JP3283197B2 - インクジェットヘッドの駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気機械変換手段
を有するインク室を複数並べて設けたインクジェットヘ
ッドの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のインクジェットヘッドの駆動装
置としては、例えば特開昭６３−２５２７５０号公報が
知られている。このインクジェットヘッドは、例えば、
図１４に示すように、セラミック材からなる基板１の上
に２枚の長方形状の圧電部材２，３を重ねてエポキシ樹
脂接着剤で接着固定している。各圧電部材２，３には、
切削加工により一定の間隔で平行に同じ幅で、同じ深
さ、同じ長さの複数の長溝４，４，…を形成している。
そして、この各長溝４，４，…の側面と底面に電極５，
５，…を無電解ニッケルメッキにより形成し、さらにこ
の電極５，５，…を各長溝４，４，…の後端から上側の
圧電部材３の後部上面まで延出して引出し電極６，６，
…を形成している。また、基板１の上には圧電部材２，
３の後端に並べてＰＣ板７を接着固定している。このＰ
Ｃ板７の上には駆動回路を内蔵したドライブＩＣ８を搭
載するとともにこのドライブＩＣ８に接続した導電パタ
ーン９，９，…を形成している。そして、各導電パター
ン９，９，…と各引出し電極６，６，…をワイヤボンデ
ィングにより導線１０，１０，…で結合している。

【０００３】圧電部材３の上には、セラミック材からな
る天板１１をエポキシ樹脂接着剤で接着固定している。
また、各圧電部材２，３の先端に複数のインク吐出口１
２，１２，…を設けたノズルプレート１３を接着剤で接
着固定している。これにより、各長溝４，４，…は上部
を天板１１で覆うわれ、先端をノズルプレート１３で塞
がれることになり、それぞれインク室を形成することに
なる。天板１１には共通インク室１４を形成しており、
各長溝４，４，…で形成したインク室の後端部がこの共
通インク室１４に連通している。そして、この共通イン
ク室１４はインク供給部（図示せず）に連通している。

【０００４】図１５は図１４の構成のインクジェットヘ
ッドをＸ−Ｘ線に沿って断面したときの部分断面図で、
各長溝４，４，…で形成したインク室１５，１５，…に
はインクが充填してある。各圧電部材２，３は、例えば
圧電セラミックからなるピエゾ素子であり、それぞれ図
中矢印で示すように板厚方向で互いに対向する方向に分
極している。

【０００５】このインクジェットヘッドの駆動は、最初
は図１６の(a) に示すように各インク室１５ａ，１５
ｂ，１５ｃの電極５を接地状態にしておく。この状態で
図１６の(b) に示すようにインク室１５ｂの電極５に＋
Ｖｍを所定時間Ｔｍ印加する。これによりインク室１５
ｂの両側の側壁には図中矢印で示す分極方向とは直交す
る方向に電界が作用するため、圧電厚みすべり効果によ
り側壁はインク室１５ｂの容積を広げる方向に変形しイ
ンクをさらに充填する。そして所定時間Ｔｍが経過する
と今度は図１６の(c) に示すようにインク室１５ｂの電
極５に逆の電圧である−Ｖｓを所定時間Ｔｓ印加する。
これによりインク室１５ｂの両側の側壁には図中矢印で
示す分極方向とは直交する方向で(b) とは逆向きの電界
が作用するため、側壁はインク室１５ｂの容積を狭める
方向に変形する。この変形によりインク室１５ｂ内の圧
力が急激に上昇し吐出口からインク滴が吐出することに
なる。そして所定時間Ｔｓが経過すると図１６の(d) に
示すようにインク室１５ｂの電極５を接地して元の状態
に戻す。このときの駆動電圧を示すと図１７に示すよう
になる。

【０００６】このようなインクジェットヘッドの駆動に
使用する駆動回路は、図１８に示すように、インク室１
５の電極５をＰＮＰ形のトランジスタ１６を介して＋Ｖ
ｍ端子に接続するとともにＮＰＮ形のトランジスタ１７
を介して−Ｖｓ端子に接続している。また、インク室１
５の電極５をダイオード１８を逆極性に介し、さらにＰ
ＮＰ形のトランジスタ１９を介して接地するとともにダ
イオード２０を順極性に介し、さらにＮＰＮ形のトラン
ジスタ２１を介して接地している。なお、トランジスタ
１６、１７、２１のベース、エミッタ間には抵抗２２，
２３，２４がそれぞれ接続している。

【０００７】トランジスタ１６は、ベースを抵抗２５及
びＮＰＮ形のトランジスタ２６を介して接地し、トラン
ジスタ１７は、ベースを抵抗２７及びＮＰＮ形のトラン
ジスタ２８を介して接地し、トランジスタ１９は、ベー
スを抵抗２９を介して−Ｖｓ端子に接続するとともにＮ
ＰＮ形のトランジスタ３０を介して＋５Ｖ端子に接続し
ている。トランジスタ２６は、ベース、エミッタ間に抵
抗３１を接続するとともにベースを抵抗３２を介して信
号入力端子Ｉ1 に接続している。トランジスタ２８は、
ベース、エミッタ間に抵抗３３を接続するとともにベー
スを抵抗３４を介して信号入力端子Ｉ2 に接続してい
る。トランジスタ３０は、ベース、エミッタ間に抵抗３
５を接続するとともにベースを抵抗３６を介して信号入
力端子Ｉ3に接続している。トランジスタ２１は、ベー
スを抵抗３７を介して信号入力端子Ｉ3 に接続してい
る。入力端子Ｉ1 には時間Ｔｍだけハイレベルになるメ
インパルスＭＰが入力され、入力端子Ｉ2 にはメインパ
ルス信号ＭＰの入力が終了するタイミングで時間Ｔｓだ
けハイレベルになるサブパルス信号ＳＰが入力され、入
力端子Ｉ3 には時間Ｔｍ＋Ｔｓだけローレベルとなるグ
ランド信号ＧＰが入力されるようになっている。

【０００８】この駆動回路は、非駆動時には、メインパ
ルス信号ＭＰ及びサブパルス信号ＳＰがローレベルでグ
ランド信号ＧＰがハイレベルにあり、トランジスタ２
６，１６，２８，１７，３０がオフでトランジスタ１
９，２１がオンし、電極５は接地レベルになっている。
そして、メインパルス信号ＭＰが入力端子Ｉ1 に入力す
ると、トランジスタ２６，１６がオン動作し電極５に＋
Ｖｍが印加される。また、グランド信号ＧＰがローレベ
ルとなり、トランジスタ１９，２１がオフし、トランジ
スタ３０がオンする。この状態で所定時間Ｔｍが経過す
ると、メインパルス信号ＭＰの入力が停止し、代わって
サブパルス信号ＳＰが入力端子Ｉ2 に入力する。これに
よりトランジスタ２６，１６がオフし、トランジスタ２
８，１７がオンして電極５に−Ｖｓが印加される。この
状態で所定時間Ｔｓが経過すると、サブパルス信号ＳＰ
がローレベルになるとともにグランド信号ＧＰがハイレ
ベルになり、トランジスタ２８，１７，３０がオフにな
りトランジスタ１９，２１がオンになり電極５が接地端
子に接続するため瞬時に放電して接地レベルになる。

【０００９】このような駆動回路が複数のインク室に対
してそれぞれ設けている。ところで、側壁を分極した圧
電部材で構成したインク室を複数並べて設けたインクジ
ェットヘッドでは、ヘッドの構造上隣接するインク室と
は側壁を共有するため隣接するインク室間で同時にイン
クを吐出させることはできない。従って、インク室を奇
数、偶数の２つのグループに分けて交互に吐出する方法
が用いられるが、この場合、インク室間のクロストーク
が問題となるため、例えば、特開平４−１７６６５３号
公報では、インク室を２つおきに３つのグループに分け
て順次交互に吐出させる方法を開示している。

