JP2002331660A - インクジェットヘッドの駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明はインクジェットヘッドの共通インピー
ダンスに起因する印字画像品質の不安定性を駆動電圧を
制御してインク滴を精度よくかつ安定して吐出させるイ
ンクジェットヘッドの駆動方法を提供する。 【解決手段】インクジェットヘッド１は、各チャネルの
容量性素子Ｃが共通インピーダンスＲｃｏｍに接続さ
れ、コントローラ５０からの各チャンネル毎の吐出、非
吐出を表わすｎビットの吐出信号によりドライバ６０が
アナログスイッチ６４をオン／オフ状態とする。コント
ローラ５０が、２つのＤ／Ａコンバータ４４、４５にデ
ータを出力して駆動電圧を出力させ、この各出力を加算
回路４２で加算した駆動電圧をインクジェットヘッド１
の容量性素子に印加して駆動するが、この駆動電圧を、
インク滴２０の吐出時に容量性素子の応答電圧が一定の
パルス電圧となる駆動電圧に制御する。

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
ッドの駆動方法に関し、詳細には、インクジェットヘッ
ドの共通インピーダンスに起因する印字画像品質の不安
定性をインクジェットヘッドの駆動電圧を制御して解消
し、インク滴を精度よくかつ安定して吐出させるインク
ジェットヘッドの駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットヘッドは、記録時の騒音
が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、イン
クの自由度が高く安価な普通紙を使用できること等多く
の利点を有していることから、近時普及している。

【０００３】インクジェットヘッドとしては、記録の必
要なときにのみノズルからインク滴を吐出させる、いわ
ゆるインク・オン・デマンド型のインクジェットヘッド
が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないこと
から、現在主流となっている。

【０００４】このようなインク・オン・デマンド型のイ
ンクジェットヘッドとしては、インクを充填した液室の
壁の一部に振動板を設け、圧電アクチュエータ等により
振動板を変位させて液室内の体積を変化させることで液
室内の圧力を高めてインクをノズルから吐出する圧電素
子を用いた方式や、液室内に通電によって発熱する発熱
体を設けて、発熱体の発熱により生じる気泡によって液
室内の圧力を高めてインクをノズルから吐出する方式及
び振動板を静電気力で変位させて液室内の体積を変化さ
せることで液室内の圧力を高めてインクをノズルから吐
出する静電方式等が広く知られている。

【０００５】発熱素子を用いた方式は、素子が抵抗性で
あり、効率が低く、他の方式に比べてエネルギー消費量
が大きい。特に、ヘッドに複数のチャンネルを集積化す
る場合には、ノズルピッチが同程度あると、圧電方式と
静電方式のヘッドのインピーダンスは、いずれも素子が
容量性であり、値が大きく、発熱素子を用いた場合と比
較して、エネルギー消費量も極めて小さく、発熱の影響
も少ないため、性能的に優れているといえる。特に、対
向電極を用いる静電方式は、圧電素子を用いる圧電方式
に比べて、さらに容量が小さくてすみ、高集積化に適し
ているといえる。

【０００６】このような静電方式のインクジェットヘッ
ドとしては、例えば、特開平１０−１４６９６５号公報
や特開平７−４０５３５号公報等に記載されているもの
がある。そして、本出願人の提案した特開平１０−１４
６９６５号公報では、インク滴を吐出するノズルと、該
ノズルに連通するインク液室と、該インク液室の一部を
構成する振動板と、該振動板に対向して配置された電極
を有する電極基板とからなり、前記振動板と前記電極と
の間の静電力により、前記ノズルからインク滴を吐出す
るインクジェットヘッドにおいて、前記振動板の材質が
半導体もしくは誘電体であり、該振動板の接地をとらな
いインクジェットヘッドが提案しており、アクチュエー
タの対向電極として、シリコン基板を加工して積層する
ことで構成したものを提案している。また、特開平７−
４０５３５号公報では、ノズルと、該ノズルに連通する
インク流路と、該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有し、前記振
動板に取り付けらた共通電極と前記個別電極間に駆動電
圧を印加し、前記振動板を静電気力により変形させ、前
記ノズルからインク液滴を吐出するインクジェットヘッ
ドにおいて、前記振動板と前記個別電極とによって形成
されるアクチュエータに直列に接続された付加コンデン
サを有するインクジェットヘッドが提案されており、こ
の公報では、シリコン基板とホウ珪酸系ガラスとで構成
されたインクジェットヘッドが提案されている。これら
のいずれの例においても、可動部である振動板としてシ
リコン基板を用いており、複数チャンネルを集積するイ
ンクジェットヘッドの場合には、振動板が共通の電極と
なっている。

【０００７】そして、このようなインクジェットヘッド
は、その等価回路を、図１０のように表すことができ、
図１０において、インクジェットヘッド１００は、複数
のチャネルが集積されて各素子の一方を共通電極として
各個別電極と振動板間の容量値がＣであって、共通電極
のインピーダンスがＲｃｏｍで表されている。そして、
共通電極のインピーダンスは、各個別電極側から見て、
全てのチャネルに共通なインピーダンスとなっている。

【０００８】従来の静電方式のインクジェットヘッドに
おいては、共通インピーダンスＲｃｏｍは、シリコン基
板及びシリコン基板から外部への電極の取り出し用のコ
ンタクト部の抵抗成分である。

【０００９】ところで、インクジェットヘッドを量産す
る場合、共通インピーダンスの値は、ある特定値以下と
することはできるが、数Ω以下といった極端に低い値、
または、数パーセントといった誤差範囲の小さい値を得
ようとすると、高価なシリコン基板を使用する必要があ
り、コストが高くなったり、歩留まりが低くなるという
問題があった。

