ｖ３の間の電位差ΔＶ１２、ΔＶ２３を、第１例の第１電位Ｖ１～第３電位Ｖ３の間の電位差よりも小さくした例である。この第４例の駆動波形ＰＶでは、第１例の駆動波形ＰＶに対して、滴速度及び滴量が小さくなる。

図１７に示す第５例の駆動波形ＰＶは、ヘッド駆動装置８０１に入力する電圧が変化しない第１電位Ｖ１～第３電位Ｖ３の間の電位差ΔＶ１２、ΔＶ２３を、第１例の第１電位Ｖ１～第３電位Ｖ３の間の電位差よりも大きくした例である。この第５例の駆動波形ＰＶでは、第１例の駆動波形ＰＶに対して、滴速度及び滴量が大きくなる。

図１８（ｂ）に示す第６例の駆動波形ＰＶは、ヘッド駆動装置８０１に入力する電圧が変化しない第１電位Ｖ１～第３電位Ｖ３の間の電位差を、図１８（ａ）に示す第１例の第１電位Ｖ１～第３電位Ｖ３の間の電位差よりも大きくしている。また、スイッチ手段８１１の切り替えタイミングを変更して、立下り時間ｔｆを短く、立ち上がり時間ｔｒを長くした例である。

この第６例の駆動波形ＰＶのようにスイッチ手段８１１の切り替えタイミングと電圧が変化しない第１電位Ｖ１～第３電位Ｖ３の値をいずれも変化させることで、滴量の変化を抑えて滴速度を調整したり、滴速度の変化を抑えて滴量を調整したりすることができる。

図１９に示す第７例は、図１２に示すヘッド駆動装置８０１のスイッチ手段８１１を高低順に順次切り替えるのではなく、高低順を１つ以上飛ばして切り替えるようにした例である。

つまり、スイッチ手段８１１を高低順に順次切り替ええると、図１９（ａ）に示すような駆動波形ＰＶが出力される。

これに対し、図１９（ｂ）に示すように、状態４から状態２に切り替えると、立ち上がりが急峻になり、滴速度が速くなる。また、図１９（ｃ）に示すように、状態４から状態３に切り替え、状態２を飛ばして状態１に切り替えると、立ち上がりが緩やかになり、滴速度が遅くなる。さらに、図１９（ｄ）に示すように、状態４から状態３を飛ばして状態２に切り替え、状態２から状態１に切り替えると、立ち上がりがさらに緩やかになり、滴速度が遅くなる。

次に、ヘッドの複数のノズル間における吐出特性の調整について図２０図を参照して説明する。図２０は同説明に供する説明図である。

複数のノズル間において吐出特性を調整する場合、各ノズル毎に調整を行う必要はなく、例えば図２０（ａ）に示すように、調整前において漸次増加する滴速度の特性を有する場合、スイッチ手段８１１の切り替えタイミングや電圧値を三通り用意しておき、図２０（ｂ）に示すように、三段階の調整を行うこともできる。

このようにしても、複数のノズル間で滴速度のばらつきをなくすことはできないまでも、ばらつきを低減することはできる。

次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図２１及び図２２を参照して説明する。図２１は同液体を吐出する装置としての印刷装置の機構部の平面説明図、図２２は同じく要部側面説明図である。

この印刷装置１００は、シリアル型装置である。左右の側板１０１Ａ、１０１Ｂに架け渡した主ガイド部材１０２及び従ガイド板１０３などのガイド機構でキャリッジ１０５を主走査方向に移動可能に保持している。

キャリッジ１０５には、３つの液体吐出ユニット１１０（１１０Ａ～１１０Ｃ）を搭載している。液体吐出ユニット１１０は、液体吐出手段としての液体吐出ヘッド（ヘッド）１１１と、ヘッド１１１に液体を供給するサブタンク１１２とを一体化して構成している。

装置本体側には、各色の液体を収容した複数のメインタンク（液体カートリッジ）１２０が交換可能に装着されるカートリッジホルダ１２１が配置されている。このカートリッジホルダ１２１に装着されたメインタンク１２０から送液ポンプなどによって各色の供給チューブで構成した液体経路１２３を介して各液体吐出ユニット１１０のヘッド１１１に各色の液体が供給される。