【００１０】図１９はその場合の駆動方法を説明するた
めの図で、インク室１，４，７，…でＡグループ、イン
ク室２，５，８，…でＢグループ、インク室０，３，
６，…でＣグループを構成し、この各グループにタイミ
ングをずらした駆動波形を順次印加する。すなわち、図
２０の(a) に示す駆動波形をＡグループの各電極に印加
し、図２０の(b) に示す駆動波形をＢグループの各電極
に印加し、図２０の(c)に示す駆動波形をＣグループの
各電極に印加する。そして、図１９の(a) 〜(d)の動作
を行ってＡグループのインク室１，４，７，…からのイ
ンク吐出制御を行い、続いて図１９の(d) 〜(g) の動作
を行ってＢグループのインク室２，５，８，…からのイ
ンク吐出制御を行い、続いて図１９の(g) 〜(j) の動作
を行ってＣグループのインク室０，３，６，…からのイ
ンク吐出制御を行い、これを順次繰り返すことになる。
このような３分割駆動を行うことで各インク室０，１，
２，…からのインクの吐出を行う。

【００１１】また、特開平５−２６９９８５号公報には
時分割駆動を行うもので回路部品の低減を図ったものが
開示されている。これは、図２２に示すように、インク
を吐出するインク室４１とインク吐出を行わないダミー
のインク室４２を交互に配置し、間にダミーのインク室
４２を介して連続するｍ個のインク室４１で１つのグル
ープを形成し、各グループの両端にはダミーのインク室
４２ａを配置し、かつグループとグループとの間には分
離用の側壁４３を設け、全体をｎ個のグループに分割す
る。そして、各グループ内のダミーのインク室４２の電
極同士を接続して共通電極とし、この共通電極をそれぞ
れグループドライバー４４を介してＶH端子に接続す
る。また、各グループ内のインク吐出を行うインク室４
１については各グループの同じ配列順番の電極を共通に
接続し、これを個々にチャンネルドライバー４５を介し
てＶH 端子及び接地端子に接続する。

【００１２】各グループドライバー４４は、それぞれＰ
ＮＰ形トランジスタＱa とダイオードＤとの並列回路で
構成し、ＰＮＰ形トランジスタＱa のエミッタをＶH 端
子に接続し、コレクタを共通電極に接続している。ま
た、各チャンネルドライバー４５は、ＰＮＰ形トランジ
スタＱb と抵抗ＲとＮＰＮ形トランジスタＱc の直列回
路で構成し、ＰＮＰ形トランジスタＱb のエミッタをＶ
H 端子に接続し、ＮＰＮ形トランジスタＱc のエミッタ
を接地端子に接続している。

【００１３】この駆動回路の動作について述べると、例
えばグループの数をｎ＝４とし、各グループ内のインク
吐出するインク室の数をｍ＝４とすると、各グループの
グループドライバ４４のトランジスタＱa のベースには
図２３の(a) 、(b) 、(c) 、(d) に示すグループ選択信
号Ｓa1，Ｓa2，Ｓa3，Ｓa4をそれぞれ入力する。この各
グループ選択信号Ｓa1，Ｓa2，Ｓa3，Ｓa4は周期Ｔで順
次Ｔ／４の位相のずれをもって印加し、信号レベルがロ
ーレベルのτ期間において各トランジスタＱaはオン
し、それ以外ではオフする。また、チャンネルドライバ
ー４５のＰＮＰ形トランジスタＱb のベースには図２３
の(e) に示すチャンネル選択信号Ｓb1，Ｓb2，Ｓb3，Ｓ
b4をそれぞれ入力し、チャンネルドライバー４５のＮＰ
Ｎ形トランジスタＱc のベースには図２３の(f) に示す
チャンネル選択信号Ｓc1，Ｓc2，Ｓc3，Ｓc4をそれぞれ
入力する。チャンネル選択信号Ｓb1，Ｓb2，Ｓb3，Ｓb4
はグループ選択信号Ｓa1，Ｓa2，Ｓa3，Ｓa4に同期して
信号レベルがハイレベルのτ期間において各ＰＮＰ形ト
ランジスタＱb はオフし、それ以外ではオンする。チャ
ンネル選択信号Ｓc1，Ｓc2，Ｓc3，Ｓc4はグループ選択
信号Ｓa1，Ｓa2，Ｓa3，Ｓa4に同期して信号レベルがハ
イレベルのτ期間において各ＮＰＮ形トランジスタＱC
はオンし、それ以外ではオフする。

【００１４】例えば、第１グループの４つのインク吐出
するインク室４１のうち、１番目と２番目のインク室か
らインクを吐出させるとすると、第１グループのグルー
プドライバ４４のトランジスタＱa がτ期間オンし、第
１グループの各ダミーのインク室４２の電極はＶH 端子
に接続される。また、インク吐出を行う１番目と２番目
のインク室４１の電極はチャンネル選択信号Ｓb1，Ｓb2
とＳc1，Ｓc2により、チャンネルドライバー４５のＰＮ
Ｐ形トランジスタＱb がτ期間オフし、ＮＰＮ形トラン
ジスタＱc がτ期間オンする。すなわち、インク吐出を
行う１番目と２番目のインク室４１の電極は接地レベル
となる。

【００１５】これによりインク吐出を行う１番目と２番
目のインク室４１の側壁には図２１に示すように外側か
ら内側の方向に電界が作用し、せん断歪みにより１番目
と２番目のインク室４１は閉じるように変形する。これ
によりインク室４１内の圧力が急激に上昇しインク吐出
口からインクが吐出する。そして、τ期間が経過する
と、１番目と２番目のインク室４１の電極は、ＰＮＰ形
トランジスタＱb がオンし、ＮＰＮ形トランジスタＱc
がオフするので抵抗Ｒを介してＶH 端子に接続するよう
になり、また、ダミーのインク室４２の電極はダイオー
ドＤを介してＶH端子に接続するので、インク吐出を行
うインク室４１とダミーのインク室４２の電極間で放電
ループが形成され、抵抗Ｒと側壁の静電容量で決まる時
定数により放電が行われ、インク吐出を行うインク室４
１の側壁は徐々に元の状態に戻る。このときのインク吐
出を行うインク室４１の側壁に印加する電圧の変化を示
すと図２３の(g) に示すようになる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６３−２５２７
５０号公報に示すように、各インク室の電極全てにそれ
ぞれ個々に正、負の電圧を印加させたり、接地レベルに
するために多数のトランジスタを使用した駆動回路を設
けたのでは、駆動回路の数が膨大となり、全体の駆動回
路が複雑で大形化し、かつコスト的にも高くなるという
問題があった。

【００１７】また、特開平５−２６９９８５号公報に示
すような時分割駆動を行うものでは、駆動回路の構成を
比較的簡単にできるが、インク吐出を行うインク室間に
ダミーのインク室を設けているため、インク吐出を行う
インク室の配列密度が小さくなり、高密度化することが
できないという問題があった。また、インク吐出を行う
インク室の数を増大させるとヘッドが大形化するという
問題があった。また、各グループ間の境界に分離用の側
壁が必要なため、インク吐出口の配列が等間隔にならず
その補正のためにヘッドを傾けたり、インク吐出口の配
置を工夫するなど面倒な構造が伴うとともに精度的に低
下するという問題があった。

【００１８】そこで、請求項１及び２記載の発明は、駆
動回路の構成を簡単にでき、しかもインク室の配列密度
を高めて高密度化、高品質化を図ることができるインク
ジェットヘッドの駆動装置を提供する。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
電気機械変換手段を有するインク室を複数並べて設け、
この各インク室の電気機械変換手段にそれぞれ電極を配
設し、この各電極に駆動電圧を選択的に印加することで
該当する電気機械変換手段を変形させ対応するインク室
内に圧力変化を与えてインク吐出を行うインクジェット
ヘッドの駆動装置において、各インク室をｎ個おきに
（ｎ＋１）のグループに分割し（但し、ｎは３以上の整
数）、奇数番目のグループの各電極はそれぞれ独立して
選択的にスイッチング動作する複数のスイッチ素子の一
端に接続し、この各スイッチ素子の他端を共通にまと
め、これを充電用スイッチ素子を介して電圧供給端子に
接続するとともに放電用スイッチ素子を介して接地端子
に接続し、偶数番目のグループの各電極はそれぞれ同一
グループの電極を共通にまとめ、これをそれぞれ充電用
スイッチ素子を介して電圧供給端子に接続するとともに
放電用スイッチ素子を介して接地端子に接続し、インク
吐出を行うインク室に対応した電極及びこのインク室の
両隣のインク室に対応した電極が電圧供給端子又は接地
端子に接続し、かつ各グループのインク室が各グループ
間でそれぞれタイミングをずらしてインク吐出動作する
ように各スイッチ素子を選択的に動作させることにあ
る。

