JP2001187449A - インクジェットヘッドの駆動方法及びその駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】安定した吐出動作が行えるインクジェットヘッ
ドの駆動方法及びその駆動装置。 【解決手段】振動板５に対して反対側に配置される電極
を高インピーダンス状態とした上で電極に駆動パルスを
印加し、振動板と個別電極１４間に一定の電圧印加状態
を形成して振動板１５を個別電極側に変形させた後、電
極を低インピーダンス状態として振動板の変形を復帰さ
せてインク液滴を吐出する第１の吐出動作を行い、吐出
後電極に駆動パルスと同一のパルスを印加し、パルスの
電圧値増加時に電極を低インピーダンス状態とし、かつ
電圧値減少時に電極を高インピーダンス状態し、更に電
極に駆動パルスを印加し、個別電極と振動板間に第１の
吐出動作時と異なる極性の電圧印加状態を形成して振動
板を個別電極側に変形させた後、電極を低インピーダン
ス状態として振動板の変形を復帰させてインク液滴を吐
出する第２の吐出動作を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットヘッ
ドの駆動方法及びその駆動装置に関し、特に静電気力に
より振動板を変形させてノズルからインク滴を吐出させ
るインクジェットヘッドを備えたインクジェットヘッド
の駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、記録時の騒
音が極めて小さく、高速印字が可能であり、インクの自
由度が高く安価な普通紙を使用できることなど多くの利
点を有する。この中でも記録の必要な時にのみインク液
滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式
が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないた
め、現在主流となっている。インク・オン・デマンド方
式には、圧電素子を用いる方式、発熱素子によりインク
の相変化を用いる方式、静電気力を用いる方式などがあ
る。この中で、静電気力を用いる方式は、同じ体積に蓄
えるエネルギーが小さいため低消費電力化が期待でき
る。一方、この静電気力を用いる方式は、振動板と個別
電極間で短絡破壊する危険性が高く、これを防止するた
めの絶縁性の保護層を設けた構成が一般的である。しか
し、この場合では保護層に残留電荷が蓄積するという課
題を有している。残留電荷が蓄積すると、実効的な電界
強度が弱まり、インク液滴の安定吐出ができなくなる。
残留電荷は、保護層の残留分極や、電界放出、トンネル
効果による帯電が原因である。そこで、残留電荷を取り
除く対策として特開平７−８１０８８号公報（以下従来
例１と称す）では、振動板と個別電極に、通常の記録に
用いる電圧とは極性の異なる電圧を印加する残留電荷除
去手段を設けている。また、特開平７−２１４７８０号
公報（以下従来例２と称す）では上記方法に加えてその
傾きを最適化して誤吐出を防止している。更に、特開平
９−１３６４１３号公報（以下従来例３と称す）では、
第１の極性の電気パルスと、第２の逆極性の電圧の両方
によってインク液滴の吐出を行うものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１の方法では残留電荷は除去できるものの、インクと接
する振動板が接地電位以外の電位レベルとなることにな
り、インクに影響を及ぼす危険性が高いという問題点が
残る。また、回路的にも振動板電極、個別電極が一つの
ノズルごとに必要となり多ノズル化はコストアップを招
く。更に、従来例２では、回路構成がさらに複雑になり
安価に構成することが難しい。また、従来例３の方法も
従来例１，２と同様であり、しかも印字パターンにより
ヘッドに対する駆動パルスを変化させなければならずさ
らに回路が複雑になりコストアップを招いてしまう。