【００１０】そして、図１０に示したインクジェットヘ
ッド１００の共通端子の反対側の駆動端子に、図１１に
示すように、ｔ１で立ち上がってｔ２で立ち下がるパル
ス波形の駆動電圧を印加すると、各容量素子における電
圧波形は、図１２に示すようになまったものとなる。な
お、図１１において、Ｖｈは、印加パルスの波高値っで
あり、立ち上がり時間及び立ち下がり時間は、１／（Ｒ
ｃｏｍ・Ｃ）に比較して無視できるほど短い。

【００１１】図１２に示した各容量素子における立ち上
がり時の電圧波形Ｖｃは、次式（１）で決定され、ノズ
ルでのメニスカス変位量は、図１３に示すようになる。

【００１２】 Ｖｃ＝Ｖｈ（１−ｅｘｐ（ｔ／Ｒｃｏｍ×Ｃ））・・・（１） この場合、共通インピーダンスＲｃｏｍがバラツキを有
していると、インクジェットヘッド毎に異なる応答波形
が存在することとなり、画像品質が不安定となる。

【００１３】また、インクジェットヘッド１００の複数
のノズルから同時に複数のインク滴を吐出させる場合に
は、全ての駆動チャネルの駆動電流が共通インピーダン
スを流れることとなり、個別電極に印加されたパルス波
形よりも実際の対向電極間での応答波形は、なまってし
まうことになる。ここで、吐出ノズル数をｎとすると、
応答波形Ｖｃは、次式（２）で決定される。

【００１４】 Ｖｃ＝Ｖｈ［１−ｅｘｐ｛−ｔ／（Ｒｃｏｍ×Ｃ×ｎ）｝］・・・（２） すなわち、１チャネルのみ吐出する場合（ｎ＝１）と複
数チャネル吐出する場合（ｎ≠１）とでは、インク滴の
特性に隔たりが生じ、出力画像のドット径が同時に吐出
されるチャネル数に依存して、画像品質が不安定になる
という問題があった。

【００１５】そこで、従来、パルス電圧を複数の容量性
手段に印加し、該容量性手段を変形し、ノズルからそれ
ぞれインク滴を吐出し、記録を行うインクジェットヘッ
ドの駆動方法において、前記容量性手段の一端は、少な
くとも３端子有する共通スイッチング手段の第１の端子
に接続され、前記共通スイッチング手段は、前記第１の
端子と前記パルス電圧が印加される第２の端子とＧＮＤ
電位が印加される第３の端子とを有し、前記第１の端子
を前記第２の端子または前記第３の端子に切り換えて接
続され、前記容量性手段の他端は、それぞれ少なくとも
３端子有する個別スイッチング手段の第４の端子に接続
され、前記個別スイッチング手段は、前記第４の端子と
前記パルス電圧が印加される第５の端子とＧＮＤ電位が
印加される第６の端子とをそれぞれ有し、前記第４の端
子を前記第５の端子または前記第６の端子にそれぞれ切
り換えて接続されるとともに、前記容量性手段を変形さ
せ吐出させるとき、前記第１の端子と前記第４の端子の
うち一方をパルス電圧側に接続し他方をＧＮＤ電位側に
接続し、前記容量性手段にパルス電圧を印加し、前記容
量性手段を非変形状態にし非吐出状態にするとき、前記
第１の端子と前記第４の端子とを同電位側に接続するイ
ンクジェットヘッドの駆動方法が提案されている（特開
平９−３００６１８号公報参照）。

【００１６】すなわち、このインクジェットヘッドの駆
動方法は、駆動ノズル数に応じて駆動電圧の大きさやパ
ルス幅を変化させている。

【００１７】また、従来、複数のノズル孔と、該ノズル
孔の各々に連通する複数の独立の吐出室と該吐出室にイ
ンクを供給する共通のインクキャビティとを有し、該吐
出室の少なくとも一方の壁面の一部が機械的変形を起こ
すようになっている振動板と、該振動板をクーロン力に
より駆動する基板上の該振動板に各々対応する複数の対
向電極から成り、前記対向電極に電気パルスを印加する
ことにより、該対向電極に対応する前記振動板を前記吐
出室の圧力が上昇する方向に変形させ、前記ノズル孔よ
りインク液滴を記録紙に向け吐出するインクジェットヘ
ッドにおいて、前記振動板の周辺に電極を配置したイン
クジェットヘッドが提案されている（特開平６−５５７
３２号公報参照）。

【００１８】すなわち、このインクジェットヘッドは、
振動板に直接共通電極を形成することで、電気抵抗を下
げて、画像品質を安定化させようとしている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のインクジェットヘッドにあっては、駆動ノズ
ル数に係わらず安定したインク吐出性能を確保して、安
価に印字品質を向上させる上で、なお改良の必要があっ
た。

【００２０】すなわち、特開平９−３００６１８号公報
記載のインクジェットヘッドの駆動方法にあっては、吐
出ノズル数に応じて駆動電圧の大きさやパルス幅を変え
ているが、駆動パルスの大きさを変更させる場合には、
立ち上がり時及び立ち下がり時の波形のなまりは改善さ
れて、安定したインク吐出自体は可能であるが、波高値
そのものが異なるため、吐出インク滴の特性が安定しな
いという問題がある。

【００２１】また、特開平６−５５７３２号公報記載の
インクジェットヘッドにあっては、振動板に直接共通電
極を形成するようにしているが、コストが高くなり、ま
た、振動板の厚みそのものの制御が難しくなるという問
題点がある。

【００２２】そこで、本発明は、容量性をもつ静電方式
のインクジェットヘッドにおいて、共通インピーダンス
の値や同時に吐出されるチャンネル数によらずに、常に
特性の一定したインク吐出を安定して行うことのできる
インクジェットヘッドの駆動方法を提供することを目的
としている。