【００２０】請求項２記載の発明は、電気機械変換手段
を有するインク室を複数並べて設け、この各インク室の
電気機械変換手段にそれぞれ電極を配設し、この各電極
に駆動電圧を選択的に印加することで該当する電気機械
変換手段を変形させ対応するインク室内に圧力変化を与
えてインク吐出を行うインクジェットヘッドの駆動装置
において、各インク室をｎ個おきに（ｎ＋１）のグルー
プに分割し（但し、ｎは３以上の整数）、奇数番目のグ
ループの各電極はそれぞれ独立して選択的にスイッチン
グ動作する複数の充電用スイッチ素子の一端に接続する
とともに複数の放電用スイッチ素子の一端に接続し、こ
の各充電用スイッチ素子の他端を電圧供給端子に接続す
るとともにこの各放電用スイッチ素子の他端を接地端子
に接続し、偶数番目のグループの各電極はそれぞれ同一
グループの電極を共通にまとめ、これをそれぞれ充電用
スイッチ素子を介して電圧供給端子に接続するとともに
放電用スイッチ素子を介して接地端子に接続し、インク
吐出を行うインク室に対応した電極及びこのインク室の
両隣のインク室に対応した電極が電圧供給端子又は接地
端子に接続し、かつ各グループのインク室が各グループ
間でそれぞれタイミングをずらしてインク吐出動作する
ように各スイッチ素子を選択的に動作させることにあ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 （第１の実施の形態）この実施の形態は請求項１に対応
した実施の形態について述べる。図１において５１はイ
ンクジェットヘッドで、このインクジェットヘッド５１
は、前述した図１４のインクジェットヘッドと同様の構
成になっている。すなわち、切削加工により一定の間隔
で平行に同じ幅で、同じ深さ、同じ長さの複数の長溝を
形成した電気機械変換手段である２枚の長方形状の圧電
部材５２，５３を重ねてエポキシ樹脂接着剤で接着固定
し、各長溝の側面と底面に電極を無電解ニッケルメッキ
により形成して、かつ各長溝の上部を天板５４で覆って
複数のインク室５５を形成している。各インク室５５の
側壁を構成する圧電部材５２，５３は図中矢印で示すよ
うに板厚方向で互いに対向する方向に分極している。

【００２２】このインクジェットヘッドの各インク室５
５を３個おきに４つのグループに分割している。すなわ
ち、インク室５５a1，５５b1，５５c1，…を第１のグル
ープとし、インク室５５a2，５５b2，５５c2，…を第２
のグループとし、インク室５５a3，５５b3，…を第３の
グループとし、インク室５５a0，５５a4，５５b4，…を
第４のグループとして分割している。

【００２３】そして、奇数番目のグループである第１の
グループと第３のグループの各インク室５５a1，５５a
3，５５b1，５５b3，５５c1，…の電極をそれぞれスイ
ッチ素子であるアナログスイッチ５６a1，５６a3，５６
b1，５６b3，５６c1，…の一端に接続している。この各
アナログスイッチ５６a1，５６a3，５６b1，５６b3，５
６c1，…の他端は、コモンライン５７に共通にまとめて
接続し、このコモンライン５７を充電用スイッチ素子で
あるＰＮＰ形のバイポーラトランジスタ５８を介して＋
ＶM 電圧供給端子に接続するとともに放電用スイッチ素
子であるＮＰＮ形のバイポーラトランジスタ５９を介し
て接地端子に接続している。前記各アナログスイッチ５
６a1，５６a3，５６b1，５６b3，５６c1，…はドライバ
ーＩＣとしてチップ化されてヘッド本体に搭載されてい
る。

【００２４】また、偶数番目のグループである第２のグ
ループの各インク室５５a2，５５b2，５５c2，…の電極
をコモンライン６０に共通のまとめて接続し、このコモ
ンライン６０を充電用スイッチ素子であるＰＮＰ形のバ
イポーラトランジスタ６１を介して＋ＶM 電圧供給端子
に接続するとともに放電用スイッチ素子であるＮＰＮ形
のバイポーラトランジスタ６２を介して接地端子に接続
している。また、同じく偶数番目のグループである第４
のグループの各インク室５５a0，５５a4，５５b4，…の
電極をコモンライン６３に共通のまとめて接続し、この
コモンライン６３を充電用スイッチ素子であるＰＮＰ形
のバイポーラトランジスタ６４を介して＋ＶM 電圧供給
端子に接続するとともに放電用スイッチ素子であるＮＰ
Ｎ形のバイポーラトランジスタ６５を介して接地端子に
接続している。前記各バイポーラトランジスタ５８，５
９，６１，６２，６４，６５はヘッド本体とは別の箇所
に配置している。

【００２５】このインクジェットヘッド５１の４つのグ
ループの各インク室は順次タイミングをずらして４分割
で駆動するようになっている。このインクジェットヘッ
ド５１では図２の(a) に示すように各インク室５５の電
極５５ａを接地した状態でインク吐出を行うインク室５
５の電極５５ａに図２の(b) に示すように＋ＶM 電圧を
印加し、隣接したインク室５５の電極５５ａを接地した
ままにすると、インク吐出を行うインク室５５の側壁に
分極方向と直交する外向きの電界が作用し、両側壁はせ
ん断厚みすべり効果によりインク室５５を開く方向に変
形する。このときインク室５５にインクが補充される。

【００２６】そして、この状態をＴ1 時間保持した後に
図２の(c) に示すようにインク吐出を行うインク室５５
の電極５５ａを接地レベルにし、隣接したインク室５５
の電極５５ａに＋ＶM 電圧を印加すると、インク吐出を
行うインク室５５の側壁に分極方向と直交する内向きの
電界が作用し、両側壁はせん断厚みすべり効果によりイ
ンク室５５を閉じる方向に変形する。これによりインク
室５５内の圧力が急激に上昇しインク吐出口からインク
滴が吐出する。そして、Ｔ2 時間が経過すると、図２の
(d) に示すように隣接したインク室５５の電極５５ａを
接地レベルに戻しインク吐出を行うインク室５５の側壁
は元の状態に戻る。

【００２７】このように、このインクジェットヘッド５
１の各インク室は、インク吐出を行うインク室５５の電
極５５ａにＴ1 時間＋ＶM 電圧を印加した後接地レベル
に戻し、同時にこのインク室５５に隣接した両側のイン
ク室５５の電極５５ａにＴ1時間接地レベルにした後Ｔ2
時間＋ＶM 電圧を印加することでインク吐出を行うイ
ンク室５５からのインク吐出ができることになる。

【００２８】次にこのインクジェットヘッド５１の具体
的動作について述べる。先ず、第１のグループの任意の
インク室からインク吐出を行う場合、例えば、インク室
５５a1，５５c1をインク吐出制御し、他のインク室５５
b1，…を非吐出制御する場合について述べると、図４に
示すように、インク室５５a1，５５c1に対応したアナロ
グスイッチ５６a1，５６c1をオン、また、バイポーラト
ランジスタ５８をオンにする。一方、他のインク室５５
b1，…に対応したアナログスイッチ５６b1，…、第３の
グループのインク室５５a3，５５b3，…に対応したアナ
ログスイッチ５６a3，５６b3，…及びバイポーラトラン
ジスタ５９をオフにする。また、インク室５５a1，５５
c1の両隣は第２、第４のグループのインク室であり、こ
の両隣のインク室５５a0，５５a2，５５b4，５５c2の電
極を接地レベルにするためにバイポーラトランジスタ６
２，６５をオン、バイポーラトランジスタ６１，６４を
オフにする。

【００２９】これにより、インク吐出を行うインク室５
５a1，５５c1の電極には＋ＶM 電圧が印加し、両隣のイ
ンク室５５a0，５５a2，５５b4，５５c2の電極は接地レ
ベルとなり、インク室５５a1，５５c1の両側壁に分極方
向と直交する外向きの電界が作用し、両側壁はインク室
を開く方向に変形する。

