WO2000034046A1

WO2000034046A1 - Tete d'impression a jet d'encre, imprimante a jet d'encre, et procede d'entrainement

Info

Publication number: WO2000034046A1
Application number: PCT/JP1999/006816
Authority: WO
Inventors: Masahiro Fujii; Hiroyuki Ishikawa; Yasushi Matsuno
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 1998-12-08
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2000-06-15
Also published as: EP1053872A4; EP1053872A1; DE69916033D1; DE69916033T2; EP1053872B1; US6474784B1

Description

明細インクジェットヘッド、インクジェットプリン夕及びその駆動方法

技術分野本発明は、記録を必要とする時にのみインク滴を吐出して記録紙上に付着させるインクジエツトへッド、インクジエツトプリンタ及びインクジエツトへッドの駆動方法に関し、更に詳しくはインク不吐出や異常吐出の防止に関する。

背景技術一般にィンクジエツトへッドは、ィンクを加圧してィンク滴を吐出するための圧力発生室を備えている。そして、圧力発生室の一端はインク供給路を経てインクタンクに連通し、その他端にはィンク滴を吐出させるィンクノズルが設けられている。そして、圧力発生室の底部を変形しやすく形成してダイヤフラムとして用い、これを電気機械変換手段によって弾性変位させることによってインクノズルからインク滴を吐出するための圧力を発生させている。このようなインクジエツトへッドを用いたプリン夕は低騒音、低消費電力等の優れた特徴を有し、情報処理装置用の出力装置として広く普及している。その反面、インクジェットヘッドにおいては、圧力発生室に発生した残留振動により、インクノズル内のメニスカスが不安定な形状でノズル外へ押し出されるため、ィンク滴の吐出直後に印字を構成しない不要なインク滴が吐出される場合がある。印字を構成しない不要なインク滴は、吐出速度が遅いためノズル面に付着し、ィンクノズルの目詰まりゃドット抜けという現象を引き起こしてしまい、印字に対する信頼性を低下させている。更に、インクジエツトへッドを駆動しない状態でプリン夕を長時間放置した場合には、インクの溶媒である水分等がインクノズルより蒸発してしまい、インクノズル内のィンクの粘度が上昇してィンクノズルが目詰まり状態となる。更にまた、インクの粘度が上昇することにより、インクノズルに対するインクのリフィル速度が遅くなり、インク吐出量に対してリフィル量が追いつかず、インクの中に気泡が混入することでィンク滴が吐出されなくなる不吐出状態となり、前述と同様に、印字に対する信頼性を低下させていた。従来、前者のノズル面のィンク付着が原因となる吐出不良の発生に対しては、印刷開始前、又は印刷の休止期間中にノズル面をワイパーでこすり（ワイビング）、不要なィンク滴のノズル面への付着によるノズル面の濡れを防止している。また、不要なインク滴の吐出を減少させる駆動方法として、特開平 4— 3 6 9 5 4 2号公報には、インク滴を吐出させる第 1の電圧とは異なる第 2の電圧を電歪部材に印加して、吐出したィンク滴を分離して不要なインク滴の吐出を減少させる技術が開示されている。また、後者のィンクノズルの目詰まり及びィンク内の気泡が原因となる吐出不良については、印刷開始前、又は印刷の休止期間中にインク滴を数発吐出する動作、いわゆる予備吐出を行っている。また、特開平 9一 3 0 0 0 7号公報ではィンクノズルからインク滴が吐出しない程度の電力のパルスを電歪部材に印加してメニスカスを微振動させて、インクノズル内でのインクの膜化を防止する方法が提案されている。しかし、上記の従来の技術では次のような問題点がある。

①ワイビング動作については、ワイビングを行うためにィンクジエツトへヅドを印刷領域以外の場所へ随時移動して待避させる必要があるため印刷時間が長くなるという問題点と、ノズル面のワイピングの繰り返しによりノズル面の撥水膜が劣化するという問題点とがあった。

②ィ 0 0 0 0 0ンク滴の分離を目的として電歪部材へ電圧を印加する場合には、電歪部材の特性差により、うまくィンク滴を分離することが出来ないばかりか、不要なインク滴を吐出してしまう場合があり、安定的なィンク滴の吐出と分離とが難しいという問題点があった。

③また、予備吐出動作については、印刷に寄与しないインクの消費が著しく多く、ィンクタンクの寿命が短くなるという問題点と、予備吐出を行うためにへッドを印刷領域以外の場所へ随時移動して待避させる必要があり印刷時間が長くなるという問題点とがあった。

④また、ィンク滴を吐出しない程度の小パルス電圧を印加する駆動方法については、この方法を静電駆動ァクチユエ一夕によるインクジエツトへッドに適用した場合には、ィンクを吐出させずにメニスカスを振動させるための駆動条件の設定が困難であった。このため、インク滴が吐出してしまったり、或いは、吐出不良を回避するに十分なメニスカスの振動が得られないという問題点がある。また、複数の全てのィンクノズルに対する駆動素子に駆動信号を与えて駆動する必要があるため、駆動制御が複雑になる等の問題点があった。