【００２３】具体的には、請求項１記載の発明は、２端
子を有しその一端が所定の共通インピーダンスを有する
共通端子である容量性素子が複数配設された複数チャネ
ルのインクジェットヘッドの容量性素子にパルス駆動電
圧を印加してインク滴を吐出させるに際して、それぞれ
出力を制御可能な２つの電圧出力手段の各出力を電圧駆
動手段で加算した駆動電圧を容量性素子に印加して駆動
し、当該駆動電圧を、インク滴の吐出時に容量性素子の
応答電圧が一定のパルス電圧となる駆動電圧に制御する
ことにより、インクジェットヘッドの共通インピーダン
ス値に関係なく一定の応答電圧が容量性素子間に得られ
るようにし、インクジェットヘッドの個々の共通インピ
ーダンスが大きなばらつきを有していても、吐出を行う
容量性素子の応答波形を一定にして、一定の特性でイン
ク滴を吐出させて、画像品質を安定させることのできる
インクジェットヘッドの駆動方法を提供することを目的
としている。

【００２４】請求項２記載の発明は、２つの電圧出力手
段の出力する出力電圧を、容量性素子の応答電圧が同時
に吐出するチャンネル数に関係なく一定のパルス電圧に
制御して駆動することにより、吐出するチャンネル数に
よって変化する駆動負荷の影響を補正して容量性素子間
の応答電圧を一定にし、吐出チャンネル数の多少に関係
なく常に一定のインク滴特性を維持して、安定した画像
品質を得ることのできるインクジェットヘッドの駆動方
法を提供することを目的としている。

【００２５】請求項３記載の発明は、２つの電圧出力手
段のうち、一方の電圧出力手段に、基本パルス電圧を出
力させ、他方の電圧出力手段に、インク滴を吐出するチ
ャンネル数に応じて当該基本パルスの立ち上がり時また
は立ち下がり時に補正パルスを出力させることにより、
一つの電圧出力の調整のみで吐出インク滴を簡単に安定
させ、多数ノズルを同時に吐出する場合にも複雑な制御
を行うことなく、インク滴の吐出を安定させて、安定し
た画像品質を得ることのできる安価なインクジェットヘ
ッドの駆動方法を提供することを目的としている。

【００２６】請求項４記載の発明は、共通インピーダン
スを検知して、当該検知した共通インピーダンスの値に
応じて電圧駆動手段の出力する駆動電圧を制御すること
により、インクジェットヘッド毎に共通インピーダンス
の値にばらつきがあっても、共通インピーダンスの値を
インクジェットヘッドの生産時にチェックすることな
く、安定した吐出動作及びインク滴の特性を実現し、安
定した画像品質を得ることのできる生産性の良好なイン
クジェットヘッドの駆動方法を提供することを目的とし
ている。

【００２７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明のイ
ンクジェットヘッドの駆動方法は、２端子を有しその一
端が所定の共通インピーダンスを有する共通端子である
容量性素子が複数配設された複数チャネルのインクジェ
ットヘッドの前記容量性素子にパルス駆動電圧を印加し
てインク滴を吐出させるインクジェットヘッドの駆動方
法において、それぞれ出力を制御可能な２つの電圧出力
手段の各出力を電圧駆動手段で加算した駆動電圧を前記
容量性素子に印加して駆動し、当該駆動電圧を、前記イ
ンク滴の吐出時に前記容量性素子の応答電圧が一定のパ
ルス電圧となる駆動電圧に制御することにより、上記目
的を達成している。

【００２８】上記構成によれば、２端子を有しその一端
が所定の共通インピーダンスを有する共通端子である容
量性素子が複数配設された複数チャネルのインクジェッ
トヘッドの容量性素子にパルス駆動電圧を印加してイン
ク滴を吐出させるに際して、それぞれ出力を制御可能な
２つの電圧出力手段の各出力を電圧駆動手段で加算した
駆動電圧を容量性素子に印加して駆動し、当該駆動電圧
を、インク滴の吐出時に容量性素子の応答電圧が一定の
パルス電圧となる駆動電圧に制御しているので、インク
ジェットヘッドの共通インピーダンス値に関係なく一定
の応答電圧が容量性素子間に得られるようにすることが
でき、インクジェットヘッドの個々の共通インピーダン
スが大きなばらつきを有していても、吐出を行う容量性
素子の応答波形を一定にして、一定の特性でインク滴を
吐出させて、画像品質を安定させることができる。

【００２９】この場合、例えば、請求項２に記載するよ
うに、前記インクジェットヘッドの駆動方法は、前記２
つの電圧出力手段の出力する出力電圧を、前記容量性素
子の応答電圧が同時に吐出するチャンネル数に関係なく
一定のパルス電圧に制御して駆動してもよい。

【００３０】上記構成によれば、２つの電圧出力手段の
出力する出力電圧を、容量性素子の応答電圧が同時に吐
出するチャンネル数に関係なく一定のパルス電圧に制御
して駆動するので、吐出するチャンネル数によって変化
する駆動負荷の影響を補正して容量性素子間の応答電圧
を一定にすることができ、吐出チャンネル数の多少に関
係なく常に一定のインク滴特性を維持して、安定した画
像品質を得ることができる。

【００３１】また、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記インクジェットヘッドの駆動方法は、前記２つ
の電圧出力手段のうち、一方の電圧出力手段に、基本パ
ルス電圧を出力させ、他方の電圧出力手段に、インク滴
を吐出するチャンネル数に応じて前記基本パルスの立ち
上がり時または立ち下がり時に補正パルスを出力させて
もよい。

【００３２】上記構成によれば、２つの電圧出力手段の
うち、一方の電圧出力手段に、基本パルス電圧を出力さ
せ、他方の電圧出力手段に、インク滴を吐出するチャン
ネル数に応じて当該基本パルスの立ち上がり時または立
ち下がり時に補正パルスを出力させるので、一つの電圧
出力の調整のみで吐出インク滴を簡単に安定させること
ができ、多数ノズルを同時に吐出する場合にも複雑な制
御を行うことなく、インク滴の吐出を安定させて、安定
した画像品質を安価に得ることができる。