【０００４】本発明はこれらの問題点を解決するための
ものであり、簡単な回路構成で、インクを一定レベルの
電位としたまま残留電荷の課題を解決でき安定した吐出
動作が行えるインクジェットヘッドの駆動方法及びその
駆動装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、ノズルに連通するインク流路の一部に設けられた
振動板と、該振動板に対向して設けられた個別電極とを
含んで構成されるアクチュエータを有し、振動板を静電
気力により変形させてノズルからインク液滴を吐出す
る、本発明に係るインクジェットヘッドの駆動方法は、
以下の動作を順次繰り返すものである。第１の動作とし
ては、個別電極に対向して誘電体を挟んで配置された電
極に駆動用パルスを印加し、個別電極を高インピーダン
ス状態として振動板と個別電極間に一定の電圧印加状態
を形成して振動板を個別電極側に変形させた後、個別電
極を低インピーダンス状態として振動板の変形を復帰さ
せてインク液滴を吐出する第１の吐出動作を行う。とこ
ろが、振動板と個別電極との間の電荷が残留し、その残
留電荷が作り出す電界のため、振動板が完全に復帰せず
に撓みを含むことになる。そこで、吐出後電極に駆動用
パルスを印加し、該パルスの電圧値増加時に電極を低イ
ンピーダンス状態とし、かつ電圧値減少時に電極を高イ
ンピーダンス状態とするように制御することによって、
個別電極と振動板間に第１の吐出動作時と異なる極性の
電圧印加状態を形成して個別電極と電極間に生じた残留
電荷を除去する第１の残留電荷除去動作を行う。第２の
動作としては、電極に駆動用パルスを印加し、個別電極
と振動板間に第１の吐出動作時と異なる極性の電圧印加
状態を形成して振動板を個別電極側に変形させた後、個
別電極を低インピーダンス状態として振動板の変形を復
帰させてインク液滴の吐出を行う第２の吐出動作と、吐
出後電極に駆動用パルスを印加し、該パルスの電圧値増
加時に個別電極を低インピーダンス状態とし、かつ電圧
値減少時に個別電極を高インピーダンス状態とするよう
に制御することによって、個別電極と振動板間に第２の
吐出動作時と異なる極性の電圧印加状態を形成して個別
電極と電極間に生じた残留電荷を除去する第２の残留電
荷除去動作とを含む。

【０００６】また、別の発明として、ノズルに連通する
インク流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に対
向して設けられた個別電極とを含んで構成されるアクチ
ュエータを有し、振動板を静電気力により変形させてノ
ズルからインク液滴を吐出する、本発明に係るインクジ
ェットヘッドの駆動装置は、個別電極を低インピーダン
ス状態又は高インピーダンス状態に切替る切替手段と、
個別電極に対向して誘電体を挟んで配置された電極に駆
動用パルスを印加し、切替手段により個別電極を高イン
ピーダンス状態として振動板と個別電極間に一定の電圧
印加状態を形成して振動板を個別電極側に変形させた
後、切替手段により個別電極を低インピーダンス状態と
して振動板の変形を復帰させてインク液滴の吐出を行う
第１の吐出動作と、吐出後電極に駆動パルスと同一のパ
ルスを印加し、該パルスの電圧値増加時に切替手段によ
り個別電極を低インピーダンス状態とし、かつ電圧値減
少時に個別電極を高インピーダンス状態とするように制
御することによって、個別電極と振動板間に第１の吐出
動作時と異なる極性の電圧印加状態を形成して個別電極
と電極間に生じた残留電荷を除去する第１の残留電荷除
去動作とを含む第１の動作駆動手段と、電極に駆動用パ
ルスを印加し、個別電極と振動板間に第１の吐出動作時
と異なる極性の電圧印加状態を形成して振動板を個別電
極側に変形させた後、切替手段により個別電極を低イン
ピーダンス状態として振動板の変形を復帰させてインク
液滴の吐出を行う第２の吐出動作と、吐出後電極に駆動
用パルスを印加し、該パルスの電圧値増加時に個別電極
を低インピーダンス状態とし、かつ電圧値減少時に個別
電極を高インピーダンス状態とするように制御すること
によって、個別電極と振動板間に第２の吐出動作時と異
なる極性の電圧印加状態を形成して個別電極と電極間に
生じた残留電荷を除去する第２の残留電荷除去動作とを
含む第２の動作駆動手段とを有する。

【０００７】従って、このように第１の動作、第２の動
作を交互に順次繰り返すことによって、又は第１の動作
駆動手段及び第２の動作駆動手段を有することによっ
て、簡単な回路構成及び簡単な制御によってインクジェ
ットヘッドの残留電荷を除去可能で安定した吐出が可能
となる。なお、電極は個別電極が形成される個別電極基
板であることにより、複数ノズルがある場合にも電極配
線数の増加を最小限に抑えて使用可能であり、製造も容
易となる。

【０００８】更に、個別電極と電極間の容量は、個別電
極と振動板間の容量より大きくしたことにより、個別電
極基板への駆動電圧に対する振動板、個別電極への電圧
印加効率を高くすることができる。