【００３０】この状態をＴ1 時間保持した後、図５に示
すように、バイポーラトランジスタ５８をオフにしてバ
イポーラトランジスタ５９をオンにし、また、バイポー
ラトランジスタ６２，６５をオフにしてバイポーラトラ
ンジスタ６１，６４をオンにする。これにより、今度は
インク吐出を行うインク室５５a1，５５c1の電極は接地
レベルとなり、両隣のインク室５５a0，５５a2，５５b
4，５５c2の電極には＋ＶM電圧が印加され、インク室５
５a1，５５c1の両側壁に分極方向と直交する内向きの電
界が作用し、両側壁はインク室を閉じる方向に変形し、
インク室５５a1，５５c1内の圧力が急激に上昇してイン
ク吐出口からインク滴が吐出することになる。

【００３１】また、第２のグループの任意のインク室か
らインク吐出を行う場合、例えば、インク室５５a2，５
５c2をインク吐出制御し、他のインク室５５b2，…を非
吐出制御する場合について述べると、図６に示すよう
に、インク室５５a2，５５c2の電極が接続したバイポー
ラトランジスタ６１をオン、バイポーラトランジスタ６
２をオフにしてこの電極に＋ＶM 電圧を印加する。一
方、インク室５５a2，５５c2の両隣のインク室５５a1，
５５a3，５５c1，…に対応したアナログスイッチ５６a
1，５６a3，５６c1，…をオン、また、バイポーラトラ
ンジスタ５９をオンにしてインク室５５a1，５５a3，５
５c1，…の電極を接地レベルにする。さらに、第４のグ
ループのインク室５５a0，５５a4，５５b4，…の電極が
接続したバイポーラトランジスタ６４，６５をオフにす
る。

【００３２】これにより、インク吐出を行うインク室５
５a2，５５c2の電極には＋ＶM 電圧が印加し、両隣のイ
ンク室５５a1，５５a3，５５c1，…の電極は接地レベル
となり、インク室５５a2，５５c2の両側壁に分極方向と
直交する外向きの電界が作用し、両側壁はインク室を開
く方向に変形する。なお、このとき、第２のグループの
インクを吐出しないインク室５５b2の両隣のインク室５
５b1，５５b3の電極に接続したアナログスイッチ５６b
1，５６b3はオフでオープンになっている。また、第４
のグループのコモンライン６３もバイポーラトランジス
タ６４，６５がオフでオープンになっている。ここで、
第２のグループのインクを吐出しないインク室５５b2の
電極はコモンライン６０を介して＋ＶM 電圧供給端子に
接続し、インク室５５a3，５５c1の電極は接地端子に接
続し、その間インク室５５b1，５５b3，５５a4，５５b4
はオープンになっているので、コモンライン６０→イン
ク室５５b2の電極→インク室５５b2とインク室５５b1と
の間の容量成分→インク室５５b1の電極→インク室５５
b1とインク室５５a4との間の容量成分→インク室５５a4
の電極→インク室５５a4とインク室５５a3との間の容量
成分→インク室５５a3の電極→アナログスイッチ５６a3
→コモンライン５７のループと、コモンライン６０→イ
ンク室５５b2の電極→インク室５５b2とインク室５５b3
との間の容量成分→インク室５５b3の電極→インク室５
５b3とインク室５５b4との間の容量成分→インク室５５
b4の電極→インク室５５b4とインク室５５c1との間の容
量成分→インク室５５c1の電極→アナログスイッチ５６
c1→コモンライン５７のループにそれぞれ電流が流れる
が、各インク室の側壁には＋ＶM 電圧が分圧して印加す
るため側壁の変形は小さくインクを誤吐出することはな
い。

【００３３】この状態をＴ1 時間保持した後、図７に示
すように、バイポーラトランジスタ５８をオンにしてバ
イポーラトランジスタ５９をオフにし、また、バイポー
ラトランジスタ６１をオフにしてバイポーラトランジス
タ６２をオンにする。これにより、今度はインク吐出を
行うインク室５５a2，５５c2の電極は接地レベルとな
り、両隣のインク室５５a1，５５a3，５５c1，…の電極
には＋ＶM 電圧が印加され、インク室５５a2，５５c2の
両側壁に分極方向と直交する内向きの電界が作用し、両
側壁はインク室を閉じる方向に変形し、インク室５５a
2，５５c2内の圧力が急激に上昇してインク吐出口から
インク滴が吐出することになる。

【００３４】なお、このとき、第２のグループのインク
を吐出しないインク室５５b2の両隣のインク室５５b1，
５５b3の電極に接続したアナログスイッチ５６b1，５６
b3はオフでオープンになっている。また、第４のグルー
プのコモンライン６３もバイポーラトランジスタ６４，
６５がオフでオープンになっている。ここで、第２のグ
ループのインクを吐出しないインク室５５b2の電極はコ
モンライン６０を介して接地端子に接続し、インク室５
５a3，５５c1の電極は＋ＶM 電圧供給端子に接続し、そ
の間インク室５５b1，５５b3，５５a4，５５b4はオープ
ンになっているので、今度はコモンライン５７→アナロ
グスイッチ５６a3→インク室５５a3の電極→インク室５
５a3とインク室５５a4との間の容量成分→インク室５５
a4の電極→インク室５５a4とインク室５５b1との間の容
量成分→インク室５５b1の電極→インク室５５b1とイン
ク室５５b2との間の容量成分→インク室５５b2の電極→
コモンライン６０のループと、コモンライン５７→アナ
ログスイッチ５６c1→インク室５５c1の電極→インク室
５５c1とインク室５５b4との間の容量成分→インク室５
５b4の電極→インク室５５b4とインク室５５b3との間の
容量成分→インク室５５b3の電極→インク室５５b3とイ
ンク室５５b2との間の容量成分→インク室５５b2の電極
→コモンライン６０のループにそれぞれ電流が流れる
が、各インク室の側壁には＋ＶM 電圧が分圧して印加す
るため側壁の変形は小さくこの場合もインクを誤吐出す
ることはない。

【００３５】また、第３のグループの任意のインク室か
らインク吐出を行う場合は、第１のグループの場合と同
様に、先ず、第３のグループ内のインクを吐出しようと
するインク室５５a3，５５b3，…の電極に接続したアナ
ログスイッチ５６a3，５６b3，…をオンし、また、その
アナログスイッチに接続したバイポーラトランジスタ５
８をオンとしてインク吐出を行うインク室の電極に＋Ｖ
M 電圧を印加する。このとき、第１のグループのインク
室５５a1，５５b1，５５c1，…の電極はアナログスイッ
チ５６a1，５６b1，５６c1，…をオフにしてオープンの
状態になっている。また、インク吐出を行うインク室５
５a3，５５b3，…の両隣の第２、第４のグループのコモ
ンライン６０，６３に接続したバイポーラトランジスタ
６２，６５をオンにしてインク室５５a3，５５b3，…の
両隣のインク室の電極を接地レベルにする。これによ
り、インク吐出を行うインク室５５a3，５５b3，…の両
側壁は開く方向に変形してインクの補充を行う。

【００３６】次にインク吐出を行うインク室５５a3，５
５b3，…の両隣の第２、第４のグループのコモンライン
６０，６３に接続したバイポーラトランジスタ６１，６
４をオンにしてインク室５５a3，５５b3，…の両隣のイ
ンク室の電極に＋ＶM 電圧を印加する。また、インク吐
出を行うインク室５５a3，５５b3，…の電極に接続した
アナログスイッチ５６a3，５６b3，…をオンし、また、
そのアナログスイッチに接続したバイポーラトランジス
タ５９をオンとしてインク吐出を行うインク室の電極を
接地レベルにする。これにより、インク吐出を行うイン
ク室５５a3，５５b3，…の両側壁は閉じる方向に変形し
てインク吐出が行われる。このとき、第１のグループの
インク室５５a1，５５b1，５５c1，…の電極はアナログ
スイッチ５６a1，５６b1，５６c1，…をオフにしてオー
プンの状態になっている。

【００３７】また、第４のグループの任意のインク室か
らインク吐出を行う場合は、第２のグループの場合と同
様に、先ず、第４のグループのコモンライン６３に接続
したバイポーラトランジスタ６４をオンとしてインク吐
出を行うインク室５５a0，５５a4，５５b4…の電極に＋
ＶM 電圧を印加する。また、インク吐出を行うインク室
５５a0，５５a4，５５b4，…の両隣の第１、第３のグル
ープのインク室５５a1，５５a3，５５b1，５５b3，５５
c1，…の電極を対応するアナログスイッチ５６a1，５６
a3，５６b1，５６b3，５６c1，…をオン、バイポーラト
ランジスタ５９をオンとすることで接地する。これによ
り、インク吐出を行うインク室５５a0，５５a4，５５b
4，…の両側壁は開く方向に変形してインクの補充を行
う。このとき、第２のグループのコモンライン６０はバ
イポーラトランジスタ６１，６２がオフでオープンにな
っている。