【００３３】さらに、例えば、請求項４に記載するよう
に、前記インクジェットヘッドの駆動方法は、前記共通
インピーダンスを検知して、当該検知した共通インピー
ダンスの値に応じて前記電圧駆動手段の出力する駆動電
圧を制御してもよい。

【００３４】上記構成によれば、共通インピーダンスを
検知して、当該検知した共通インピーダンスの値に応じ
て電圧駆動手段の出力する駆動電圧を制御するので、イ
ンクジェットヘッド毎に共通インピーダンスの値にばら
つきがあっても、共通インピーダンスの値をインクジェ
ットヘッドの生産時にチェックすることなく、安定した
吐出動作及びインク滴の特性を実現することができ、安
定した画像品質を得ることができるとともに、インクジ
ェットヘッドの生産性を向上させることができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
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、これらの態様に限られるもので
はない。

【００３６】図１〜図７は、本発明のインクジェットヘ
ッドの駆動方法の第１の実施の形態を示す図であり、本
実施の形態は、請求項１から請求項３に対応するもので
ある。

【００３７】図１は、本発明のインクジェットヘッドの
駆動方法の第１の実施の形態を適用したインクジェット
ヘッド１の概略構成図である。

【００３８】図１において、インクジェットヘッド１
は、個別電極基板２、振動板基板３及びノズル基板４が
順次重ねて接合された積層構造に形成されており、個別
電極基板２と振動板基板３及び振動板基板３とノズル基
板４は、直接接合あるいは共晶接合等で接合されてい
る。直接接合では、例えば、１０００℃程度の高温下で
接合が行われ、純粋な基板が形成される。共晶接合で
は、例えば、金等のバインダーを接合界面に介在させて
接合を行う。なお、図１では、１個のノズル分の構造の
みを示しているが、インクジェットヘッド１には、同様
の構成がｎ個（ｎ≠１）が集積して形成されている。

【００３９】振動板基板３は、例えば、ホウ素（ボロ
ン）がドープされたｐ型のシリコン（Ｓｉ）で形成され
ており、チャネル数に対応する複数のノズル５を構成す
るように、振動板基板３の表面の一端部から平行に等間
隔で複数のノズル溝が形成されている。また、振動板基
板３は、各ノズル溝に連通して底壁に振動板６が形成さ
れる圧力発生部であるインク液室７となる複数の凹部
と、当該凹部のノズル５とは反対側に凹部に連通する状
態で形成されて図示しないインク流路となる細溝と、各
インク液室７にインク流路を介してインクを供給するイ
ンク供給部としての共通液室８となる凹部と、が形成さ
れている。

【００４０】具体的には、振動板基板３は、単結晶シリ
コンを異方性エッチングすることで、厚さ、２μｍ、精
度±０．１μｍに形成され、上記ノズル５となるノズル
溝、インク液室７となる凹部、インク流路となる細溝及
び共通液室８となる凹部等が形成されている。特に、振
動板基板３の振動板６となる部分は、例えば、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て、
振動板６の板厚を高精度に制御して形成されている。

【００４１】振動板基板３は、インク吐出を行う複数の
チャネルの共通電極であり、端部（図１の右側端部）の
上面には、コンタクト９によりグランド（ＧＮＤ）レベ
ルの電位が与えられる。この振動板基板３からのコンタ
クト９による抵抗は、平均で５０Ωであり、ばらつきが
２０％程度の抵抗を有している。

【００４２】ノズル基板４は、個別電極基板２と同様の
シリコン基板で形成されており、振動板基板３上に接合
されて、振動板基板３との間に、上記ノズル５、インク
液室７、インク流路及び共通液室８を画成している。

【００４３】ノズル基板４には、振動板基板３上に接合
された際に共通液室８に対向する位置にインク供給口１
０が形成されており、当該インク供給口１０に接続パイ
プ１１が挿入されている。この接続パイプ１１に図示し
ないインクタンクに接続されているが接続され、チュー
ブ及び接続パイプ１１を通してインクタンクからインク
が共通液室８に供給される。

【００４４】個別電極基板２は、振動板基板３と同様の
ｐ型のシリコンで形成されており、当該シリコンの基板
層１２の上面にＳｉＯ₂の絶縁膜１３が形成されてい
る。この絶縁膜１３の表面が、等方性エッチングにより
掘り込まれて振動板基板３と接合された際に気体層１４
を形成する。

【００４５】上記絶縁膜１３の上面には、ＴｉＮを成膜
した後、パターニングすることで個別電極１５が形成さ
れており、個別電極１５は、上記振動板６と対向する位
置に当該振動板６の形成されている数、すなわち、チャ
ネル数だけ形成されている。この個別電極１５の材料
は、上記ＴｉＮに限るものではなく、接合時の高温に耐
えものであれば、適宜の材料を用いることができる。

【００４６】個別電極１５の上面及び側面には、例え
ば、ＳｉＯ₂等を成膜してパターニングすることで絶縁
性の保護層１６が形成されており、保護層１６は、駆動
電圧が個別電極１５に印加された際に絶縁破壊が発生し
ない膜厚に形成されている。

【００４７】この保護層１６の上部に上記気体層１４が
形成されており、気体層１４は、上記振動板基板３が接
合された後、端部（図１の右側端部）の開口部がエポキ
シ樹脂等の接着剤である封止剤で閉じられて、気密封止
されている。