発明の開示本発明の目的は、インク不吐出や異常吐出による印刷の不具合を生じないィンクジエツトへッド、それを用いたィンクジエツトプリン夕及びィンクジエツトへッドの駆動方法を提供することにある。

( 1 ) 本発明に係るィンクジェットヘッドは、ィンクを吐出する複数のインクノズルと、このインクノズルの各々に連通している複数のインク室と、この各インク室にィンクを供給するインク供給路と、インク室を形成している周壁に形成され、弾性変位可能な振動板と、振動板に対して隙間を設けて配置された対向電極とを備え、対向電極と振動板間の充放電を行うことにより、インクノズルからィンク滴を吐出させるインクジェットヘッドにおいて、対向電極は、それそれ独立して 1つの振動板との間で充放電可能な複数の電極から構成され、そして、複数の電極の内の少なくとも 1つの電極は他の振動板に対して形成されている電極と電気的に接続されている。

本発明においては、対向電極の複数の電極を適宜組み合わせて駆動する（対向電極と振動板との間に駆動電圧を印加して充放電に行わせる）ことにより、インクノズルから吐出されるインク吐出量（濃度）を多段階に調整することができるまた、複数の電極の内の少なくとも 1つの電極が他の振動板に対して形成されている電極と電気的に接続されているので、例えばィンクノズル内のィンクを振動させるような処理を、各インク室に対して共通して行うことができ、その制御が簡単なものとなっている。

( 2 ) また、本発明に係るインクジェットヘッドは、上記（ 1 ) において、対向電極は、印字パ夕一ンに応じて選択的に充放電される主電極と、インクノズル側に形成された補助電極であって、且つ他の振動板に対して形成された補助電極と電気的に接続して形成された補助電極とを有する。本発明においては、主電極を印字パターンに応じて選択的に駆動することにより印字処理が行われる。また、補助電極を適宜駆動させることにより、ィンクノズル内のインクを振動させたり、或いは、吐出されたィンク滴のィンクノズルからの分離作用を高めることができる。すなわち、補助電極と振動板との間で補助的な充電を行って振動板の一部を補助電極側に橈ませることにより、不要なインク滴を吐出させることなくィンクノズルのメニスカスやインクを振動させることができる。これにより、メニスカスにおけるインクの膜化をインク滴を吐出させることなく防止し、また、インク流路内のィンクを拡散してインクの溶媒の蒸発によるィンクの粘度増加もまた防止することができる。また、インク滴の吐出に先だって補助電極を駆動すれば、印刷に寄与しないインクを消費せずに、ィンクノズルの不使用により一定時間以上ィンクノズルからィンク滴を吐出しない状態が続いた後でも、ィンク不吐出や異常吐出による印刷の不具合を生じさせないようにすることができる。 ( 3 ) また、本発明に係るインクジヱットへッドは、上記（2 ) において、主電極と振動板との第 1の間隙と、補助電極と振動板との第 2の間隙とを異ならせたものである。本発明によれば、例えば補助電極と振動板との間で補助的な充電を行って振動板の一部を補助電極側に橈ませることにより、吐出されたィンク柱の尾部がィンクノズル内のィンクから分離するタイミングを早めることができ、ィンク滴のィンクノズルからの分離作用を更に高めることができる。

( 4 ) また、本発明に係るインクジェットヘッドは、上記（3 ) において、第 1 の間隙は第 2の間隙よりも大きいように設定した。本発明において、例えば主たる動作（インク吐出）の駆動電圧と同等の駆動電圧を補助的な動作の際にも印加した場合には、主たる動作の際に発生するクーロン力に比べて、補助的な動作の際に発生するクローン力は大きく、補助的な動作の振動板の橈む速度は主たる動作に比べて早くなる。これにより、インクノズル内のメニスカスをインク室に引き込む動作を早め、吐出インク柱の尾部を補助的な動作で更に確実に分離し、ィンク滴の形成を安定的に行うことができる。

( 5 ) また、本発明に係るインクジェットヘッドは、上記（2 ) において、主電極は振動板に対応してそれそれ設けられ、補助電極は、インクノズル側の複数の振動板に共通して対向するように設けられた第 1の補助電極と、主電極と第 1の補助電極との間に複数の振動板に共通して設けられた 1又は複数の第 2の補助電極とを備えたものである。

本発明においては、補助電極を直列に分割してその静電容量を小さくすることにより補助電極の時定数が大きくならないようにして、主電極に係る回路の時定数と補助電極に係る回路の時定数との差が小さくなるようにしている。このため、両電極を制御する際に適切な制御タイミングが容易に得られる。また、補助電極によって形成される補助ァクチユエ一夕間の動作遅れも小さくなり、主電極による動作と補助電極による動作とが適切なものとなる。