【０００９】また、個別電極を低インピーダンス状態又
は高インピーダンス状態に切替る切替手段は、コンプリ
メンタリなバイポーラトランジスタによるオープンコレ
クタ回路又はＣＭＯＳトランジスタによるオープンドレ
イン回路であることにより、安価に回路を構成できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のインクジェットヘッドの
駆動方法は、個別電極に対向し、かつ振動板に対して反
対側に配置される電極を高インピーダンス状態とした上
で電極に駆動パルスを印加し、振動板と個別電極間に一
定の電圧印加状態を形成して振動板を個別電極側に変形
させた後、電極を低インピーダンス状態として振動板の
変形を復帰させてインク液滴を吐出する第１の吐出動作
を行い、吐出後電極に駆動パルスと同一のパルスを印加
し、該パルスの電圧値増加時に電極を低インピーダンス
状態とし、かつ電圧値減少時に電極を高インピーダンス
状態とすることによって、個別電極と振動板間に第１の
吐出動作時と異なる極性の電圧印加状態を形成して個別
電極と電極間に生じた残留電荷を除去する第１の残留電
荷除去動作を行う。更に電極に駆動パルスを印加し、個
別電極と振動板間に第１の吐出動作時と異なる極性の電
圧印加状態を形成して振動板を個別電極側に変形させた
後、電極を低インピーダンス状態として振動板の変形を
復帰させてインク液滴を吐出する第２の吐出動作を行
い、吐出後電極に駆動パルスと同一のパルスを印加し、
該パルスの電圧値増加時に電極を低インピーダンス状態
とし、かつ電圧値減少時に電極を高インピーダンス状態
とすることによって、個別電極と振動板間に第２の吐出
動作時と異なる極性の電圧印加状態を形成して個別電極
と電極間に生じた残留電荷を除去する第２の残留電荷除
去動作を行う。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係るインクジェッ
トヘッドの構成を示す断面図である。同図に示す本実施
例のインクジェットヘッドは、インク液滴を基板の端部
に設けたノズル孔から吐出させるエッジシュータタイプ
の例である。なお、基板の上面部に設けたノズル孔から
インク液滴を吐出させるサイドシュータタイプでもよ
い。また、図２は図１のＡ−Ａ’線断面図である。

【００１２】以下、図１及び図２に従って本実施例につ
いて説明する。本実施例のインクジェットヘッドは、主
に、３枚の基板、つまり基板１、個別電極基板２、基板
３を重ねて接合した積層構造となっている。振動板５を
形成する中間の基板１は、ほう素（ボロン）がドープさ
れたｐ型のシリコンからなる。また、基板１は、複数の
ノズル孔４を構成するように、基板１の表面に一端より
平行に等間隔で形成された複数のノズル溝と、各々のノ
ズル溝に連通し、底壁を振動板５とする圧力発生部であ
る圧力室６を構成することになる凹部と、凹部の後部に
設けられたオリフィス７を構成することになるインク流
入口のための細溝と、各々の圧力室６にインクを供給す
るためインク供給部であるリザーバ８を構成することに
なる凹部とを有する。更に、本実施例に示すインクジェ
ットヘッドの基板１は単結晶シリコンを異方性エッチン
グにて形成されている。特に、振動板５の部分には、高
濃度ボロンをドープすることで、エッチングレートを低
くし、振動板の板厚を高精度に制御している。共通電極
１３は、Ａｌ等の金属をスパッタしてシンタリング（熱
拡散）することにより付設され、基板１との導通が確保
されている。これは、半導体材料よりなる基板１とオー
ミックコンタクトを取るためである。基板１の下面に接
合される下側の基板は、個別電極１４が形成される個別
電極基板２であり、基板１と同種類のＰ型シリコン（Ｓ
ｉ）からなる。