【００４８】インクジェットヘッド１は、共通液室８に
供給されたインクをインク流路を介して各インク液室７
に供給し、インク液室７のインクを振動板６が変形する
ことで生じる内部圧力によりノズル５からインク滴２０
として吐出して、記録紙等の記録媒体に印刷を行う。具
体的には、インク滴２０の吐出は、振動板６を個別電極
１５側に変形させてインク液室７に負圧を発生させ、ノ
ズル５でのインクメニスカスを後退、振動をさせた後
に、適当なタイミングで振動板６の復帰力でインク液室
７を加圧して、インク滴２０を吐出させることで押し打
ちを行う。

【００４９】すなわち、インクジェットヘッド１は、２
端子を有しその一端が所定の共通インピーダンスＲｃｏ
ｍを有する共通端子である容量性素子が複数配設された
複数チャネルを有している。

【００５０】そして、インクジェットヘッド１は、上記
コンタクト９と各個別電極１５との間、すなわち、振動
板６と各個別電極１５との間に、図２に示す駆動部３０
から所定の駆動波形の駆動電圧が印加され、駆動部３０
は、図２に示すように、駆動電圧生成部４０、コントロ
ーラ５０及びドライバ６０等を備えている。

【００５１】なお、図２において、インクジェットヘッ
ド１は、等価回路で示されており、１チャンネル当たり
Ｃの容量と共通インピーダンスＲｃｏｍを有している。

【００５２】駆動部３０の駆動電圧生成部４０は、コン
バータ部４１、加算回路４２及び出力回路４３を備えて
いる。コンバータ部４１は、電圧出力手段として２つの
Ｄ／Ａコンバータ４４、４５を備えており、各Ｄ／Ａコ
ンバータ４４、４５がコントローラ５０から入力される
データにより所定の電圧を発生して加算回路４２に出力
する。加算回路４２は、アンプ４６を備えており、２つ
のＤ／Ａコンバータ４４、４５の出力を加算した後、増
幅して出力回路４３に出力する。出力回路４３は、トラ
ンジスタＴｒ１、Ｔｒ２を備えており、加算回路４２の
加算出力をトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２でドライバ６０
に出力する。これら加算回路４２及び出力回路４３は、
電圧駆動手段として機能している。

【００５３】ドライバ６０は、ｎビットシフトレジスタ
６１、ｎビットラッチ６２、レベルシフタ６３及びイン
クジェットヘッド１のチャネル分のアナログスイッチ６
４等を備えており、ｎビットシフトレジスタ６１は、コ
ントローラ５０から入力される吐出、非吐出を表わすシ
リアルデータをパラレルデータに変換してｎビットラッ
チ６２に出力する。ｎビットラッチ６２は、ｎビットシ
フトレジスタ６１からのデータをストアして、レベルシ
フタ６３に出力し、レベルシフタ６３は、ｎビットラッ
チ６２のラッチしたデータに従ってアナログスイッチ６
４をＯＮ（オン）、または、ＯＦＦ（オフ）する。各ア
ナログスイッチ６４には、上記駆動電圧生成部４０の出
力回路６３から加算回路４２の加算出力である駆動電圧
が入力され、各アナログスイッチ６４は、レベルシフタ
６３によってＯＮまたはＯＦＦされて、所定の駆動波形
（パルス波形）の駆動電圧をインクジェットヘッド１の
各チャンネルへと印加する。

【００５４】なお、図２には図示しないが、コントロー
ラ５０は、ｎビットシフトレジスタ６１とｎビットラッ
チ６２にシフトクロックとラッチ信号とを出力する。

【００５５】次に、本実施の形態の作用を説明する。本
実施の形態のインクジェットヘッド１は、図１に示した
ように構成されており、その特性は、図３及び図４のよ
うに示すことができ、図３は、印加パルスの波高値と吐
出インク滴２０の体積を、図４は、素子が応答する立上
がり、立ち下がり時間に対する吐出インク滴２０の体積
（吐出体積）と吐出速度の関係を表わしている。

【００５６】ここで、良好な画像品質を得るためのイン
ク滴の特性を考えた場合、吐出体積は、記録紙等の記録
媒体上でのドット径を決定し、また、吐出速度は、イン
クジェットヘッド１と記録媒体が相対速度を持つことか
ら、インク滴２０の着弾位置精度を決定する。したがっ
て、吐出体積と吐出速度は、ともに印字動作において一
定値であることが良好な画像品質を得るには不可欠であ
る。いま、図３及び図４において、吐出体積ｐ１、吐出
速度Ｖｊ１が最も望ましい値であるとする。また、図３
及び図４において、吐出体積ｐ１及び吐出速度Ｖｊ１
は、駆動電圧（印加電圧）のパルス波高値Ｖｈ１、パル
ス幅Ｔ１、立上がり、立ち下がり時定数ｔｊの応答波形
が各チャンネルの容量素子間に得られていればよいこと
になる。

【００５７】そして、コントローラ５０は、例えば、図
示しないパーソナルコンピュータ等から画像信号を受信
すると、画像信号に基づいてインクジェットヘッド１の
各チャンネル毎の吐出、非吐出を表わすｎビットの吐出
信号を生成して、シリアル信号としてドライバ６０のｎ
ビットシフトレジスタ６１に出力する。ここで、コント
ローラ５０は、インクジェットヘッド１の一回の吐出動
作における吐出ノズル数をカウントしておく。いま、こ
の同時吐出のチャンネル数をｋとする。

【００５８】また、コントローラ５０は、ドライバ６０
へ吐出信号（データ）を送信した後に、所定のタイミン
グでｎビットシフトレジスタ６１へ入力されたデータを
ｎビットラッチ６２へ出力するようにドライバ６０へ制
御信号を出力し、ｎビットシフトレジスタ６１は、この
制御信号に基づいてシリアルの吐出信号をパラレルデー
タに変換してｎビットラッチ６２に出力する。ｎビット
ラッチ６２は、ｎビットシフトレジスタ６１からのデー
タをラッチし、レベルシフタ６３がｎビットラッチ６２
のラッチしたデータに従って、インクジェットヘッド１
の吐出チャンネルに対応するアナログスイッチ６４をＯ
Ｎ状態、非吐出チャンネルのアナログスイッチ６４をＯ
ＦＦ状態へと変化させる。

