JP3726487B2 - インクジェットヘッドの駆動装置およびインクジェット式記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電アクチュエータを利用したインクジェットヘッドの駆動装置およびこのインクジェットヘッドとその駆動装置とを設けたインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式の記録装置に用いられるインクジェットヘッドの形態の一つに、静電アクチュエータを利用したものがある。
【０００３】
このような静電アクチュエータを利用したインクジェットヘッドは、インクが吐出されるノズルと連通した加圧室内にインクを導き、この加圧室内に設けられている振動板を一つの電極（第１電極と称する）として、この第１電極と対向する位置にごく僅かな空間を設けて第２電極を配設し、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより、第１および第２電極間に生じる静電気力によって振動板を変形させて加圧室内の圧力を変化させ、加圧室内に充填されたインクをノズルから液滴として吐出、飛翔させ、記録媒体上にこのインク液滴を着弾させて画像形成に用いているものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような静電アクチュエータを利用したインクジェットヘッドでは、ノズルから吐出させるインク液滴の吐出速度を画像形成に適した速度にする必要がある。もし、インク液滴の吐出速度が低い場合には、インク液滴がノズルから脱出して記録媒体上に着弾するまでの飛翔軌跡にばらつきが生じて着弾位置がずれ、形成された画像にむらができてしまうなどの画質劣化に繋がる。
【０００５】
インク液滴の吐出速度と画像との関係は、インクジェットヘッドのノズル先端から、記録媒体までの距離にも関係するが、例えば、ノズルからインク液滴が吐出した時の初速が８ｍ／ｓｅｃである場合、吐出したインク液滴が記録媒体に到達するまでの過程で、４ｍ／ｓｅｃ以下に低下すると、インク液滴の吐出から記録媒体上までの時間差によって記録媒体上の着弾位置がずれてしまい画像むらを生じるものである。特に、インク液滴の径が小さい場合には、吐出時の初速が遅くなり、かつ飛翔中も空気抵抗により速度が低下することが知られており、より速い吐出速度が必要となる。
【０００６】
インク液滴の吐出速度を速くしようとした場合には、振動板の変形量を大きくすると良い。ところが、従来のインクジェットヘッドの駆動装置では、インク液滴を吐出させるために、まず、第１および第２電極間に電圧を印加して振動板を加圧室が広がる方向に変形させて、その後で印加した電圧を急激に遮断することで、振動板の元に戻ろうとする力によって、加圧室内の圧力を高めてインク液滴をノズルから吐出させている。このため、画像形成に適した速いインク液滴の吐出速度を得ようとする場合には、第１および第２電極間に印加する電圧を高くして、振動板の変形量を大きくしなければならず、この印加電圧を高くするために必要な回路を構成するための部品コストが高くついてしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の第１の目的は、第１および第２電圧に印加する電圧の絶対値を低くしても、良好な画像を得ることが可能なインク液滴の吐出速度を得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ことである。また、本発明の第２の目的は、上記のようなインクジェットヘッドの駆動装置を設けたインクジェット式の記録装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【０００９】
（１）ノズルと、該ノズルに連通した加圧室と、該加圧室内の圧力を変えるための振動板と、該振動板に設けられた第１電極と、該第１電極と対向する位置に空間を隔てて設けられた第２電極と、を有し、前記第１および第２電極間に電圧を印加することにより前記振動板を変形させることで、前記加圧室内のインクを前記ノズルから液滴として吐出させるインクジェットヘッドを駆動するための駆動装置であって、前記第１および第２電極間に、第１の極性の駆動電圧を印加した後引き続き該第１の極性と逆極性の電圧を印加する振動板駆動手段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。
【００１０】