【００１３】個別電極基板２の基板層１９は、シリコン
の基板層である。また、個別電極基板２の誘電体層１０
は、基板層１９の表面に設けられた酸化膜層である。誘
電体層１０は等方性エッチングにより掘り込まれ、基板
１と接合した時、気体層９を形成する。個別電極１４
は、誘電体層１０にＴｉＮを成膜、パターニングして形
成している。図にはないが、実際にはチャンネル分の電
極が配列されている。従って、個別電極基板２と個別電
極１４、振動板５と個別電極１４によって構成される平
行平板コンデンサ内に誘電体が介在したモデルとしてと
らえることができ、その誘電体は誘電体層１０に相当す
る。なお、個別電極基板２は接合時の高温に耐えるもの
ならばＰ型シリコン（Ｓｉ）に限ったものではない。個
別電極１４上に成膜した絶縁性の保護層１５は、ＳｉＯ
₂ を成膜、パターニングして形成している。また、個別
電極基板２はその配列方向の断面積が振動板５よりも大
きく形成してある。これにより個別電極基板２が一定レ
ベルの電圧にあり、個別電極が低インピーダンス状態と
なったときの振動板への電界遮蔽効果を高めている。基
板電極取り出し部１６の表面には共通電極１３と同様に
Ａｌ等の金属をスパッタしてシンタリング（熱拡散）す
ることにより付設されており基板層１９との導通が確保
されている。これは、半導体材料よりなる個別電極基板
２とオーミックコンタクトを取るためである。基板電極
取り出し部１６は電圧駆動源１８により所定の電位にて
駆動され個別電極基板２を所定の電位に駆動することに
なる。

【００１４】基板１の上面に接合される上側の基板３
は、個別電極基板２と同じシリコン基板を用いている。
この基板３の接合によって構成される、ノズル孔４、圧
力室６、オリフィス７及びリザーバ８は連通してインク
流路を構成している。インクジェットヘッドのリザーバ
８の開口部には接続パイプが接続され、チューブ１２を
介して図示しないインクタンクに接続されている。

【００１５】次に、基板１と個別電極基板２、及び基板
１と基板３は、直接接合や共晶接合等により、各々互い
に接合してインクジェットヘッドを組み立てる。直接接
合では１０００℃程度の高温下にて接合が実施され、純
粋な基板が形成されるのに対して、共晶接合では金等の
バインダーを接合界面に介在させて接合がなされる。接
合の後に、振動板５と個別電極基板２上の個別電極１４
との間に形成される気体層９の厚みは、本実施例では
０．２μｍとしてある。封止剤１１は、気体層９を気密
封止するためのエポキシ樹脂などよりなる接着剤であ
る。よって、振動板５、気体層９、個別電極１４よりア
クチュエータ部を構成している。

【００１６】このような構成を有する本実施例のインク
ジェットヘッドによれば、インクは図示しないインクタ
ンクよりインク供給部材を経て基板１の内部に供給さ
れ、リザーバ８、圧力室６等を満たし、圧力室６のイン
クはインクジェットヘッドの駆動時にノズル孔４よりイ
ンク液滴２０となって吐出される。

【００１７】図３は図１における個別電極１４の制御回
路１７及びインクジェットヘッドの電気的な等価回路を
示す回路図である。同図において、容量２２は図１の個
別電極基板２と個別電極１４によって形成される容量で
あり、容量２３は振動板５と個別電極１４によって形成
される容量である。容量２２，２３はそれぞれ容量値Ｃ
１，Ｃ２を有する。ここで、容量値Ｃ１は容量値Ｃ２よ
りも値が大きくなるよう構成されている。スイッチング
素子２４，２５において、スイッチング素子２４が閉じ
たＯＮ状態のとき、振動板５から電流が流れ出すときの
み低インピーダンスでＧＮＤレベルとなり、それ以外で
は高インピーダンス状態となる。逆に、スイッチング素
子２５が閉じたＯＮ状態のとき、振動板５側へ電流が流
れ込むときのみ低インピーダンスでＧＮＤレベルとな
る。また、図示していない制御回路によりスイッチング
素子２４，２５は独立にＯＮ／ＯＦＦが可能となってい
る。振動板５はＧＮＤ電位に接続されているものとす
る。

【００１８】図４は図３の等価回路の波形を示すタイム
チャートである。同図において、波形ａは図１の個別電
極基板２への印加電圧波形、波形ｂは図１の振動板５と
個別電極１４に印加される電圧波形、波形ｃはスイッチ
ング素子２４の開閉状態を示した波形、波形ｄはスイッ
チング素子２５の開閉状態を示す波形である。なお、波
形ａにおいて、立ち上がり時間及び立ち下がり時間はＴ
２であり、電圧がＧＮＤレベルもしくは正のＶｐが時間
Ｔ１である波形を２個続け、時間Ｔ２置いた後同様に繰
り返す波形である。また、インク吐出中は常に個別電極
基板２に印加されるものとする。本実施例では、図１の
個別電極基板２の基板層１９に電圧を印加する電圧駆動
源２２を設け、個別電極１４を高インピーダンスもしく
は片方向に電流が流れるときのみ低インピーダンスとな
るスイッチとした。すなわち。電圧駆動源２２が同一な
パルスを出力しているだけであるが、振動板５、基板層
１９間にはそれとは異なる極性の電圧が印加できている
ことにある。また、本実施例のインクジェットヘッド
は、図４の一定周期Ｔ内において緩やかに図１の振動板
５を個別電極１４側に引き寄せた後、急激に反対方向に
引き離すことによるいわゆる”ひきうち”によってイン
クの吐出を行っている。