【００５９】コントローラ５０は、アナログスイッチ６
４が変化した後に、駆動電圧生成部４０のコンバータ部
４１の２つのＤ／Ａコンバータ４４、４５にデータを転
送する。Ｄ／Ａコンバータ４４及びＤ／Ａコンバータ４
５は、それぞれ図５及び図６に示す波形、すなわち、Ｄ
／Ａコンバータ４４は、基準パルスを、Ｄ／Ａコンバー
タ４５は、インク滴２０を吐出するチャンネル数に応じ
て基本パルスの立ち上がり時または立ち下がり時に補正
パルスを、加算回路４２に出力する。ここで、Ｄ／Ａコ
ンバータ４４の出力パルスの時定数は、ｔｊ１に比べて
無視できるほど小さいものとし、また、Ｄ／Ａコンバー
タ４５の出力は、次式（１）に従って出力される。

【００６０】 Ｖ２＝Ｖｈ・｛（Ｒｃｏｍ・Ｃ・ｋ）／ｔｊ１−１｝・ｅｘｐ（−ｔ／ｔｊ１ ）・・・（１） なお、Ｄ／Ａコンバータ４５の出力を行うためのデータ
は、コントローラ５０において演算するか、予めＲＯＭ
等の記憶素子に共通インピーダンスＲｃｏｍ及び吐出ノ
ズル数毎にテーブル化しておいて随時読み出して出力し
てもよい。

【００６１】そして、加算回路４２は、２つのＤ／Ａコ
ンバータ４４、４５からの出力を、アンプ４６で加算し
て、図７に示すような駆動電圧の波形（以下、駆動波
形）として、出力回路４３に出力し、出力回路４３は、
トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２で信号源インピーダンスを
低く抑えて、ドライバ６０の各チャネルに対応したアナ
ログスイッチ６４に出力する。

【００６２】この出力回路４３からの駆動波形は、イン
クジェットヘッド１の吐出を行うｋ個のチャンネルにア
ナログスイッチ６４を介して伝送される。

【００６３】すなわち、コントローラ５０は、上述のよ
うに、予めインクジェットヘッド１の共通インピーダン
スＲｃｏｍの値が分かっており、この共通インピーダン
スＲｃｏｍの値は、インクジェットヘッド１の出荷時に
記しておいて、ユーザーがそれを読み取ってホストパー
ソナルコンピュータ等からインクジェットヘッド１の適
用されているプリンタにパーソナルコンピュータのプリ
ンタドライバによって入力したり、インクジェットヘッ
ド１自体に機械的な突起等を設けて共通インピーダンス
Ｒｃｏｍの値を設定できるようにしておいてプリンタ等
の機器内で読み取ってコントローラ５０に通知したり、
さらに、インクジェットヘッド１にＲＯＭ等のメモリを
設けておいて共通インピーダンスＲｃｏｍを表わす値を
予め記憶させておいてもよい。

【００６４】そして、インクジェットヘッド１の各吐出
チャネルの容量素子の個別電極１５側は、図７の駆動波
形に示される電位となるが、容量素子間の電圧は、立上
がり、立ち下がり時定数がｔｊ１のパルス波形となり、
体積ｐ１のインク滴２０が速度Ｖｊ１で吐出されること
になる。

【００６５】このように、本実施の形態のインクジェッ
トヘッド１の駆動方法は、それぞれ出力を制御可能な２
つのＤ／Ａコンバータ４４、４５の各出力を加算回路４
２で加算した駆動電圧をインクジェットヘッド１の容量
性素子に印加して駆動し、当該駆動電圧を、インク滴２
０の吐出時に容量性素子の応答電圧が一定のパルス電圧
となる駆動電圧に制御している。

【００６６】したがって、インクジェットヘッド１の共
通インピーダンスＲｃｏｍの値に関係なく一定の応答電
圧が容量性素子間に得られるようにすることができ、イ
ンクジェットヘッド１の個々の共通インピーダンスＲｃ
ｏｍが大きなばらつきを有していても、吐出を行う容量
性素子の応答波形を一定にして、一定の特性でインク滴
を吐出させて、画像品質を安定させることができる。

【００６７】また、本実施の形態のインクジェットヘッ
ド１の駆動方法は、２つのＤ／Ａコンバータ４４、４５
の出力する出力電圧を、容量性素子の応答電圧が同時に
吐出するチャンネル数に関係なく一定のパルス電圧に制
御して駆動している。

【００６８】したがって、吐出するチャンネル数によっ
て変化する駆動負荷の影響を補正して容量性素子間の応
答電圧を一定にすることができ、吐出チャンネル数の多
少に関係なく常に一定のインク滴特性を維持して、安定
した画像品質を得ることができる。

【００６９】さらに、本実施の形態のインクジェットヘ
ッド１の駆動方法は、２つのＤ／Ａコンバータ４４、４
５のうち、一方のＤ／Ａコンバータ４４に、基本パルス
電圧を出力させ、他方のＤ／Ａコンバータ４５に、イン
ク滴を吐出するチャンネル数に応じて当該基本パルスの
立ち上がり時または立ち下がり時に補正パルスを出力さ
せている。

【００７０】したがって、一つの電圧出力の調整のみで
吐出インク滴２０を簡単に安定させることができ、多数
ノズルを同時に吐出する場合にも複雑な制御を行うこと
なく、インク滴の吐出を安定させて、安定した画像品質
を安価に得ることができる。