（２）前記振動板駆動手段は、前記第１の極性と逆極性の電圧を、前記駆動電圧より絶対値が低い電圧で、かつ、前記駆動電圧印加後この駆動電圧を遮断した時点から所定時間以内に印加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。
【００１１】
（３）前記所定時間は、０．１〜１０μｓｅｃであることを特徴とするインクジェットヘッドの駆動装置。
【００１２】
（４）ノズルと、該ノズルに連通した加圧室と、該加圧室内の圧力を変えるための振動板と、該振動板に設けられた第１電極と、該第１電極と対向する位置に空間を隔てて設けられた第２電極と、前記第１および第２電極間に、第１の極性の駆動電圧を印加した後引き続き該第１の極性とは逆極性の電圧を印加する振動板駆動手段と、を有し、前記振動板駆動手段によって印加された電圧により前記振動板を変形させることで、前記加圧室内のインクを前記ノズルから液滴として吐出させて記録媒体上に画像形成することを特徴とするインクジェット式記録装置。
【００１３】
（５）前記振動板駆動手段は、前記第１の極性と逆極性の電圧を、前記駆動電圧より絶対値が低い電圧で、かつ、前記駆動電圧印加後この駆動電圧を遮断した時点から所定時間以内に印加することを特徴とするインクジェット式記録装置。
【００１４】
（６）前記所定時間は、０．１〜１０μｓｅｃであることを特徴とするインクジェット式記録装置。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。
【００１６】
実施形態１
図１は、本実施形態１において使用したインクジェットヘッドの構造を示す断面図である。
【００１７】
このインクジェットヘッド３１は、図示側面側に設けられているノズル５４、ノズル５４からインクを吐出させるためにその内圧を可変する振動板５５を備えた加圧室５１、加圧室５１へインクを供給するためにインクを蓄えておくインク供給室５２、インク供給室５２内のインクを加圧室５１へ導くインレット５３、および振動板５５に設けられた第１電極５６と対向する位置に空間７１により隔てられた第２電極である駆動電極７２からなる。
【００１８】
第１電極５６と駆動電極７２との間の空間７１は、本実施形態１では０．３μｍとしている。また、振動板５５に設けられている第１電極５６は、後述するようにホウ素を拡散することによって形成した不純物導電層である。この第１電極５６は、本実施形態１ではアースされており、また、駆動電極７２は配線８０によって、後述する駆動回路からの電圧が印加されるようになっている。
【００１９】
そして、この第１電極５６および駆動電極７２との間に電圧を印加することにより、振動板５５を変形して、加圧室５１内の圧力を変えることでインク液滴をノズル５４から吐出させている。
【００２０】
図２は、インク液滴を吐出させる際の振動板５５の動きを示す図面である。インク液滴の吐出は、まず、第１電極５６と駆動電極７２との間に電圧を印加して、図２Ａに示すように、駆動電圧を印加したことによって生じる静電気力によって振動板５５を駆動電極７２側に引き付ける。これにより、図示点線で示すように振動板５５が駆動電極７２側に撓み変形する。このときインク供給室５２内のインクがインレット５３を通り加圧室５１内に流入する。なお、本実施形態１では、振動板５５に形成した第１電極５６をアースとしているので、駆動電圧は、駆動電極７２に＋の電位を印加している。この駆動電圧により振動板５５に作用する力Ｆ１は、Ｆ１＝１／２・｛εｒεｏＳ（Ｖ／ｄ）² ｝（ただし式中、εｒは第１電極および第２電極（駆動電極）間の比誘電率、εｏは真空の比誘電率、Ｓは電極の面積、Ｖは電圧、ｄは第１電極および第２電極（駆動電極）間の長さである）により算出される。
【００２１】
そして、本実施形態１では、後述する駆動回路の制御により、駆動電圧を印加した直後、駆動電圧を遮断した後、所定時間内に逆極性の電圧を第１電極５６と駆動電極７２の間に印加する（本実施形態１では−の電位を駆動電極７２に印加する）。この逆極性の電圧の印加により、前記駆動電圧の印加によって、駆動電極７２側に引き付けられていた振動板５５が、図２Ｂに示すように、駆動電圧の遮断により振動板５５自体の回復力によって戻るとほぼ同時に逆極性の電圧印加によって、図示点線で示すように、さらに駆動電極７２から離れる方向に変形する。このように、駆動電圧を遮断したのみならず、逆極性の電圧を印加したことで、振動板５５は、単に駆動電圧を遮断しただけのときより、さらに急激に加圧室５１の内部側に変形して加圧室５１内の圧力が従来よりも高くなるため、その分、インク液滴の吐出速度を速くすることができるのである。
【００２２】