【００１９】図５は図４における各時刻又は各区間での
図３の等価回路の状態を示す回路図である。同図の
（ａ）は図４の時刻ｔ₁と時刻ｔ₂の間の区間での図３の
等価回路の状態を、同図の（ｂ）は図４の時刻ｔ₂での
図３の等価回路の状態を、同図の（ｃ）は図４の時刻ｔ
₂と時刻ｔ₃の間の区間での図３の等価回路の状態を、同
図の（ｄ）は図４の時刻ｔ₃と時刻ｔ₄の間の区間での図
３の等価回路の状態を、同図の（ｅ）は図４の時刻ｔ₅
での図３の等価回路の状態を、それぞれ示す。以下、図
５の（ａ）〜（ｅ）を用いてインク吐出動作を説明す
る。

【００２０】先ず、図５の（ａ）に示すように、図４の
時刻ｔ₁と時刻ｔ₂の間の区間の初期は振動板−個別電極
間容量Ｃ２に対して個別電極−個別電極基板間の容量の
電荷は０である。そして、スイッチング素子２４，２５
共に開いたＯＦＦ状態であり、電流の出し入れは起こら
ない状態である。ここで、図５の（ａ）に示すように、
個別電極基板２への印加電圧が図４の時刻ｔ₁と時刻ｔ₂
の間で上昇すると、それに応じて容量２２，２３に電荷
がチャージされる。即ち、図４の波形ａに示すように、
印加電圧が正の電圧Ｖｐに達すると振動板５−個別電極
１４間には、波形ｂに示すように、

【００２１】Ｖ２＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×Ｖｐ

【００２２】の電圧が印加され、振動板５は個別電極１
４側に引き寄せられる。ここでは、個別電極基板２への
印加電圧を示す図４の波形ａは緩やかであり、振動板５
も緩やかに引き寄せられる。

【００２３】次に、図５の（ｂ）に示すように、時刻ｔ
₂の時点でスイッチング素子２５が閉じたＯＮ状態とな
ると、個別電極１４は急激にＧＮＤ電位へ推移する。こ
れに伴い、振動板５−個別電極１４間にチャージされて
いた電荷がスイッチング素子２４を通りディスチャージ
されることになる。振動板５は急激に個別電極１４から
離れることになりインク滴が吐出される。そして、図５
の（ｃ）に示すように、図４の時刻ｔ₂と時刻ｔ₃の間の
区間において、個別電極基板２への印加電圧、つまり波
形ａがＶｐから立ち上がり時と同様に緩やかに下降し始
めると、個別電極１４側の負の電荷の一部は振動板５−
個別電極１４の容量側へと移動する。このときスイッチ
ング素子２４は閉じたＯＮ状態ではあるが、個別電極１
４側の電位が接地電位（ＧＮＤ）よりも低いため電流は
流れない。結局、振動板５を基準に考えると吐出時とは
逆であって大きさの等しい負極正の電圧（−Ｃ１／（Ｃ
１＋Ｃ２）×Ｖｐ）が印加されていることになり、残留
電荷が除去される。個別電極基板２がＧＮＤレベルに達
した後再びＶｐに達するまで振動板５−個別電極１４に
は吐出時とは逆極性の電荷が印加されることになる。