一方、シート材１３０を搬送方向に搬送するために、シート材１３０を吸着してヘッド１１１に対向して搬送する搬送手段１４０を備えている。

搬送手段１４０は、搬送ローラ１４１と、搬送ローラ１４１に加圧されて接触する加圧ローラ１４２と、ヘッド１１１に対向するプラテン部材１４３と、プラテン部材１４３の吸引孔１４３ａを介してシート材１３０を吸着する吸引機構部１４４などで構成される。なお、図では吸引孔１４３ａは部分的に図示しているが、プラテン部材１４３の全体に配置される。

また、キャリッジ１０５の主走査方向の一方側にはヘッド１１１の維持回復（メンテナンス）を行う維持回復機構１５０が配置されている。

維持回復機構１５０は、例えばヘッド１１１のノズル面１１１ａをキャッピングするキャップ１５１と、ノズル面１１１ａを払拭するウェブ１５４とワイパ部材１５５を含む払拭ユニット１５２を備えている。払拭ユニット１５２はメインフレーム１５６上に配置されている。

この印刷装置１００においては、シート材１３０を搬送ローラ１４１及び加圧ローラ１４２によってプラテン部材１４３上を吸着しながら搬送方向に搬送する。

そこで、キャリッジ１０５を主走査方向に移動させながら印刷信号に応じてヘッド１１１を駆動することにより、停止しているシート材１３０に所要の色の液体を吐出して１行分を印刷し、シート材１３０を所定量搬送後、次の行の印刷を行うことを繰り返して印刷し、シート材１３０を排出する。

次に、ヘッドの一例について図２３及び図２４を参照して説明する。図２３は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図２４は同じくノズル配列方向に沿う断面説明図である。

このヘッド１１１は、ノズル板１と、流路板２と、振動板部材３とを接合している。そして、振動板部材３を変位させる圧電アクチュエータ１１と、共通流路部材としてフレーム部材２０とを備えている。

これにより、液滴を吐出する複数のノズル４に通じる圧力室（個別液室、加圧室などとも称される。）６、圧力室６に液体を供給する流体抵抗部を兼ねた個別供給流路７と、個別供給流路７に通じる中間供給流路８とを形成している。隣り合う圧力室６はノズル配列方向で隔壁６Ａによって隔てられている。

そして、フレーム部材２０の共通流路１０から振動板部材３に形成したフィルタ部９を通じて、中間供給流路８、個別供給流路７を経て複数の圧力室６に液体を供給する。

圧電アクチュエータ１１は、振動板部材３の圧力室６の壁面を形成する変形可能な振動領域３０を挟んで、圧力室６とは反対側に配置されている。

この圧電アクチュエータ１１は、ベース部材１３上に接合した複数の積層型圧電部材１２をハーフカットダイシングによって溝加工して、駆動波形を与える柱状の圧電素子２０１と、支柱となる圧電素子２０２を所定の間隔で櫛歯状に形成している。

そして、圧電素子２０１を振動板部材３の振動領域３０に形成した島状の凸部３ａに接合している。また、支柱２０２を振動板部材３の凸部３ｂに接合している。

圧電部材１２は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極が設けられ、圧電素子２０１の外部電極に駆動波形を与えるための可撓性を有するフレキシブル配線基板としてのＦＰＣ１５が接続されている。

フレーム部材２０には、ヘッドタンクや液体カートリッジから液体が供給される共通流路１０が形成されている。

このヘッド１１１においては、例えば圧電素子２０１に印加する電圧を中間電位Ｖｅから下げることによって圧電素子２０１が収縮し、振動板部材３の振動領域３０が下降して圧力室６の容積が膨張することで、圧力室６内に液体が流入する。

その後、圧電素子２０１に印加する電圧を上げて圧電素子２０１を積層方向に伸長させ、振動板部材３の振動領域３０をノズル４方向に変形させて圧力室６の容積を収縮させる。これにより、圧力室６内の液体が加圧され、ノズル４から液体が吐出（噴射）される。

そして、圧電素子２０１に印加する電圧を中間電位に戻すことによって振動板部材３の振動領域３０が初期位置に復元し、圧力室６が膨張して負圧が発生するので、共通流路１０から個別供給流路７を通じて圧力室６内に液体が充填される。そこで、ノズル４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の吐出のための動作に移行する。