【００７１】図８及び図９は、本発明のインクジェット
ヘッドの駆動方法の第２の実施の形態を示す図であり、
本実施の形態は、請求項４に対応するものである。

【００７２】なお、本実施の形態は、上記第１の実施の
形態のインクジェットヘッドの駆動方法のインクジェッ
トヘッド１と同様のインクジェットヘッドに適用したも
のであり、本実施の形態の説明においては、上記第１の
実施の形態で示したインクジェットヘッド１及びその駆
動回路３０と同様の構成部分については、同一の符号を
付してその詳細な説明を省略し、また、図示しない部分
についても、必要に応じて、第１の実施の形態で用いた
符号をそのまま用いて説明する。

【００７３】図８は、本実施の形態のインクジェットヘ
ッドの駆動方法を適用したインクジェットヘッド１の等
価回路及その駆動回路７０の要部構成図であり、図８に
おいて、インクジェットヘッド１は、上記第１の実施の
形態のインクジェットヘッド１と同様のもので、駆動回
路７０は、上記第１の実施の形態の駆動回路３０と同様
の駆動電圧生成部４０、コントローラ５０及びドライバ
６０を備えているとともに、共通インピーダンス検知回
路７１を備えている。

【００７４】インクジェットヘッド１の各チャネルの容
量素子は、第１の実施の形態のインクジェットヘッド１
と同様に、図２に示したドライバ６０のアナログスイッ
チ６４に接続されており、インクジェットヘッド１の共
通インピーダンスＲｃｏｍは、第１の実施の形態のイン
クジェットヘッド１と異なり、共通インピーダンス検知
回路７１に接続されている。

【００７５】共通インピーダンス検知回路７１は、数Ω
程度の精度の良好な基準抵抗Ｒと、基準抵抗Ｒの両端に
接続されたＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）７２を備えてお
り、基準抵抗Ｒの両端の電圧を、Ａ／Ｄコンバータ７２
がアナログ／デジタル変換してモニターし、モニター値
をコントローラ５０に出力する。

【００７６】本実施の形態では、インクジェットヘッド
１で印字動作のために吐出動作を行う前に、まず、テス
ト吐出を行う。このテスト吐出では、上記駆動電圧生成
部４０のコンバータ部４１の２つのＤ／Ａコンバータ４
４、４５のうち、Ｄ／Ａコンバータ４４のみが基準パル
スを出力し、また、インクジェットヘッド１へは全ｎチ
ャンネルに対して吐出を行うようにデータを転送する。

【００７７】このとき、基準パルスに対して、図９に示
すような応答がパルス立ちあがり時に基準抵抗Ｒに観測
されたとすると、コントローラ５０には、観測された波
形ピーク値Ｖｍのデジタル変換データがＡ／Ｄコンバー
タ７２から入力され、コントローラ５０は、この波形ピ
ーク値Ｖｍが、０．９Ｖｍから０．１Ｖｍに減少すると
きに要する時間Ｔ１０−９０をカウントして、次式
（２）に従って共通インピーダンスＲｃｏｍの値を算出
する。

【００７８】 Ｒｃｏｍ＝｛０．４５×Ｔ１０−９０／（ｎ×Ｃ）｝−Ｒ・・・（２） コントローラ５０は、この共通インピーダンス値Ｒｃｏ
ｍの値に基づいて、同時吐出を行うチャンネル数に応じ
て出力回路４３からのパルス、特に、Ｄ／Ａコンバータ
４５の出力電圧のパルスを制御し、安定したインク滴２
０を吐出して、安定した画像品質の画像を形成する。

【００７９】このように、本実施の形態のインクジェッ
トヘッドの駆動方法は、共通インピーダンス検知回路７
１で共通インピーダンスＲｃｏｍの値を検知して、当該
検知した共通インピーダンスＲｃｏｍの値に応じてＤ／
Ａコンバータ４４、４５の出力する駆動電圧、特に、Ｄ
／Ａコンバータ４５の出力する駆動電圧を制御してい
る。

【００８０】したがって、インクジェットヘッド１毎に
共通インピーダンスＲｃｏｍの値にばらつきがあって
も、共通インピーダンスＲｃｏｍの値をインクジェット
ヘッド１の生産時にチェックすることなく、安定した吐
出動作及びインク滴２０の特性を実現することができ、
安定した画像品質を得ることができるとともに、インク
ジェットヘッド１の生産性を向上させることができる。

【００８１】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【００８２】

【発明の効果】請求項１記載の発明のインクジェットヘ
ッドの駆動方法によれば、２端子を有しその一端が所定
の共通インピーダンスを有する共通端子である容量性素
子が複数配設された複数チャネルのインクジェットヘッ
ドの容量性素子にパルス駆動電圧を印加してインク滴を
吐出させるに際して、それぞれ出力を制御可能な２つの
電圧出力手段の各出力を電圧駆動手段で加算した駆動電
圧を容量性素子に印加して駆動し、当該駆動電圧を、イ
ンク滴の吐出時に容量性素子の応答電圧が一定のパルス
電圧となる駆動電圧に制御しているので、インクジェッ
トヘッドの共通インピーダンス値に関係なく一定の応答
電圧が容量性素子間に得られるようにすることができ、
インクジェットヘッドの個々の共通インピーダンスが大
きなばらつきを有していても、吐出を行う容量性素子の
応答波形を一定にして、一定の特性でインク滴を吐出さ
せて、画像品質を安定させることができる。

【００８３】請求項２記載の発明のインクジェットヘッ
ドの駆動方法によれば、２つの電圧出力手段の出力する
出力電圧を、容量性素子の応答電圧が同時に吐出するチ
ャンネル数に関係なく一定のパルス電圧に制御して駆動
するので、吐出するチャンネル数によって変化する駆動
負荷の影響を補正して容量性素子間の応答電圧を一定に
することができ、吐出チャンネル数の多少に関係なく常
に一定のインク滴特性を維持して、安定した画像品質を
得ることができる。