【００３８】次にインク吐出を行うインク室５５a0，５
５a4，５５b4，…の両隣の第１、第３のグループの５５
a1，５５a3，５５b1，５５b3，５５c1，…の電極に対応
するアナログスイッチ５６a1，５６a3，５６b1，５６b
3，５６c1，…をオンにしたまま、バイポーラトランジ
スタ５８をオンとすることで＋ＶM 電圧を印加する。ま
た、インク吐出を行うインク室５５a0，５５a4，５５b
4，…の電極に接続したコモンライン６３をバイポーラ
トランジスタ６５をオンとして接地し、インク吐出を行
うインク室の電極を接地レベルにする。これにより、イ
ンク吐出を行うインク室５５a0，５５a4，５５b4，…の
両側壁は閉じる方向に変形してインク吐出が行われる。
このとき、第２のグループのインク室の電極に接続した
コモンライン６０はバイポーラトランジスタ６１，６２
がオフでオープンになっている。

【００３９】以上のようにしてこのインクジェットヘッ
ド５１は、第１〜第４のグループの各インク室が順次タ
イミングをずらして４分割で駆動されることで、１ライ
ンの印字を行うことになる。インクジェットヘッド５１
の第１〜第４のグループの各インク室５５a1，５５a2，
５５a3，５５a4，５５b1，５５b2，５５b3，５５b4，５
５c1, ５５c2，…が開く動作を行うときの各バイポーラ
トランジスタ６４，６５，６１，６２，５８，５９及び
各アナログスイッチ５６a1，５６a3，５６b1，５６b3，
５６c1，…のオン、オフをまとめると、表１に示すよう
になり、また、各インク室５５a1，５５a2，５５a3，５
５a4，５５b1，５５b2，５５b3，５５b4，５５c1, ５５
c2，…が閉じる動作を行うときの各バイポーラトランジ
スタ６４，６５，６１，６２，５８，５９及び各アナロ
グスイッチ５６a1，５６a3，５６b1，５６b3，５６c1，
…のオン、オフをまとめると、表２に示すようになる。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】このように、インクジェットヘッド５１の
各インク室を３個おきに４つのグループに分け、第１の
グループと第３のグループの各インク室５５a1，５５a
3，５５b1，５５b3，５５c1，…の電極は、それぞれア
ナログスイッチ５６a1，５６a3，５６b1，５６b3，５６
c1，…を介し、さらにＰＮＰ形のバイポーラトランジス
タ５８を共通に介して＋ＶM 電圧供給端子に接続すると
ともにＮＰＮ形のバイポーラトランジスタ５９を共通に
介して接地端子に接続し、また、第２のグループの各イ
ンク室５５a2，５５b2，５５c2，…の電極をＰＮＰ形の
バイポーラトランジスタ６１を共通に介して＋ＶM 電圧
供給端子に接続するとともにＮＰＮ形のバイポーラトラ
ンジスタ６２を共通に介して接地端子に接続し、さら
に、第４のグループの各インク室５５a0，５５a4，５５
b4，…の電極をＰＮＰ形のバイポーラトランジスタ６４
を共通に介して＋ＶM 電圧供給端子に接続するとともに
ＮＰＮ形のバイポーラトランジスタ６５を共通に介して
接地端子に接続する構成としているので、バイポーラト
ランジスタ５８，５９，６１，６２，６４，６５を複数
のインク室に対して共通に使用することができ、これに
より駆動回路を構成するスイッチ素子の数を充分に減ら
すことができて駆動回路の構成を簡単にできるとともに
コスト低下を図ることができる。また、無駄なダミーの
インク室を設ける必要がないので、インク吐出を行うイ
ンク室の配列密度を高めることができる。また、単位サ
イズ当たりのドット密度も高めることができ、印字の高
密度化、高品質化を図ることができる。また、各インク
室のインク吐出口を等間隔で配列でき、従って、補正を
する必要が無く印字精度を高めることができる。さら
に、＋ＶM 電圧を発生する単一電源で駆動できるので、
正、負の２電源を使用するものに比べて構成が簡単であ
り、電圧も半分で済む。

【００４３】（第２の実施の形態）この実施の形態は請
求項２に対応した実施の形態について述べる。なお、前
述した第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を
付し異なる部分について説明する。これは、図８に示す
ように、第１のグループのインク室５５a1，５５b1，５
５c1，…の電極をそれぞれ充電用スイッチ素子であるＰ
チャンネルトランジスタ６６a1，６６b1，６６c1，…を
介して＋ＶM 電圧供給端子に接続するとともにそれぞれ
放電用スイッチ素子であるＮチャンネルトランジスタ６
７a1，６７b1，６７c1，…を介して接地端子に接続して
いる。また、第３のグループのインク室５５a3，５５b
3，…の電極をそれぞれ充電用スイッチ素子であるＰチ
ャンネルトランジスタ６６a3，６６b3，…を介して＋Ｖ
M 電圧供給端子に接続するとともにそれぞれ放電用スイ
ッチ素子であるＮチャンネルトランジスタ６７a3，６７
b3，…を介して接地端子に接続している。その他は前述
した第１の実施の形態と同一の構成になっている。前記
Ｐチャンネルトランジスタ６６a1，６６a3，６６b1，６
６b3，６６c1，…及びＮチャンネルトランジスタ６７a
1，６７a3，６７b1，６７b3，６７c1，…はドライバＩ
Ｃとしてチップ化されてヘッド本体に搭載されている。

【００４４】この構成においては、先ず、第１のグルー
プの任意のインク室からインク吐出を行う場合、例え
ば、インク室５５a1，５５c1をインク吐出制御し、他の
インク室５５b1，…を非吐出制御する場合について述べ
ると、図９に示すように、インク室５５a1，５５c1に対
応したＰチャンネルトランジスタ６６a1，６６c1をオン
にし、Ｎチャンネルトランジスタ６７a1，６７c1をオフ
にする。一方、他のインク室５５b1，…に対応したＰチ
ャンネルトランジスタ６６b1をオフにし、Ｎチャンネル
トランジスタ６７b1をオンにする。また、第３のグルー
プのインク室５５a3，５５b3，…に対応したＰチャンネ
ルトランジスタ６６a3，６６b3をオフにし、Ｎチャンネ
ルトランジスタ６７a3，６７b3をオンにする。また、イ
ンク室５５a1，５５c1の両隣は第２、第４のグループの
インク室であり、この両隣のインク室５５a0，５５a2，
５５b4，５５c2の電極を接地レベルにするためにバイポ
ーラトランジスタ６２，６５をオン、バイポーラトラン
ジスタ６１，６４をオフにする。

【００４５】これにより、インク吐出を行うインク室５
５a1，５５c1の電極には＋ＶM 電圧が印加し、両隣のイ
ンク室５５a0，５５a2，５５b4，５５c2の電極は接地レ
ベルとなり、インク室５５a1，５５c1の両側壁に分極方
向と直交する外向きの電界が作用し、両側壁はインク室
を開く方向に変形する。

【００４６】次に、図１０に示すように、今度は、イン
ク室５５a1，５５c1に対応したＰチャンネルトランジス
タ６６a1，６６c1をオフにし、Ｎチャンネルトランジス
タ６７a1，６７c1をオンにする。一方、他のインク室５
５b1，…に対応したＰチャンネルトランジスタ６６b1を
オンにし、Ｎチャンネルトランジスタ６７b1をオフにす
る。また、第３のグループのインク室５５a3，５５b3，
…に対応したＰチャンネルトランジスタ６６a3，６６b3
をオンにし、Ｎチャンネルトランジスタ６７a3，６７b3
をオフにする。また、バイポーラトランジスタ６２，６
５をオフ、バイポーラトランジスタ６１，６４をオンに
する。