【００２４】次に、個別電極基板２がＶｐに達した後の
図４の時刻ｔ₃と時刻ｔ₄の間の区間において、スイッチ
ング素子２５を閉じたＯＮ状態にして個別電極基板２の
電位をＧＮＤレベルまで下げることによって個別電極基
板２−個別電極１４間の容量Ｃ２にある電荷がディスチ
ャージされ、もとの状態に戻って吐出動作が完了する。
そして、次の吐出動作を行う場合には図４の時刻ｔ₄と
時刻ｔ₅の間の区間においてスイッチング素子２５を開
いたＯＦＦ状態に、スイッチング素子２４を閉じたＯＮ
状態にしておく。波形ａの印加電圧が立ち上がり増加す
るときは、スイッチング素子２４がＯＮ状態のままであ
るので、振動板５−個別電極１４間に電圧は印加され
ず、電荷も０のままであるが、個別電極基板２−個別電
極１４間にはＶｐが印加されることになる。更に、波形
ａの印加電圧がＧＮＤレベルに下がると、振動板５−個
別電極１４間には先の図４の時刻ｔ₁と時刻ｔ₂の間の区
間の吐出直前の電圧と同じ電圧値で反対の極性の電圧
（−Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×Ｖｐ）が印加される。図４
の時刻t₅の時点において、スイッチング素子２５が閉じ
たＯＮ状態にすることにより、図４の時刻t₂のときと同
様に、インクが吐出される。ここで、図４の時刻t₅と時
刻t₆の間の区間において、スイッチング素子２４を開い
たＯＦＦ状態にして、同様に駆動パルスを印加すること
により残留電荷が除去される。ここで、波形ａによる極
性の異なる各吐出を交互に行っても吐出周期は一定周期
となるので駆動制御は簡単である。また、図示してはい
ないがスイッチング素子２４，２５を両方閉じたＯＮ状
態にしておけば振動板５−個別電極１４間へは電圧が印
加されないので吐出動作は起こらない。

【００２５】なお、図３のスイッチング素子２４，２５
は、各々、図６に示すようなコンプリメンタリな、ＰＮ
Ｐ型バイポーラトランジスタ６１、ＮＰＮ型バイポーラ
トランジスタ６２で構成し、それぞれコレクタが接続さ
れるオープンコレクタ構成となっている。各々のトラン
ジスタのベースは制御回路６３によって独立に駆動され
吐出動作を可能にしている。

【００２６】また、図３のスイッチング素子２４，２５
は、各々、図７に示すようなＰ型ＣＭＯＳトランジスタ
７１、Ｎ型ＣＭＯＳトランジスタ７２で構成し、それぞ
れ個別電極１４に対してドレインが接続されておりオー
プンドレイン構成となっている。各々のトランジスタの
ゲートは制御回路７３によって独立に駆動され吐出動作
を可能にしている。

【００２７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変
形や置換可能であることは言うまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、ノズルに連通する
インク流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に対
向して設けられた個別電極とを含んで構成されるアクチ
ュエータを有し、振動板を静電気力により変形させてノ
ズルからインク液滴を吐出する、本発明に係るインクジ
ェットヘッドの駆動方法は、以下の動作を順次繰り返す
ものである。第１の動作としては、個別電極に対向して
誘電体を挟んで配置された電極に駆動用パルスを印加
し、個別電極を高インピーダンス状態として振動板と個
別電極間に一定の電圧印加状態を形成して振動板を個別
電極側に変形させた後、個別電極を低インピーダンス状
態として振動板の変形を復帰させてインク液滴の吐出を
行う第１の吐出動作と、吐出後電極に駆動用パルスを印
加し、該パルスの電圧値増加時に電極を低インピーダン
ス状態とし、かつ電圧値減少時に電極を高インピーダン
ス状態とするように制御することによって、個別電極と
振動板間に第１の吐出動作時と異なる極性の電圧印加状
態を形成して個別電極と電極間に生じた残留電荷を除去
する第１の残留電荷除去動作とを含む。更に第２の動作
としては、電極に駆動用パルスを印加し、個別電極と振
動板間に第１の吐出動作時と異なる極性の電圧印加状態
を形成して振動板を個別電極側に変形させた後、個別電
極を低インピーダンス状態として振動板の変形を復帰さ
せてインク液滴の吐出を行う第２の吐出動作と、吐出後
電極に駆動用パルスを印加し、該パルスの電圧値増加時
に個別電極を低インピーダンス状態とし、かつ電圧値減
少時に個別電極を高インピーダンス状態とするように制
御することによって、個別電極と振動板間に第２の吐出
動作時と異なる極性の電圧印加状態を形成して個別電極
と電極間に生じた残留電荷を除去する第２の残留電荷除
去動作とを含む。