このような逆極性の電圧の印加により、振動板５５が駆動電極７２から離れる方向にさらに変形するのは、振動板５５の第１電極５６と駆動電極７２が空間７１により隔てられたコンデンサとして作用し、始めの駆動電圧（ここでは＋極性）の印加によって、振動板５５には、図３に示すように、駆動電極側に−、その反対側に＋の電荷が帯電し、これが駆動電圧の遮断後も残留するため、駆動電圧の遮断後、所定時間内に逆極性（ここでは−極性）の電圧を印加ことにより振動板５５と駆動電極７２との間に斥力Ｆ２が発生し、これにより振動板５５が、電圧を印加しない状態よりさらに駆動電極７２から離れる方向、すなわち、加圧室５１内部にまで変形するのである。
【００２３】
次に、このような振動板５５の変形動作を制御する駆動回路について説明する。
【００２４】
図４は、駆動回路の構成を示す回路ブロック図である。
【００２５】
この駆動回路２００は、インクジェットヘッドの振動板５５を動作させるために駆動電極７２に印加する電圧パルスを作り出す振動板駆動手段として機能する。
【００２６】
この駆動回路２００の具体的な構成は、図４に示すように、端子ＶINからインクドットを記録媒体に記録するための信号であるプリント制御信号が入力され、このプリント制御信号のパルスを検出して、その立ち下がりから一定時間経過後に信号を出力する遅延回路２０１と、遅延回路２０１の信号を受けて、プリント制御信号のパルス電圧と逆極性のパルス電圧を発生する逆極性パルス発生回路２０２と、プリント制御信号パルスと逆極性パルスから後述するような印加パルス波形を作り出す充放電回路２０３および反転回路２０４と、形成された印加パルス波形を反転して増幅する反転増幅回路２０５とからなる。反転増幅回路２０５の出力端子Ｖｈからの出力は、前述したインクジェットヘッド３１の駆動電極７２と接続された配線８０に接続されている。
【００２７】
図５は、この駆動回路２００各部の電圧波形を示す図面である。まず、この駆動回路２００の端子ＶINに入力されるプリント制御信号は、図５Ａに示すように、電圧値＋５Ｖの矩形波である。そして、遅延回路２０１では、プリント制御信号パルスの立ち下がりを検出した後、一定時間Ｔ０後に信号を出力して、逆極性パルス発生回路２０２がこの信号を受けて、−３Ｖの矩形波の逆極性パルス信号を出力する。これらプリント制御信号と逆極性パルス信号は、駆動回路２００内のポイントＶの位置で、図５Ｂに示すように、＋５Ｖのプリント制御信号と−３Ｖの逆極性パルス信号が時間Ｔ０（ここでは５μｓｅｃ）により隔てられた連続した信号となる。
【００２８】
このポイントＶに現れる信号を充放電回路２０３と反転回路２０４を介することにより、ポイントＶ０において、図５Ｃに示すように、駆動電極７２に印加するための波形として、始めに徐々に立ち上がり、急峻に立ち下がる波形と、急峻に立ち上がり徐々に立ち下がる波形が連続した信号となって現れる。
【００２９】
そして、このポイントＶ０の信号が反転増幅回路２０５により反転されて増幅されることによりポイントＶｈにおいて、前記ポイントＶ０における波形と同じ形状で極性が逆転して増幅された、図５Ｄに示す波形として出力される。この出力信号が駆動電極７２に印加される。ここでは、この出力信号のうち、始めの＋１８Ｖの電圧パルスを駆動電圧、その後の−８Ｖの電圧パルスを逆極性の電圧と称している。
【００３０】
このような波形の信号により、始めに駆動電圧が駆動電極７２に印加されることで、振動板５５が駆動電極７２側に引き付けられて、その後この駆動電圧が急激に遮断され、引き続き急激に逆極性の電圧が印加されることになり、振動板５５を駆動電極７２から反発される方向に急激に変位させることができる。
【００３１】
このような駆動回路２００により前述したインクジェットヘッド３１を駆動してインク液滴を吐出させたとき、インク液滴の吐出時の初速は１２ｍ／ｓｅｃであり、インク液滴が記録媒体上の着弾位置に到達するまでの間の飛翔中速度が８ｍ／ｓｅｃ以上となり、画像劣化の生じることのないインク液滴の飛翔速度、すなわち、飛翔中の速度として４ｍ／ｓｅｃを越える速度、好ましくは５ｍ／ｓｅｃ以上の速度を得ることができる。なお、従来の駆動装置、すなわち、駆動電圧に対して逆極性の電圧を印加しない駆動装置により、同じ飛翔速度を得ようとした場合には、振動板５５を駆動電極７２と接触するまで変位にさせる必要があり、このためには駆動電圧を３１Ｖ程度印加しなければならず、これは、前記した本実施形態１の駆動回路による駆動電圧１８Ｖ（図５参照）より大きく、したがって、本発明を適用することにより、駆動回路が出力する電圧の絶対値を大幅に下げることができたものである。
【００３２】