次に、この印刷装置の制御部の概要について図２５を参照して説明する。なお、図２５は同制御部のブロック説明図である。

この制御部５００は、装置全体の制御を司るＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１が実行する本発明に係る処理を実行するためのプログラムを含む各種プログラムなどの固定データを格納するＲＯＭ５０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ５０３とを含む主制御部５００Ａを備えている。

また、制御部５００は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）５０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理する画像処理部５０５とを備えている。

また、制御部５００は、ヘッド１１１を駆動制御するためのヘッド制御部や駆動波形生成部を含むヘッド駆動制御部５０８を備えている。ヘッド駆動制御部５０８は、キャリッジ１０５側に設けたヘッド駆動装置であるヘッドドライバ（ドライバＩＣ）８００を介してヘッド１１１を駆動制御する

また、制御部５００は、キャリッジ１０５を移動走査する主走査モータ５５１を駆動するキャリッジ駆動部５１０と、搬送ローラ１４１を駆動する送りモータ５５２及び吸引機構部１４４を駆動する搬送系駆動部５１１とを備えている。

また、制御部５００は、液体カートリッジ１２０から各ヘッド１１１側への送液などを行う送液ポンプ部５５３を駆動する供給系駆動部５１２と、維持回復機構１５０を駆動するメンテナンス駆動部５１５とを備えている。

また、制御部５００は、Ｉ／Ｏ部５１３を備えている。Ｉ／Ｏ部５１３は、読み取りセンサ５６０からの読み取り信号、各種のセンサ群５７０からの情報を取得し、装置の制御に必要な情報を抽出し、各種の制御に使用する。

また、制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５１４が接続されている。

また、制御部５００は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、画像読み取り装置、撮像装置などのホスト６００のプリンタドライバ６０１とのデータ、信号の送受などを行うためのＩ／Ｆ５０６備えている。

そして、制御部５００のＣＰＵ５０１は、Ｉ／Ｆ５０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、画像処理部５０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行い、この画像データを、ヘッド駆動制御部５０８を介してヘッドドライバ８００に転送する。

ヘッド駆動制御部５０８は、画像データをシリアルデータで転送するとともに、画像データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、ヘッド制御信号などをヘッドドライバ８００に出力する。また、ヘッド駆動制御部５０８は、共通駆動波形Ｖｃｏｍを生成してヘッドドライバ８００に出力する。

ヘッドドライバ８００は、シリアルに入力されるヘッド１１１の１行分に相当する画像データに基づいてヘッド１１１の所定の圧電素子２０１に対して駆動波形ＰＶを与えて対応するノズル４から液体を吐出させる。

次に、ヘッドドライバ及びヘッド駆動制御部で構成されるヘッド駆動制御装置について図２６のブロック説明図を参照して説明する。

ヘッド１１１の所要の圧電素子２０１に対して駆動波形ＰＶを与える制御をするヘッド駆動制御装置４００は、ヘッド制御部４０１、共通駆動波形生成部４０２、波形データ格納部４０３、ヘッドドライバ８００と、吐出タイミングを生成するための吐出タイミング生成部４０４を備えている。

ヘッド制御部４０１は、吐出タイミングパルスｓｔｂを受信すると、共通駆動波形Ｖｃｏｍの生成のトリガーとなる吐出同期信号ＬＩＮＥを共通駆動波形生成部４０２へ出力する。また、ヘッド制御部４０１は、吐出同期信号ＬＩＮＥからの遅延量に当たる吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥを共通駆動波形生成部４０２へ出力する。

駆動波形生成部４０２は、波形データ格納部４０３から読み出される波形データに従って、吐出同期信号ＬＩＮＥと、吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥに基づいたタイミングで共通駆動波形Ｖｃｏｍを生成する。

ヘッド制御部４０１は、画像データを受け取り、この画像データをもとに、ヘッド１１１の各ノズル４に対して液体吐出の有無を制御するＭＮ信号を生成する。マスク制御信号ＭＮは吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥに同期したタイミングの信号である。

そして、ヘッド制御部４０１は、画像データＳＤと、同期クロック信号ＳＣＫと、画像データのラッチを命令するラッチ信号ＬＴと、生成したマスク制御信号ＭＮとを、ヘッドドライバ８００に転送する。