【００２９】また、別の発明として、ノズルに連通する
インク流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に対
向して設けられた個別電極とを含んで構成されるアクチ
ュエータを有し、振動板を静電気力により変形させてノ
ズルからインク液滴を吐出する、本発明に係るインクジ
ェットヘッドの駆動装置は、個別電極を低インピーダン
ス状態又は高インピーダンス状態に切替る切替手段と、
個別電極に対向して誘電体を挟んで配置された電極に駆
動用パルスを印加し、切替手段により個別電極を高イン
ピーダンス状態として振動板と個別電極間に一定の電圧
印加状態を形成して振動板を個別電極側に変形させた
後、切替手段により個別電極を低インピーダンス状態と
して振動板の変形を復帰させてインク液滴の吐出を行う
第１の吐出動作と、吐出後電極に駆動パルスと同一のパ
ルスを印加し、該パルスの電圧値増加時に切替手段によ
り個別電極を低インピーダンス状態とし、かつ電圧値減
少時に個別電極を高インピーダンス状態とするように制
御することによって、個別電極と振動板間に第１の吐出
動作時と異なる極性の電圧印加状態を形成して個別電極
と電極間に生じた残留電荷を除去する第１の残留電荷除
去動作とを含む第１の動作駆動手段と、電極に駆動用パ
ルスを印加し、個別電極と振動板間に第１の吐出動作時
と異なる極性の電圧印加状態を形成して振動板を個別電
極側に変形させた後、切替手段により個別電極を低イン
ピーダンス状態として振動板の変形を復帰させてインク
液滴の吐出を行う第２の吐出動作と、吐出後電極に駆動
用パルスを印加し、該パルスの電圧値増加時に個別電極
を低インピーダンス状態とし、かつ電圧値減少時に個別
電極を高インピーダンス状態とするように制御すること
によって、個別電極と振動板間に第２の吐出動作時と異
なる極性の電圧印加状態を形成して個別電極と電極間に
生じた残留電荷を除去する第２の残留電荷除去動作とを
含む第２の動作駆動手段とを有する。

【００３０】従って、このように第１の動作、第２の動
作を交互に順次繰り返すことによって、又は第１の動作
駆動手段及び第２の動作駆動手段を有することによっ
て、簡単な回路構成及び簡単な制御によってインクジェ
ットヘッドの残留電荷を除去可能で安定した吐出が可能
となる。なお、電極は個別電極が形成される個別電極基
板であることにより、複数ノズルがある場合にも電極配
線数の増加を最小限に抑えて使用可能であり、製造も容
易となる。

【００３１】更に、個別電極と電極間の容量は、個別電
極と振動板間の容量より大きくしたことにより、個別電
極基板への駆動電圧に対する振動板、個別電極への電圧
印加効率を高くすることができ、それに伴って電源回路
の必要電圧を低く抑えることができ装置のコストアップ
を抑えられる。

【００３２】また、個別電極を低インピーダンス状態又
は高インピーダンス状態に切替る切替手段は、コンプリ
メンタリなバイポーラトランジスタによるオープンコレ
クタ回路又はＣＭＯＳトランジスタによるオープンドレ
イン回路であることにより、安価に回路を構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るインクジェットヘッド
の構成を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’線断面図である。