なお、前記遅延回路２０１によってプリント制御信号の立ち下がりを検出した後の一定時間Ｔ０、すなわち、駆動電圧を遮断してから逆極性の電圧を印加するまでの時間は、本実施形態１では、図５Ｂに示したように、５μｓｅｃとしている。このＴ０の時間は、これに限らず振動板５５と駆動電極７２との間で十分な斥力を発生させるような時間であれば良く、例えば、その時間は０．１〜１０μｓｅｃが好ましい。これは、駆動電圧による変形量にもよるが、０．１μｓｅｃ未満である場合には、振動板５５が元の位置に戻るのに必要な時間より短いため、振動板５５の復元中に斥力を与えることになりエネルギーのロスが生じて好ましくない（復元後に斥力を与える方がロスが少なくてすむ）。一方、１０μｓｅｃを越える程長い場合には、これも駆動電圧による変形量によるが、１０μｓｅｃを越える場合、振動板５５が復元位置（元の位置）を越えてさらに１回振幅してしまう時間より長くなり、１振幅後に元の位置に戻るタイミングで斥力を与えることになり、エネルギーのロスが発生して好ましくない。さらに、１０μｓｅｃを越える場合、図３で説明したような残留した電荷が徐々に消失し、斥力の源となる静電気力が小さくなり好ましくない。
【００３３】
次に、前述したインクジェットヘッドの製造方法について簡単に説明する。
【００３４】
上記本実施形態１において用いたインクジェットヘッド３１は、いわゆる半導体装置製造プロセスやマイクロマシーン製造プロセスなどを利用して製造させるものであり、その方法は様々であるが、ここでは、その一例について説明する。なお、ここで説明した製造方法以外の方法により製造されたインクジェットヘッドであっても本発明による駆動装置によって駆動できることは言うまでもない。
【００３５】
図１に示したインクジェットヘッド３１は、３つの構成要素からなり、図１を参照すれば、加圧室５１、インク供給室５２、インレット５３、ノズル５４、および振動板５５からなるチャネルプレート５０と、このチャネルプレート５０の図示上側を覆う天板６０と、チャネルプレート５０に設けられている振動板５５の対向する位置に空間７１を設けて駆動電極７２を配置するためのガラス基板７０とからなる。
【００３６】
まず、チャネルプレート５０の形成について説明する。チャネルプレート５０の形成には、予め２００μｍ程度にラッピングしたシリコン基板を使用して、図６Ａに示すように、シリコン基板１００の全面に、熱酸化法により酸化膜１０１を形成する。そして、シリコン基板１００の図示上側表面の酸化膜１０１に、公知のフォトリソグラフィーおよびドライエッチングによって、加圧室５１、インク供給室５２、インレット５３およびノズル５４の形状を規定するための開口を設け、図６Ｂに示すように、エッチングマスク１０１ａとする。
【００３７】
次に、パターニングされた酸化膜１０１により形成されたエッチングマスク１０１ａを有するシリコン基板１００をＫＯＨ溶液により異方性エッチングする。ここで使用したシリコン基板１００は、基板表面が（１１０）面または（１００）面を有するものである。このＫＯＨ溶液による異方性エッチングは、シリコン基板の（１１１）面が露出することにより自動的にエッチングが停止するため、前記エッチングマスク１０１ａの形成時において、ノズル５４やインレット５３となる部分の開口の大きさを調整することにより、これらの部分におけるエッチング深さを所望の深さとすることができる。また、加圧室５１およびインク供給室５２の深さは、これらの部分の開口の大きさと共に、エッチング時間を調整することで、振動板５５となる部分の厚さが６．５μｍ程度となるようにする。このＫＯＨ溶液によるエッチングによって、加圧室５１、インク供給室５２の側壁部分は（１１１）面が露出することにより、適度なテーパが形成される。その後、エッチングマスクとして使用した酸化膜は除去する。
【００３８】
このようにして、図６Ｃ、および図７に示すように、加圧室５１、インク供給室５２、インレット５３、ノズル５４、さらに振動板５５がシリコン基板１００に形成される。ここで形成したチャネルプレート５０には図７に示されているように、複数の加圧室と複数のノズルが形成されていて、１つのヘッドから複数のインク液滴を吐出させることができるようになっている。なお、図７は加圧室５１、インク供給室５２、インレット５３、ノズル５４などが形成されたシリコン基板表面の平面図であり、図６は、図７のＡ−Ａ線に沿った断面を工程順に示した図面である。
【００３９】