ヘッドドライバ８００は、シフトレジスタ４１１、ラッチ回路４１２、階調デコーダ４１３、レベルシフタ４１４、及びスイッチ部４１５を備える。

シフトレジスタ４１１は、ヘッド制御部４０１から転送される画像データＳＤ及び同期クロック信号ＳＣＫを入力する。ラッチ回路４１２は、シフトレジスタ４１１の各レジスト値を、ヘッド制御部４０１から転送されるラッチ信号ＬＴによってラッチする。

デコーダ４１３は、ラッチ回路４１２でラッチした値（画像データＳＤ）とヘッド制御信号ＭＮとをデコードして結果を出力する。レベルシフタ４１４は、デコーダ４１３のロジックレベル電圧信号をレベル変換してスイッチ部４１５に出力する。

スイッチ部４１５は、前記各実施形態で説明したヘッド駆動装置８０１を各ノズル４の各圧電素子２０１毎に備えている。各ヘッド駆動装置８０１には、例えば、前記第１実施形態の構成（他の実施形態でもよい。）であれば、共通駆動波形Ｖｃｏｍ、第１電位Ｖ１～第３電位Ｖ３、各ノズル４毎に設定されたＯＥ信号がそれぞれ入力される。そして、レベルシフタ４１４を介して与えられる各圧電素子２０１毎のＭＮ信号を入力し、ＯＥ信号に従ってスイッチ手段８１１を切り替え制御して、所要の駆動波形ＰＶを出力させる。

１００ 印刷装置（液体を吐出する装置）
１１１ ヘッド
４００ ヘッド駆動制御部
４０１ ヘッド制御部
４０２ 共通駆動波形生成部
４０３ 波形データ格納部
８００ ヘッドドライバ
８０１ ヘッド駆動装置
８１１ スイッチ手段
８１２ スイッチ制御手段

Claims (8)

1. ヘッドのアクチュエータに対して駆動波形を与えるヘッド駆動装置であって、
   電圧が変化する共通駆動波形と、電圧が変化しない複数の電位と、を切り替えるスイッチ手段と、
   前記スイッチ手段の切り替えを制御するスイッチ制御手段と、を備え、
   前記スイッチ制御手段は、前記スイッチ手段の切り替えを制御して、前記共通駆動波形の波形要素と前記電圧が変化しない２以上の電位の波形要素とを含む前記駆動波形を出力させる
   ことを特徴とするヘッド駆動装置。
2. 前記スイッチ制御手段は、前記電圧が変化しない複数の電位を高低順に順次切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッド駆動装置。
3. 前記スイッチ制御手段は、前記電圧が変化しない複数の電位を高低順に１つ以上飛ばして切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッド駆動装置。
4. 前記スイッチ手段は、前記共通駆動波形の導通又は切断を選択する第１スイッチと、前記電圧が変化しない複数の電位の導通又は切断を選択する１又は２以上の第２スイッチと、を含む
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のヘッド駆動装置。
5. 前記第２スイッチのＯＮ抵抗は、前記第１スイッチのＯＮ抵抗よりも高い
   ことを特徴とする請求項４に記載のヘッド駆動装置。
6. 前記第１スイッチをＯＦＦするときの前記共通駆動波形の電位が、前記第２スイッチをＯＮすることで入力される第１電位よりも高いとき、
   前記共通駆動波形の電位が変化しない、又は、電位の変化が緩やかである個所であり、かつ、前記第１電位に近い個所である電位が、前記第１電位の電位よりも高く、
   前記第１スイッチをＯＦＦするタイミングが、前記共通駆動波形の前記電位が変化しない、又は、電位の変化が緩やかである個所である
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のヘッド駆動装置。
7. 前記第１スイッチをＯＦＦするときの前記共通駆動波形の電位が、前記第２スイッチをＯＮすることで入力される第１電位よりも低いとき、
   前記共通駆動波形の電位が変化しない、又は、電位の変化が緩やかである個所であり、かつ、前記第１電位に近い個所である電位が、前記第１電位の電位よりも低く、
   前記第１スイッチをＯＦＦするタイミングが、前記共通駆動波形の前記電位が変化しない、又は、電位の変化が緩やかである個所である
   ことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載のヘッド駆動装置。
8. 液体を吐出するヘッドと、
   請求項１ないし７のいずれかに記載のヘッド駆動装置と、を備えている
   ことを特徴とする液体を吐出する装置。

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