【図３】図１における個別電極の制御回路及びインクジ
ェットヘッドの電気的な等価回路を示す回路図である。

【図４】図３の等価回路の波形を示すタイムチャートで
ある。

【図５】図４における各時刻又は各区間での図３の等価
回路の状態を示す回路図である。

【図６】図３のスイッチング素子の構成例を示す回路図
である。

【図７】図３のスイッチング素子の別の構成例を示す回
路図である。

【符号の説明】

１，３；基板、２；個別電極基板、４；ノズル孔、５；
振動板、６；圧力室、７；オリフィス、８；リザーバ、
９；気体層、１０；誘電体層、１１；封止剤、１２；チ
ューブ、１３；共通電極、１４；個別電極、１５；保護
層、１６；基板電極取り出し部、１７；制御回路、１
８，２１；電圧駆動源、１９；基板層、２０；インク液
滴、２２，２３；容量、２４，２５；スイッチング素
子。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルに連通するインク流路の一部に設
   けられた振動板と、該振動板に対向して設けられた個別
   電極とを含んで構成されるアクチュエータを有し、振動
   板を静電気力により変形させてノズルからインク液滴を
   吐出するインクジェットヘッドの駆動方法において、 個別電極に対向して誘電体を挟んで配置された電極に駆
   動用パルスを印加し、個別電極を高インピーダンス状態
   として振動板と個別電極間に一定の電圧印加状態を形成
   して振動板を個別電極側に変形させた後、個別電極を低
   インピーダンス状態として振動板の変形を復帰させてイ
   ンク液滴の吐出を行う第１の吐出動作と、吐出後電極に
   駆動用パルスを印加し、該パルスの電圧値増加時に電極
   を低インピーダンス状態とし、かつ電圧値減少時に電極
   を高インピーダンス状態とするように制御することによ
   って、個別電極と振動板間に第１の吐出動作時と異なる
   極性の電圧印加状態を形成して個別電極と電極間に生じ
   た残留電荷を除去する第１の残留電荷除去動作とを含む
   第１の動作と、 更に電極に駆動用パルスを印加し、個別電極と振動板間
   に第１の吐出動作時と異なる極性の電圧印加状態を形成
   して振動板を個別電極側に変形させた後、個別電極を低
   インピーダンス状態として振動板の変形を復帰させてイ
   ンク液滴の吐出を行う第２の吐出動作と、吐出後電極に
   駆動用パルスを印加し、該パルスの電圧値増加時に個別
   電極を低インピーダンス状態とし、かつ電圧値減少時に
   個別電極を高インピーダンス状態とするように制御する
   ことによって、個別電極と振動板間に第２の吐出動作時
   と異なる極性の電圧印加状態を形成して個別電極と電極
   間に生じた残留電荷を除去する第２の残留電荷除去動作
   とを含む第２の動作とを、順次繰り返すことを特徴とす
   るインクジェットヘッドの駆動方法。
2. 【請求項２】 前記個別電極と前記電極間の容量は、前
   記個別電極と前記振動板間の容量より大きい請求項１記
   載のインクジェットヘッドの駆動方法。
3. 【請求項３】 ノズルに連通するインク流路の一部に設
   けられた振動板と、該振動板に対向して設けられた個別
   電極とを含んで構成されるアクチュエータを有し、振動
   板を静電気力により変形させてノズルからインク液滴を
   吐出するインクジェットヘッドの駆動装置において、 個別電極を低インピーダンス状態又は高インピーダンス
   状態に切替る切替手段と、 個別電極に対向して誘電体を挟んで配置された電極に駆
   動用パルスを印加し、切替手段により個別電極を高イン
   ピーダンス状態として振動板と個別電極間に一定の電圧
   印加状態を形成して振動板を個別電極側に変形させた
   後、切替手段により個別電極を低インピーダンス状態と
   して振動板の変形を復帰させてインク液滴の吐出を行う
   第１の吐出動作と、吐出後電極に駆動パルスと同一のパ
   ルスを印加し、該パルスの電圧値増加時に切替手段によ
   り個別電極を低インピーダンス状態とし、かつ電圧値減
   少時に個別電極を高インピーダンス状態とするように制
   御することによって、個別電極と振動板間に第１の吐出
   動作時と異なる極性の電圧印加状態を形成して個別電極
   と電極間に生じた残留電荷を除去する第１の残留電荷除
   去動作とを含む第１の動作駆動手段と、 電極に駆動用パルスを印加し、個別電極と振動板間に第
   １の吐出動作時と異なる極性の電圧印加状態を形成して
   振動板を個別電極側に変形させた後、切替手段により個
   別電極を低インピーダンス状態として振動板の変形を復
   帰させてインク液滴の吐出を行う第２の吐出動作と、吐
   出後電極に駆動用パルスを印加し、該パルスの電圧値増
   加時に個別電極を低インピーダンス状態とし、かつ電圧
   値減少時に個別電極を高インピーダンス状態とするよう
   に制御することによって、個別電極と振動板間に第２の
   吐出動作時と異なる極性の電圧印加状態を形成して個別
   電極と電極間に生じた残留電荷を除去する第２の残留電
   荷除去動作とを含む第２の動作駆動手段とを有すること
   を特徴とするインクジェットヘッドの駆動装置。
4. 【請求項４】 前記個別電極と前記電極間の容量は、前
   記個別電極と前記振動板間の容量より大きい請求項３記
   載のインクジェットヘッドの駆動装置。
5. 【請求項５】 前記切替手段はコンプリメンタリなバイ
   ポーラトランジスタによるオープンコレクタ回路である
   請求項３記載のインクジェットヘッドの駆動装置。
6. 【請求項６】 前記切替手段はＣＭＯＳトランジスタに
   よるオープンドレイン回路である請求項３記載のインク
   ジェットヘッドの駆動装置。