そして、このシリコン基板１００の裏面側に、振動板５５とこの振動板５５部分に形成される第１電極５６と電気的なコンタクトをとるための部分（不図示）が開口したレジストパターンをフォトリソグラフィーにより形成し、振動板５５とコンタクト部分にホウ素をイオン注入して、図６Ｃに示したように、第１電極５６およびコンタクトラインとなる不純物拡散層を形成する。その後、熱酸化工程により、シリコン基板１００の全面に酸化膜を形成することで、振動板５５の表面（シリコン基板の裏面側）に絶縁膜５７を形成する。この絶縁膜５７は、駆動電極７２との短絡を防止するためである。
【００４０】
次に、駆動電極７２を設けたガラス基板７０の形成について説明する。このガラス基板７０には、ホウケイ酸ガラス基板を使用して、図１に示した状態に接合されたときに、チャネルプレート５０の振動板５５が位置する部分に所定の深さの凹部をエッチングにより形成し、この凹部内とこの凹部から連なるコンタクトラインを形成するためにＩＴＯ膜を成膜して、リフトオフにより、凹部内に駆動電極７２、ガラス基板表面にこの駆動電極７２と接続されるコンタクトラインを形成する。このとき、複数の加圧室とノズルを有するヘッドの場合には、各加圧室ごとに駆動電極とそれぞれのコンタクトラインを形成する。
【００４１】
その後、電極が形成された面全面にＳｉＦＨ膜を約１μｍ成膜する。このＳｉＦＨ膜は、パターン化せず、基板全面に設けて保護膜とするもので、これにより、周囲の湿度の影響による駆動電極の劣化を防止する。
【００４２】
前記凹部を形成する際の深さは、駆動電極７２を形成したときに、空間７１における第１電極５６（絶縁膜表面）から対向する駆動電極７２（ＳｉＦＨ膜表面）までの間隔が０．１〜１μｍ、好ましくはより低い駆動電圧で駆動することができるように、０．１〜０．５μｍとなるようにする。本実施形態１では、上述した通り、空間７１は０．３μｍとなるように、凹部を形成している。
【００４３】
なお、この空間７１は、ガラス基板７０に凹部を形成する代わりに、前記したシリコン基板１００の振動板５５部分をシリコン基板１００の裏面（図示下側）からエッチングにより空間７１が形成される分だけ掘り込んでも良い。この場合、ガラス基板７０には凹部を形成することなく、駆動電極７２およびそのコンタクトラインをＩＴＯにより形成する。
【００４４】
次に、天板６０は、同じくホウケイ酸ガラス基板を使用して、加圧室５２上部にインクカセットからのインクを導入させるためのインク供給口（不図示）を形成したものである。
【００４５】
以上のようにそれぞれ形成したチャネルプレート５０、ガラス基板７０および天板６０を図１に示したようなサンドイッチ構造となるように、陽極接合し、振動板５５に形成した不純物拡散層によるコンタクトラインと、ガラス基板７０に形成したコンタクトラインにそれぞれ配線を接続して、インクジェットヘッドが完成する。
【００４６】
次に、本実施形態１において使用したインクについて説明する。
本実施形態で使用したインクの組成は、下記表１に示すようなもので、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、およびシアン（Ｃ）の４色のインクを使用しており、表に示す通り、染料により各色調整したものであるが、染料に代わり顔料を用いたものであっても良い。
【００４７】
【表１】

【００４８】
実施形態２
本実施形態２は、インクジェットヘッドの構造が前述した実施形態１において示した図１の構造と異なるのみであり、駆動装置の構成は実施形態１と同様である。
【００４９】
図８は、本実施形態２において使用したインクジェットヘッドの構成を示す断面図である。
【００５０】
このインクジェットヘッド３２は、インク液滴を吐出させるノズルの位置を図示上側に設けた以外は、その他の基本的な構成は実施形態１において使用したインクジェットヘッド３１と同様である。すなわち、このインクジェットヘッド３２は、図示上側に設けられているノズル５８、ノズル５８からインクを吐出させるためにその内圧を可変する振動板５５を備えた加圧室５１、加圧室５１へインクを供給するためにインクを蓄えておくインク供給室５２、インク供給室５２内のインクを加圧室へ導くインレット５３、および振動板５５に対向する位置に空間７１により隔てられた駆動電極７２からなる。そして、実施形態１同様に、振動板５５には、ホウ素を拡散することによって形成した第１電極５６が形成されていて、この第１電極５６および第２電極である駆動電極７２との間に電圧を印加することにより、振動板５５を変形して、加圧室５１内の圧力を変えることでインク液滴をノズル５８から吐出させている。このインクジェットヘッド３２は実際の使用時においては、ノズル５８が下向きとなって使用される。
【００５１】
なお、このようなインクジェットヘッド３２の製造は、天板６０にノズル５８を公知のＮｉ電鋳法で形成し、また、ガラス基板７０側からインク供給口９０を形成した以外は、前述したインクジェットヘッド３１の製造と同様である。