【００４７】これにより、今度はインク吐出を行うイン
ク室５５a1，５５c1の電極は接地レベルとなり、両隣の
インク室５５a0，５５a2，５５b4，５５c2の電極には＋
ＶM電圧が印加され、インク室５５a1，５５c1の両側壁
に分極方向と直交する内向きの電界が作用し、両側壁は
インク室を閉じる方向に変形し、インク室５５a1，５５
c1内の圧力が急激に上昇してインク吐出口からインク滴
が吐出することになる。

【００４８】また、階調印字を行う場合について述べる
と、例えばインク室５５a1，５５c1からは大きなインク
滴を吐出させ、インク室５５b1から小さなインク滴を吐
出させる場合には、インク室５５a1，５５c1の両側壁に
印加する電圧波形は図１３の(a) 、(i) に示すように＋
ＶM 電圧が順バイアスされる時間Ｔ1L及び＋ＶM 電圧が
逆バイアスされる時間Ｔ2Lが共に長く設定され、また、
インク室５５b1の両側壁に印加する電圧波形は図１３の
(e) に示すように＋ＶM 電圧が順バイアスされる時間Ｔ
1S及び＋ＶM 電圧が逆バイアスされる時間Ｔ2Sが共に短
く設定される。すなわち、Ｔ1L＞Ｔ1S、Ｔ2L＞Ｔ2Sの関
係になっている。先の順バイアスが印加する時間Ｔ1 が
短い場合はメニスカスが後退した状態から開いた側壁が
閉じてインクの吐出が行われ、後の逆バイアスが印加す
る時間Ｔ2 が短い場合は閉じた側壁が元に戻ることで吐
出インクの液柱を切断するタイミングが速くなり、これ
により小さなインク滴を吐出させることができる。ま
た、先の順バイアスが印加する時間Ｔ1 が長い場合はメ
ニスカスが前進した状態で開いた側壁が閉じてインクの
吐出が行われ、後の逆バイアスが印加する時間Ｔ2 が長
い場合は閉じた側壁が元に戻ることで吐出インクの液柱
を切断するタイミングが遅くなり、これにより大きなイ
ンク滴を吐出させることができる。

【００４９】すなわち、図９において、インク室５５a
1，５５c1の側壁を開いた後、インク室５５b1の電極に
接続したＰチャンネルトランジスタ６６b1をオンに、Ｎ
チャンネルトランジスタ７６b1をオフに切替えることで
遅れてインク室５５b1の側壁を開き、次にインク室５５
a1，５５b1，５５c1の側壁を同時に閉じた後、図１０に
示すように、インク室５５b1の電極に接続したＰチャン
ネルトランジスタ６６b1をオフに切替えることでインク
室５５a1，５５c1の側壁よりも先にインク室５５b1の側
壁を元に戻すことでインク室５５a1，５５c1から大きな
インク滴、インク室５５b1から小さなインク滴を吐出さ
せることができる。

【００５０】また、第２のグループの任意のインク室か
らインク吐出を行う場合、例えば、インク室５５a2，５
５c2をインク吐出制御し、他のインク室５５b2，…を非
吐出制御する場合について述べると、図１１に示すよう
に、インク室５５a2，５５c2の電極が接続したバイポー
ラトランジスタ６１をオン、バイポーラトランジスタ６
２をオフにしてこの電極に＋ＶM 電圧を印加する。一
方、インク室５５a2，５５c2の両隣のインク室５５a1，
５５a3，５５c1，…に対応したＰチャンネルトランジス
タ６６a1，６６a3，６６c1，…をオフ、Ｎチャンネルト
ランジスタ６７a1，６７a3，６７c1，…をオンにしてイ
ンク室５５a1，５５a3，５５c1，…の電極を接地レベル
にする。さらに、第４のグループのインク室５５a0，５
５a4，５５b4，…の電極が接続したバイポーラトランジ
スタ６４，６５をオフにする。

【００５１】これにより、インク吐出を行うインク室５
５a2，５５c2の電極には＋ＶM 電圧が印加し、両隣のイ
ンク室５５a1，５５a3，５５c1，…の電極は接地レベル
となり、インク室５５a2，５５c2の両側壁に分極方向と
直交する外向きの電界が作用し、両側壁はインク室を開
く方向に変形する。なお、このとき、第２のグループの
インクを吐出しないインク室５５b2の両隣のインク室５
５b1，５５b3の電極に接続したＰチャンネルトランジス
タ６６b1，６６b3はオンでこのインク室５５b1，５５b3
の電極には＋ＶM 電圧が印加される。また、第４のグル
ープのコモンライン６３もバイポーラトランジスタ６
４，６５がオフでオープンになっている。ここで、第２
のグループのインクを吐出しないインク室５５b2の両隣
のインク室５５b1，５５b3の電極は＋ＶM 電圧供給端子
に接続され、インク室５５a3，５５c1の電極は接地さ
れ、その間のインク室５５a4，５５b4はオープンになっ
ているので、Ｐチャンネルトランジスタ６６b1→インク
室５５b1の電極→インク室５５b1とインク室５５a4との
間の容量成分→インク室５５a4の電極→インク室５５a4
とインク室５５a3との間の容量成分→インク室５５a3の
電極→Ｎチャンネルトランジスタ６７a3のループと、Ｐ
チャンネルトランジスタ６６b3→インク室５５b3の電極
→インク室５５b3とインク室５５b4との間の容量成分→
インク室５５b4の電極→インク室５５b4とインク室５５
c1との間の容量成分→インク室５５c1の電極→Ｎチャン
ネルトランジスタ６７c1のループにそれぞれ電流が流れ
るが、各インク室の側壁には＋ＶM 電圧が分圧して印加
するため側壁の変形は小さくインクを誤吐出することは
ない。

【００５２】次に、図１２に示すように、インク吐出を
行うインク室５５a2，５５c2の両隣のインク室５５a1，
５５a3，５５c1，…に対応したＰチャンネルトランジス
タ６６a1，６６a3，６６c1，…をオンにし、Ｎチャンネ
ルトランジスタ６７a1，６７a3，６７c1，…をオフにし
て両隣のインク室５５a1，５５a3，５５c1，…の電極に
＋ＶM 電圧を印加する。また、インク吐出を行うインク
室５５a2，５５c2の電極に接続したバイポーラトランジ
スタ６１をオフ、バイポーラトランジスタ６２をオンに
してインク室５５a2，５５c2の電極を接地する。

【００５３】これにより、今度はインク吐出を行うイン
ク室５５a2，５５c2の両側壁に分極方向と直交する内向
きの電界が作用し、両側壁はインク室を閉じる方向に変
形し、インク室５５a2，５５c2内の圧力が急激に上昇し
てインク吐出口からインク滴が吐出することになる。な
お、このとき、第２のグループのインクを吐出しないイ
ンク室５５b2の両隣のインク室５５b1，５５b3の電極に
接続したＮチャンネルトランジスタ６７b1，６７b3はオ
ンとなってこの電極を接地している。また、第４のグル
ープのコモンライン６３はバイポーラトランジスタ６
４，６５がオフでオープンになっている。ここで、第２
のグループのインクを吐出しないインク室５５b2の両隣
のインク室５５b1，５５b3の電極は接地され、インク室
５５a3，５５c1の電極は＋ＶM 電圧供給端子に接続さ
れ、その間のインク室５５a4，５５b4の電極はオープン
になっているので、Ｐチャンネルトランジスタ６６a3→
インク室５５a3の電極→インク室５５a3とインク室５５
a4との間の容量成分→インク室５５a4の電極→インク室
５５a4とインク室５５b1との間の容量成分→インク室５
５b1の電極→Ｎチャンネルトランジスタ６７b1のループ
と、Ｐチャンネルトランジスタ６６c1→インク室５５c1
の電極→インク室５５c1とインク室５５b4との間の容量
成分→インク室５５b4の電極→インク室５５b4とインク
室５５b3との間の容量成分→インク室５５b3の電極→Ｎ
チャンネルトランジスタ６７b3のループにそれぞれ電流
が流れるが、各インク室の側壁には＋ＶM 電圧が分圧し
て印加するため側壁の変形は小さくこの場合もインクを
誤吐出することはない。