【００８４】請求項３記載の発明のインクジェットヘッ
ドの駆動方法によれば、２つの電圧出力手段のうち、一
方の電圧出力手段に、基本パルス電圧を出力させ、他方
の電圧出力手段に、インク滴を吐出するチャンネル数に
応じて当該基本パルスの立ち上がり時または立ち下がり
時に補正パルスを出力させるので、一つの電圧出力の調
整のみで吐出インク滴を簡単に安定させることができ、
多数ノズルを同時に吐出する場合にも複雑な制御を行う
ことなく、インク滴の吐出を安定させて、安定した画像
品質を安価に得ることができる。

【００８５】請求項４記載の発明のインクジェットヘッ
ドの駆動方法によれば、共通インピーダンスを検知し
て、当該検知した共通インピーダンスの値に応じて電圧
駆動手段の出力する駆動電圧を制御するので、インクジ
ェットヘッド毎に共通インピーダンスの値にばらつきが
あっても、共通インピーダンスの値をインクジェットヘ
ッドの生産時にチェックすることなく、安定した吐出動
作及びインク滴の特性を実現することができ、安定した
画像品質を得ることができるとともに、インクジェット
ヘッドの生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットヘッドの駆動方法の第
１の実施の形態を適用したインクジェットヘッドの長辺
方向断面図。

【図２】図１のインクジェットヘッドの等価回路と駆動
回路の概略構成図。

【図３】図１のインクジェットヘッドの印加パルスの波
高値と吐出インク滴の体積との関係を示す図。

【図４】図１のインクジェットヘッドの素子が応答する
立ち上がり、立ち下がり時間に対するインク滴の吐出体
積と吐出速度の関係を示す図。

【図５】図２の駆動回路の駆動電圧生成部のＤ／Ａコン
バータ４４の出力波形を示す図。

【図６】図２の駆動回路の駆動電圧生成部のＤ／Ａコン
バータ４５の出力波形を示す図。

【図７】図２の加算回路で図５と図６の出力波形を加算
して出力回路に出力する出力波形を示す図。

【図８】本発明のインクジェットヘッドの駆動方法の第
２の実施の形態を適用したインクジェットヘッドの等価
回路と駆動回路の要部の概略構成図。

【図９】テスト吐出で基準パルスが印加された際に図８
の基準抵抗Ｒで検出される波形を示す図。

【図１０】従来のインクジェットヘッドの等価回路を示
す図。

【図１１】図１０の従来のインクジェットヘッドに印加
される駆動電圧のパルス波形を示す図。

【図１２】図１１の駆動電圧が図１０のインクジェット
ヘッドの各素子に印加されて立ち上がり及び立ち下がり
時になまった状態となっているパルス波形を示す図。

【図１３】図１２のパルス波形の駆動電圧が印加された
場合の図１０のインクジェットヘッドのノズルでのメニ
スカス変位量を示す図。

【符号の説明】

１ インクジェットヘッド ２ 個別電極基板 ３ 振動板基板 ４ ノズル基板 ５ ノズル ６ 振動板 ７ インク液室 ８ 共通液室 ９ コンタクト １０ インク供給口 １１ 接続パイプ １２ 基板層 １３ 絶縁膜 １４ 気体層 １５ 個別電極 １６ 保護層 ２０ インク滴 ３０ 駆動部 ４０ 駆動電圧生成部 ４１ コンバータ部 ４２ 加算回路 ４３ 出力回路 ４４、４５ Ｄ／Ａコンバータ ４６ アンプ Ｔｒ１、Ｔｒ２ トランジスタ ５０ コントローラ ６０ ドライバ ６１ ｎビットシフトレジスタ ６２ ｎビットラッチ ６３ レベルシフタ ６４ アナログスイッチ ７０ 駆動回路 ７１ 共通インピーダンス検知回路 Ｒ 基準抵抗 ７２ Ａ／Ｄコンバータ Ｃ 容量 Ｒｃｏｍ 共通インピーダンス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２端子を有しその一端が所定の共通インピ
   ーダンスを有する共通端子である容量性素子が複数配設
   された複数チャネルのインクジェットヘッドの前記容量
   性素子にパルス駆動電圧を印加してインク滴を吐出させ
   るインクジェットヘッドの駆動方法において、それぞれ
   出力を制御可能な２つの電圧出力手段の各出力を電圧駆
   動手段で加算した駆動電圧を前記容量性素子に印加して
   駆動し、当該駆動電圧を、前記インク滴の吐出時に前記
   容量性素子の応答電圧が一定のパルス電圧となる駆動電
   圧に制御する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】前記インクジェットヘッドの駆動方法は、
   前記２つの電圧出力手段の出力する出力電圧を、前記容
   量性素子の応答電圧が同時に吐出するチャンネル数に関
   係なく一定のパルス電圧に制御して駆動することを特徴
   とする請求項１記載のインクジェットヘッドの駆動方
   法。
3. 【請求項３】前記インクジェットヘッドの駆動方法は、
   前記２つの電圧出力手段のうち、一方の電圧出力手段
   に、基本パルス電圧を出力させ、他方の電圧出力手段
   に、インク滴を吐出するチャンネル数に応じて前記基本
   パルスの立ち上がり時または立ち下がり時に補正パルス
   を出力させることを特徴とする請求項１記載のインクジ
   ェットヘッドの駆動方法。
4. 【請求項４】前記インクジェットヘッドの駆動方法は、
   前記共通インピーダンスを検知して、当該検知した共通
   インピーダンスの値に応じて前記電圧駆動手段の出力す
   る駆動電圧を制御することを特徴とする請求項１記載の
   インクジェットヘッドの駆動方法。