【００５２】
このように、ノズル５８の位置を図示上側、すなわち、振動板５５と対向する位置に設けたことにより、振動板５５の変形による加圧室５１内のインク水頭圧（圧力）がインク吐出方向と同じ方向となるため、インク吐出の際の手助けとなり前述した実施形態１の構造より、少ない振動板５５の変形量で、同じ吐出速度を得ることができる。また、このように振動板５５と対向する位置にノズル５８を設けたことにより、１つのヘッドに複数のノズルを設けた場合、各ノズルにかかる圧力が均等となる。
【００５３】
このインクジェットヘッド３２を、前述の実施形態１において説明した駆動回路２００と同様の駆動回路によって、実施形態１のときと同じ吐出速度によりインク液滴を吐出させる場合、逆極性の電圧を実施形態１と同じく８Ｖととしたとき、この逆極性の電圧印加に先立ち駆動電極７２に印加する駆動電圧は１５Ｖで済む。したがって、このように振動板５５と対向する位置にノズルを設けることで、より駆動電圧の絶対値を下げることが可能となる。
【００５４】
実施形態３
本実施形態３は、本発明のインクジェット式記録装置であって、上述した実施形態１のインクジェットヘッドとその駆動回路を用いたインクジェットプリンタである。
【００５５】
図９は、インクジェットプリンタ１の概略構成を説明するための斜視図である。
【００５６】
インクジェットプリンタ１は、用紙やＯＨＰシートなどの記録媒体である記録シート２に印字するものであって、インクジェットヘッド走査系と記録シート送り系とから構成される。
【００５７】
インクジェットヘッド走査系は、インクジェット方式のプリントヘッドを単色、あるいは複数色（例えば３色、４色、または７色など）分含むヘッドユニット３と、ヘッドユニット３を保持するキャリッジ４と、キャリッジ４を記録シート２の記録面に平行に往復移動させるためのスキャンシャフト５及びガイド軸６と、キャリッジ４をガイド軸６に沿って往復駆動するパルスモータ７と、パルスモータ７の回転をキャリッジ４の往復運動に変えるためのアイドルプーリ８、タイミングベルト９とから構成される。
【００５８】
一方、記録シート送り系は、記録シート２を搬送経路に沿って案内するガイド板を兼ねるプラテン１０と、プラテン１０との間の記録シート２を押さえて浮きを防止する紙押さえ板１１と、記録シート２を排出するための排出ローラ１２、排紙押さえローラ１３と、ヘッドユニット３のインクを吐出するノズル面を洗浄しインク吐出不良を良好な状態に回復させるメンテナンス装置１４と、記録シート２を手動で搬送するための紙送りノブ１５とから構成される。
【００５９】
記録シート２は、図示しない手差しあるいはカットシートフィーダ等の給紙装置によって、ヘッドユニット３とプラテン１０とが対向する記録部へ送り込まれる。この際、図示しない紙送りローラの回転量が制御され、記録部での搬送が制御される。紙送りローラは図示しない紙送りモータにより駆動されている。
【００６０】
ヘッドユニット３のプリントヘッドには、既に詳細に説明した実施形態１のインクジェットヘッド３１を用いており、このインクジェットヘッド３１から吐出したインク液滴が記録シート２に着弾して画像形成が行われる。なお、プリントヘッドには、実施形態１のインクジェットヘッド３１に代えて、実施形態２のインクジェットヘッド３２を用いても良い。
【００６１】
キャリッジ４は、パルスモータ７、アイドルプーリ８、タイミングベルト９により、記録シート２を横方向に走査（主走査）し、キャリッジ４に取り付けられたヘッドユニット３は１ライン分の画像を記録する。１ライン分の記録が終わるごとに、記録シート２は縦方向に送られ（副走査）、次のラインへの記録がされる。
【００６２】
このようにして記録シート２に画像が記録され、記録部を通過した記録シート２は、その搬送方向下流側に配置された排出ローラ１２とこれに一定の圧力で接する排紙押さえローラ１３とによって排出される。
【００６３】
図１０は、図９に示したヘッドユニット３の１色分のインクジェットヘッド３１を含むキャリッジ４周辺の構成を説明するための斜視図である。
【００６４】
キャリッジ４周辺には、インクを収容し通気口４０４を有するインクカートリッジ４０３と、インクカートリッジ４０３を収納するケーシング４０１、ケーシング蓋４０５と、インクカートリッジ４０３を着脱可能にしつつインクをインクジェットヘッド３１に供給するインク供給管４０２と、ケーシング蓋４０５を閉じた際ケーシング４０１にケーシング蓋４０５を固定するためのフック４０６、蓋止め４０７と、インクカートリッジ４０３を収納する向き（矢印Ｄ３の向き）とは反対の向きにインクカートリッジ４０３を付勢しつつインクカートリッジ４０３をケーシング蓋４０５との間でケーシング４０１内に保持する押さえバネ４０８とが設けられる。