【００５４】また、階調印字を行う場合について述べる
と、例えばインク室５５a2，５５c2からは大きなインク
滴を吐出させ、インク室５５b2から小さなインク滴を吐
出させる場合には、インク室５５a2，５５c2の両側壁に
印加する電圧波形は図１３の(b) 、(j) に示すように＋
ＶM 電圧が順バイアスされる時間Ｔ1L及び＋ＶM 電圧が
逆バイアスされる時間Ｔ2Lが共に長く設定され、また、
インク室５５b2の両側壁に印加する電圧波形は図１３の
(f) に示すように＋ＶM 電圧が順バイアスされる時間Ｔ
1S及び＋ＶM 電圧が逆バイアスされる時間Ｔ2Sが共に短
く設定される。

【００５５】これにより、インク室５５b2では、メニス
カスが後退した状態から開いた側壁が閉じてインクの吐
出が行われ、さらに、閉じた側壁が元に戻ることで吐出
インクの液柱を切断するタイミングが速くなり、これに
より小さなインク滴を吐出させることができる。また、
インク室５５a2，５５c2では、メニスカスが前進した状
態で開いた側壁が閉じてインクの吐出が行われ、さら
に、閉じた側壁が元に戻ることで吐出インクの液柱を切
断するタイミングが遅くなり、これにより大きなインク
滴を吐出させることができる。

【００５６】また、第３のグループの任意のインク室か
らインク吐出を行う場合は、第１のグループの場合と同
様に、先ず、第３のグループ内のインクを吐出しようと
するインク室５５a3，５５b3，…の電極に接続したＰチ
ャンネルトランジスタ６６a3，６６b3，…をオンし、Ｎ
チャンネルトランジスタ６７a3，６７b3，…をオフにす
る。また、第１のグループのインク室５５a1，５５b1，
５５c1，…に対応したＰチャンネルトランジスタ６６a
1，６６b1，６６c1，…をオフにし、Ｎチャンネルトラ
ンジスタ６７a1，６７b1，６７c1，…をオンにする。ま
た、インク室５５a3，５５b3，…の両隣は第２、第４の
グループのインク室であり、この両隣のインク室５５a
2，５５a4，５５b2，５５b4，５５c2，…の電極を接地
レベルにするためにバイポーラトランジスタ６２，６５
をオン、バイポーラトランジスタ６１，６４をオフにす
る。

【００５７】これにより、インク吐出を行うインク室５
５a3，５５b3，…の電極には＋ＶM電圧が印加し、両隣
のインク室５５a2，５５a4，５５b2，５５b4，５５c2，
…の電極は接地レベルとなり、インク室５５a3，５５b
3，…の両側壁に分極方向と直交する外向きの電界が作
用し、両側壁はインク室を開く方向に変形する。

【００５８】次に、インク室５５a3，５５b3，…に対応
したＰチャンネルトランジスタ６６a3，６６b3，…をオ
フにし、Ｎチャンネルトランジスタ６７a3，６７b3，…
をオンにする。また、第１のグループのインク室５５a
1，５５b1，５５c1，…に対応したＰチャンネルトラン
ジスタ６６a1，６６b1，６６c1，…をオンにし、Ｎチャ
ンネルトランジスタ６７a1，６７b1，６７c1，…をオフ
にする。また、バイポーラトランジスタ６２，６５をオ
フ、バイポーラトランジスタ６１，６４をオンにする。

【００５９】これにより、今度はインク吐出を行うイン
ク室５５a3，５５b3，…の電極は接地レベルとなり、両
隣のインク室５５a2，５５a4，５５b2，５５b4，５５c
2，…の電極には＋ＶM 電圧が印加され、インク室５５a
3，５５b3，…の両側壁に分極方向と直交する内向きの
電界が作用し、両側壁はインク室を閉じる方向に変形
し、インク室５５a3，５５b3，…内の圧力が急激に上昇
してインク吐出口からインク滴が吐出することになる。

【００６０】また、階調印字を行う場合について述べる
と、例えばインク室５５a3，５５b3からは大きなインク
滴を吐出させる場合には、インク室５５a3，５５b3の両
側壁に印加する電圧波形は図１３の(c) 、(g) に示すよ
うに＋ＶM 電圧が順バイアスされる時間Ｔ1L及び＋ＶM
電圧が逆バイアスされる時間Ｔ2Lが共に長く設定された
電圧波形となる。

【００６１】また、第４のグループの任意のインク室か
らインク吐出を行う場合は、第２のグループの場合と同
様に、先ず、インク室５５a0，５５a4，５５b4，…の電
極が接続したバイポーラトランジスタ６４をオン、バイ
ポーラトランジスタ６５をオフにしてこの電極に＋ＶM
電圧を印加する。一方、インク室５５a0，５５a4，５５
b4，…の両隣のインク室５５a1，５５a3，５５b1，５５
b3，５５c1，…に対応したＰチャンネルトランジスタ６
６a1，６６a3，６６b1，６６b3，６６c1，…をオフ、Ｎ
チャンネルトランジスタ６７a1，６７a3，６７b1，６７
b3，６７c1，…をオンにしてインク室５５a1，５５a3，
５５b1，５５b3，５５c1，…の電極を接地レベルにす
る。さらに、第２のグループのインク室５５a2，５５b
2，５５c2，…の電極が接続したバイポーラトランジス
タ６１，６２をオフにする。

【００６２】これにより、インク吐出を行うインク室５
５a0，５５a4，５５b4，…の電極には＋ＶM 電圧が印加
し、両隣のインク室５５a1，５５a3，５５b1，５５b3，
５５c1，…の電極は接地レベルとなり、インク室５５a
0，５５a4，５５b4，…の両側壁に分極方向と直交する
外向きの電界が作用し、両側壁はインク室を開く方向に
変形する。

【００６３】次に、インク吐出を行うインク室５５a0，
５５a4，５５b4，…の両隣のインク室５５a1，５５a3，
５５b1，５５b3，５５c1，…に対応したＰチャンネルト
ランジスタ６６a1，６６a3，６６b1，６６b3，６６c1，
…をオンにし、Ｎチャンネルトランジスタ６７a1，６７
a3，６７b1，６７b3，６７c1，…をオフにして両隣のイ
ンク室５５a1，５５a3，５５b1，５５b3，５５c1，…の
電極に＋ＶM 電圧を印加する。また、インク吐出を行う
インク室５５a0，５５a4，５５b4，…の電極に接続した
バイポーラトランジスタ６４をオフ、バイポーラトラン
ジスタ６５をオンにしてインク室５５a0，５５a4，５５
b4，…の電極を接地する。

【００６４】これにより、今度はインク吐出を行うイン
ク室５５a0，５５a4，５５b4，…の両側壁に分極方向と
直交する内向きの電界が作用し、両側壁はインク室を閉
じる方向に変形し、インク室５５a0，５５a4，５５b4，
…内の圧力が急激に上昇してインク吐出口からインク滴
が吐出することになる。

【００６５】また、階調印字を行う場合について述べる
と、例えばインク室５５a4，５５b4からは大きなインク
滴を吐出させる場合には、インク室５５a4，５５b4の両
側壁に印加する電圧波形は図１３の(d) 、(h) に示すよ
うに＋ＶM 電圧が順バイアスされる時間Ｔ1L及び＋ＶM
電圧が逆バイアスされる時間Ｔ2Lが共に長く設定された
電圧波形となる。

【００６６】このインクジェットヘッド５１の第１〜第
４のグループの各インク室５５a1，５５a2，５５a3，５
５a4，５５b1，５５b2，５５b3，５５b4，５５c1, ５５
c2，…が開く動作を行うときの各バイポーラトランジス
タ６４，６５，６１，６２、各Ｐチャンネルトランジス
タ６６a1，６６a3，６６b1，６６b3，６６c1，…及び各
Ｎチャンネルトランジスタ６７a1，６７a3，６７b1，６
７b3，６７c1，…のオン、オフをまとめると、表３に示
すようになり、また、各インク室５５a1，５５a2，５５
a3，５５a4，５５b1，５５b2，５５b3，５５b4，５５c
1, ５５c2，…が閉じる動作を行うときの各バイポーラ
トランジスタ６４，６５，６１，６２、各Ｐチャンネル
トランジスタ６６a1，６６a3，６６b1，６６b3，６６c
1，…及び各Ｎチャンネルトランジスタ６７a1，６７a
3，６７b1，６７b3，６７c1，…のオン、オフをまとめ
ると、表４に示すようになる。