【００６５】
このような構成のキャリッジ４がスキャン方向（矢印Ｄ１の向き）に移動することによって記録シート２は主走査されることになる。また、記録シート２が送られることによって副走査方向（矢印Ｄ２の向き）に印字されることになる。
【００６６】
図１１は、このインクジェットプリンタの制御系の構成を示すブロック図である。
【００６７】
インクジェットプリンタの制御系は、各部に対して必要な電圧の電力を供給する電源制御回路２１と、図示しないコンピュータなどからのプリントデータを受信して、記録シート上に画像形成を行う際に、各部を制御するプリント制御回路２２と、プリント制御回路２２からの信号によりインクジェットヘッド３１を駆動する駆動回路２００と、プリント制御回路２２からの信号によりパルスモータ７や紙送りモータ（不図示）を駆動する装置駆動制御回路２３よりなる。
【００６８】
ここでプリンタ制御回路２２は、図示しないコンピュータなどからのプリントデータを受信し、受信したプリントデータにしたがった画像を記録シート２上に再現するために、紙送りやプリンタヘッド３の送り量を制御すると共に、これらの動きに合わせて、画像を記録するためのインクをインクジェットヘッド３１から吐出させるためのプリント制御信号を駆動回路２００に対して出力する。
【００６９】
駆動回路２００は、前述した実施形態１において説明した駆動回路２００であり、プリント制御回路２２からのプリント制御信号を受けて、実施形態１において説明したように、駆動電圧と、これと逆極性の電圧をインクジェットヘッド３１の駆動電極７２（図１参照）に印加する。
【００７０】
このように、インクジェットプリンタに実施形態１（または２）において説明したインクジェットヘッドおよびその駆動回路を用いることにより、インクジェットヘッドの駆動のための電圧の絶対値が小さくてすむため、インクジェットヘッドの駆動回路を構成するための部品に、その耐圧が従来より低いものを使用することが可能となるため、インクジェットプリンタのコストを低減することができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、請求項ごとに以下のような効果を奏する。
【００７２】
請求項１記載の本発明によれば、インクジェットヘッドを駆動するための電圧として、インクジェットヘッドの第１および第２電極間に、駆動電圧を印加して、これを遮断した後、引き続き駆動電圧と逆極性の電圧を印加することとしたので、最初に印加する駆動電圧を低くしても、次に逆極性の電圧を印加することで、より大きく振動板を変形することができるようになり、良好な画像形成に十分なインク液滴の吐出速度を得ることができる。したがって、同じインク液滴の吐出速度を得る場合には、単に駆動電圧を遮断しただけでインクを吐出させる従来の駆動装置と比較して、必要とする電圧の絶対値を低くすることが可能となり、駆動装置を構成する部品耐圧が低くてもよくなるので、駆動装置のコストを低減することが可能となる。
【００７３】
請求項２記載の本発明によれば、前記第１の極性と逆極性の電圧を、駆動電圧より低い電圧で、かつ、駆動電圧印加後この駆動電圧を遮断した時点から所定時間以内に印加することとしたので、この逆極性の電圧印加のために部品耐圧の高いものを必要とせず、また、所定時間以内に印加することで、十分な振動板の変位を起こすことができる。
【００７４】
請求項３記載の本発明によれば、前記所定時間を０．１〜１０μｓｅｃとしたので、始めに印加する駆動電圧により第１電極に生じた電荷が消失する前に逆極性の電圧が印加されることになるので、第１および第２電極間に振動板を変位させるのに十分な斥力を発生させることができる。
【００７５】
請求項４記載の本発明によれば、インクジェットヘッドを駆動するための電圧として、インクジェットヘッドの第１および第２電極間に、駆動電圧を印加して、これを遮断した後、引き続き駆動電圧と逆極性の電圧を印加することとしたので、最初に印加する駆動電圧を低くしても、次に逆極性の電圧を印加することで、より大きく振動板を変形することができるようになり、良好な画像形成に十分なインク液滴の吐出速度を得ることができる。したがって、同じインク液滴の吐出速度を得る場合には、単に駆動電圧を遮断しただけでインクを吐出させる従来の駆動装置と比較して、必要とする電圧の絶対値を低くすることが可能となり、記録装置内の振動板駆動手段を構成する部品として耐圧の低いものを使用することができるようになり、部品コストの低減が可能となる。
【００７６】
請求項５記載の本発明によれば、前記第１の極性と逆極性の電圧を、駆動電圧より低い電圧で、かつ、駆動電圧印加後この駆動電圧を遮断した時点から所定時間以内に印加することとしたので、この逆極性の電圧印加のために部品耐圧の高いものを必要とせず、また、所定時間以内に印加することで、十分な振動板の変位を起こすことができ、良好な画像の記録を行うことができる。
【００７７】
請求項６記載の本発明によれば、前記所定時間を０．１〜１０μｓｅｃとしたので、始めに印加する駆動電圧により第１電極に生じた電荷が消失する前に逆極性の電圧が印加されることになるので、第１および第２電極間に振動板を変位させるのに十分な斥力を発生させ、良好な画像の記録に必要なインク液滴の吐出速度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態１のインクジェットヘッドの構成を示す断面図である。
【図２】 振動板の動きを説明するための図面である。
【図３】 振動板の動作原理を説明するための図面である。
【図４】 本発明を適用した駆動回路の構成を示す回路ブロック図である。
【図５】 駆動回路内各部での出力波形を示す図面である。
【図６】 インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図７】 インクジェットヘッド内のチャネルプレートの平面図である
【図８】 実施形態２のインクジェットヘッドの構成を示す断面図である。
【図９】 インクジェットプリンタの概略構成を説明するための斜視図である。
【図１０】 インクジェットプリンタのキャリッジ周辺の構成を説明するための斜視図である。
【図１１】 インクジェットプリンタの制御系の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
３１…インクジェットヘッド、
５１…加圧室、
５２…インク供給室、
５３…インレット、
５４，５８…ノズル、
５５…振動板、
５６…第１電極、
７１…空間、
７２…駆動電極、
２００…駆動回路、
２０１…遅延回路、
２０３…逆極性パルス発生回路、
２０４…充放電回路、
２０５…反転回路、
２０６…反転増幅回路。

Claims (6)

1. ノズルと、該ノズルに連通した加圧室と、該加圧室内の圧力を変えるための振動板と、該振動板に設けられた第１電極と、該第１電極と対向する位置に空間を隔てて設けられた第２電極と、を有し、前記第１および第２電極間に電圧を印加することにより前記振動板を変形させることで、前記加圧室内のインクを前記ノズルから液滴として吐出させるインクジェットヘッドを駆動するための駆動装置であって、
   前記第１および第２電極間に、第１の極性の駆動電圧を印加した後引き続き該第１の極性と逆極性の電圧を印加する振動板駆動手段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。
2. 前記振動板駆動手段は、前記第１の極性と逆極性の電圧を、前記駆動電圧より絶対値が低い電圧で、かつ、前記駆動電圧印加後この駆動電圧を遮断した時点から所定時間以内に印加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装置。
3. 前記所定時間は、０．１〜１０μｓｅｃであることを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッドの駆動装置。
4. ノズルと、該ノズルに連通した加圧室と、該加圧室内の圧力を変えるための振動板と、該振動板に設けられた第１電極と、該第１電極と対向する位置に空間を隔てて設けられた第２電極と、前記第１および第２電極間に、第１の極性の駆動電圧を印加した後引き続き該第１の極性とは逆極性の電圧を印加する振動板駆動手段と、を有し、
   前記振動板駆動手段によって印加された電圧により前記振動板を変形させることで、前記加圧室内のインクを前記ノズルから液滴として吐出させて記録媒体上に画像形成することを特徴とするインクジェット式記録装置。
5. 前記振動板駆動手段は、前記第１の極性と逆極性の電圧を、前記駆動電圧より絶対値が低い電圧で、かつ、前記駆動電圧印加後この駆動電圧を遮断した時点から所定時間以内に印加することを特徴とする請求項４記載のインクジェット式記録装置。
6. 前記所定時間は、０．１〜１０μｓｅｃであることを特徴とする請求項５記載のインクジェット式記録装置。

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