【００６７】

【表３】

【００６８】

【表４】

【００６９】このように、インクジェットヘッド５１の
各インク室を３個おきに４つのグループに分け、第１の
グループと第３のグループの各インク室５５a1，５５a
3，５５b1，５５b3，５５c1，…の電極は、それぞれＰ
チャンネルトランジスタ６６a1，６６a3，６６b1，６６
b3，６６c1，…を介して＋ＶM 電圧端子に接続するとと
もにＮチャンネルトランジスタ６７a1，６７a3，６７b
1，６７b3，６７c1，…を介して接地端子に接続し、ま
た、第２のグループの各インク室５５a2，５５b2，５５
c2，…の電極をＰＮＰ形のバイポーラトランジスタ６１
を共通に介して＋ＶM 電圧供給端子に接続するとともに
ＮＰＮ形のバイポーラトランジスタ６２を共通に介して
接地端子に接続し、さらに、第４のグループの各インク
室５５a0，５５a4，５５b4，…の電極をＰＮＰ形のバイ
ポーラトランジスタ６４を共通に介して＋ＶM 電圧供給
端子に接続するとともにＮＰＮ形のバイポーラトランジ
スタ６５を共通に介して接地端子に接続する構成として
いるので、バイポーラトランジスタ６１，６２，６４，
６５を複数のインク室に対して共通に使用することがで
き、これにより駆動回路を構成するスイッチ素子の数を
充分に減らすことができて駆動回路の構成を簡単にでき
るとともにコスト低下を図ることができる。

【００７０】また、無駄なダミーのインク室を設ける必
要がないので、インク吐出を行うインク室の配列密度を
高めることができる。また、単位サイズ当たりのドット
密度も高めることができ、印字の高密度化、高品質化を
図ることができる。また、各インク室のインク吐出口を
等間隔で配列でき、従って、補正をする必要が無く印字
精度を高めることができる。さらに、＋ＶM 電圧を発生
する単一電源で駆動できるので、正、負の２電源を使用
するものに比べて構成が簡単であり、電圧も半分で済
む。

【００７１】なお、前述した各実施の形態では、並べた
複数のインク室を３個おきに４つのグループに分けた場
合について述べたが必ずしもこれに限定するものではな
く、４個おきに５つのグループや５個おきに６つのグル
ープなど３個以上の整数個おきに（整数個＋１）グルー
プに分けて分割駆動する場合にも適用できるものであ
る。また、前述した各実施の形態では、電気機械変換手
段として圧電部材を使用したが必ずしもこれに限定する
ものでないのは勿論である。なお、本発明は、前述した
各実施の形態のものに限定するものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【００７２】

【発明の効果】以上、請求項１及び２記載の発明によれ
ば、使用するスイッチ素子数を減らして駆動回路の構成
を簡単にでき、しかもダミーのインク室を必要とせずイ
ンク室の配列密度を高めて高密度化、高品質化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示すインクジェッ
トヘッドの部分断面とその駆動回路構成を示す図。

【図２】同実施の形態におけるインク室からのインク吐
出の動作原理を説明するための図。

【図３】同実施の形態におけるインク室の電極に印加す
る駆動電圧波形図。

【図４】同実施の形態におけるインクジェットヘッドの
駆動を説明するための図。

【図５】同実施の形態におけるインクジェットヘッドの
駆動を説明するための図。

【図６】同実施の形態におけるインクジェットヘッドの
駆動を説明するための図。

【図７】同実施の形態におけるインクジェットヘッドの
駆動を説明するための図。

【図８】本発明の第２の実施の形態を示すインクジェッ
トヘッドの部分断面とその駆動回路構成を示す図。

【図９】同実施の形態におけるインクジェットヘッドの
駆動を説明するための図。

【図１０】同実施の形態におけるインクジェットヘッド
の駆動を説明するための図。

【図１１】同実施の形態におけるインクジェットヘッド
の駆動を説明するための図。

【図１２】同実施の形態におけるインクジェットヘッド
の駆動を説明するための図。

【図１３】同実施の形態において階調印字を行う場合の
駆動電圧波形を示す図。

【図１４】インクジェットヘッドの構成を示す一部切欠
した分解斜視図。

【図１５】図１４のインクジェットヘッドのＸ−Ｘ線に
沿った部分断面図。

【図１６】同インクジェットヘッドの駆動方法を説明す
るための図。

【図１７】同インクジェットヘッドにおけるインク室の
電極に印加する駆動電圧波形図。

【図１８】従来例におけるインクジェットヘッドの駆動
回路を示す図。

【図１９】同従来例のインクジェットヘッドの駆動方法
を説明するための図。

【図２０】同従来例のインクジェットヘッドの駆動波形
を示す図。

【図２１】他の従来例のインクジェットヘッドの駆動方
法を説明するための図。

【図２２】同従来例におけるインクジェットヘッドの駆
動回路を示す図。

【図２３】同従来例における各部の信号波形及びインク
室の駆動波形を示す図。

【符号の説明】

５１…インクジェットヘッド ５２，５３…圧電部材（電気機械変換手段） ５５a0〜５５a4，５５b1〜５５b4，５５c1，５５c2…イ
ンク室 ５６a1，５６a3，５６b1，５６b3，５６c1…アナログス
イッチ（スイッチ素子） ５８，６１，６４…ＰＮＰ形バイポーラトランジスタ
（充電用スイッチ素子） ５９，６２，６５…ＮＰＮ形バイポーラトランジスタ
（放電用スイッチ素子）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 29/38

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気機械変換手段を有するインク室を複
   数並べて設け、この各インク室の電気機械変換手段にそ
   れぞれ電極を配設し、この各電極に駆動電圧を選択的に
   印加することで該当する電気機械変換手段を変形させ対
   応するインク室内に圧力変化を与えてインク吐出を行う
   インクジェットヘッドの駆動装置において、 前記各インク室をｎ個おきに（ｎ＋１）のグループに分
   割し（但し、ｎは３以上の整数）、奇数番目のグループ
   の各電極はそれぞれ独立して選択的にスイッチング動作
   する複数のスイッチ素子の一端に接続し、この各スイッ
   チ素子の他端を共通にまとめ、これを充電用スイッチ素
   子を介して電圧供給端子に接続するとともに放電用スイ
   ッチ素子を介して接地端子に接続し、偶数番目のグルー
   プの各電極はそれぞれ同一グループの電極を共通にまと
   め、これをそれぞれ充電用スイッチ素子を介して電圧供
   給端子に接続するとともに放電用スイッチ素子を介して
   接地端子に接続し、 インク吐出を行うインク室に対応した電極及びこのイン
   ク室の両隣のインク室に対応した電極が電圧供給端子又
   は接地端子に接続し、かつ前記各グループのインク室が
   各グループ間でそれぞれタイミングをずらしてインク吐
   出動作するように前記各スイッチ素子を選択的に動作さ
   せることを特徴とするインクジェットヘッドの駆動装
   置。
2. 【請求項２】 電気機械変換手段を有するインク室を複
   数並べて設け、この各インク室の電気機械変換手段にそ
   れぞれ電極を配設し、この各電極に駆動電圧を選択的に
   印加することで該当する電気機械変換手段を変形させ対
   応するインク室内に圧力変化を与えてインク吐出を行う
   インクジェットヘッドの駆動装置において、 前記各インク室をｎ個おきに（ｎ＋１）のグループに分
   割し（但し、ｎは３以上の整数）、奇数番目のグループ
   の各電極はそれぞれ独立して選択的にスイッチング動作
   する複数の充電用スイッチ素子の一端に接続するととも
   に複数の放電用スイッチ素子の一端に接続し、この各充
   電用スイッチ素子の他端を電圧供給端子に接続するとと
   もにこの各放電用スイッチ素子の他端を接地端子に接続
   し、偶数番目のグループの各電極はそれぞれ同一グルー
   プの電極を共通にまとめ、これをそれぞれ充電用スイッ
   チ素子を介して電圧供給端子に接続するとともに放電用
   スイッチ素子を介して接地端子に接続し、 インク吐出を行うインク室に対応した電極及びこのイン
   ク室の両隣のインク室に対応した電極が電圧供給端子又
   は接地端子に接続し、かつ前記各グループのインク室が
   各グループ間でそれぞれタイミングをずらしてインク吐
   出動作するように前記各スイッチ素子を選択的に動作さ
   せることを特徴とするインクジェットヘッドの駆動装
   置。