例えば主電極と補助電極とを同時に駆動して、主電極のみの駆動による場合に比べて吐出されるインク吐出量を多くする制御（印字濃度の多段階制御）を行う場合、或いは、主電極を駆動した所定時間後に補助電極を駆動して、吐出されたインク柱の尾部（後端）を切って余剰インク滴の生成を防止する制御を行う場合には、両者の回路の時定数の差が小さいから、その制御タイミングが適切なものとなり、高精度な印字制御を行うことができる。なお、本発明における回路の時定数の概念については後述の実施形態 4において詳細に説明する。また、本発明によれば、補助電極を複数の電極から構成したので、更に多段階にインク吐出量 (濃度）を調整することが可能になっている。また、補助電極は複数の振動板に対して共通に形成されているので、インクノズルの個数の増加に伴う当該電極への配線数の増加が避けられ、インクジエツトへッドの大型化が避けられる。

( 6 ) また、本発明に係るインクジェットヘッドは、上記（2 ) において、主電極及び補助電極は、振動板と対向して配置された I T Oから形成された対向部と、対向部に導通しているリード部とを有し、そして、少なくとも、補助電極のリ一ド部は金属から形成される。本発明においては、少なくとも補助電極のリード部は金属から構成され、補助電極に係る回路の時定数が小さくなるようにしている。このため、補助電極に係る回路の時定数と主電極に係る回路の時定数との差が小さくなものになっている。

( 7 ) また、本発明に係るインクジェットヘッドは、上記（6 ) において、金属は、クロム又はチタンの上に形成された金から構成される。金属が基板に安定して取り付けられ、剥がれるおそれがなく長期間の使用に耐えられる。

( 8 ) また、本発明に係るインクジエツトへッドは、上記（2 ) において、振動板が共通電極として構成され、そして、対向電極の各電極と共通電極とで構成される各回路の時定数は、ィンク流路の固有振動周期に対して十分小さくなるように構成される。したがって、各回路の時定数の差も小さなものとなり、適切な制御タイミングが容易に得られ、また、補助電極によって形成される補助ァクチュエー夕間の動作遅れも小さくなり、主電極による動作と補助電極による動作とが適切なものとなる。 ( 9 ) また、本発明に係るインクジェットへヅドは、上記（2 ) において、主電極は振動板に対応してそれそれ設けられ、補助電極はィンクノズル側に所定数の振動板に共通して対向するように設けられ、所定数の主電極と補助電極とをュニットとし、ュニットが複数配置されて構成されたものである。補助電極を並列に分割してその容量を小さくすることにより補助電極に係る回路の時定数が大きくならないようにし、主電極に係る回路の時定数と補助電極に係る回路の時定数との差が小さくなるようにしている。また、補助電極が複数の振動板に共通して設けられているので、ィンクノズルの個数が増加してもそれに伴って補助電極への配線が増加するという事態が避けられ、インクジェットへッドの配線数の増加や、制御回路とインクジエツトへッドとを結線する配線数の増加を伴わずして上述の動作が得られる。

( 1 0 ) また、本発明に係るインクジェットヘッドは、上記（9 ) において、前記のュニットが隣接する 2組のュニットがその境界線を基準として対称となるように配置されてなるものである。このように 2組のュニットを対称に並設したことにより、 2組のユニットの主電極間に補助電極が介在しないことから、製造の際には同一ピッチの主電極のパターン群を生成すれば良いので製造が容易なものとなる。

( 1 1 ) また、本発明に係るインクジェットプリンタは、インクを吐出する複数のインクノズルと、インクノズルの各々に連通している複数のインク室と、この各ィンク室にインクを供給するインク供給路と、ィンク室を形成している周壁に形成され、弾性変位可能な振動板と、振動板に対して隙間を設けて配置された対向電極とを備え、対向電極と振動板間の充放電を行うことにより、インクノズルからィンク滴を吐出させるィンクジエツトへッドを有するインクジエツトプリン夕において、対向電極は、それそれ独立して 1つの振動板との間で充放電可能な複数の電極から構成され、そして、複数の電極の内の少なくとも 1つの電極は他の振動板に対して形成されている電極と電気的に接続されている。本発明においては、対向電極の複数の電極を適宜組み合わせて駆動することにより、インクノズルから吐出されるインク吐出量（濃度）を多段階に調整することができる。また、複数の電極の内の少なくとも 1つの電極が他の振動板に対して形成されている電極と電気的に接続されているので、例えばィンクノズル内のィンクを振動させるような処理を、各インク室に対して共通して行うことができ、その制御が簡単なものとなっている。

( 1 2 ) また、本発明に係るインクジェットプリンタは、上記（ 1 1 ) において、対向電極は、印字パターンに応じて選択的に充放電される主電極と、インクノズル側に形成された補助電極であって、且つ他の振動板に対して形成された補助電極と電気的に接続して形成された補助電極とを有する。本発明においては、主電極を印字パターンに応じて選択的に駆動することにより印字処理が行われる。また、補助電極を適宜駆動させることにより、インクノズル内のインクを振動させたり、或いは、吐出されたインク滴のインクノズルからの分離作用を高めることができる。

( 1 3 ) また、本発明に係るィンクジェットプリン夕は、上記（ 1 2 ) において、ィンクノズルからインク滴を吐出させる為に主電極と振動板とに充放電させる主電極駆動回路と、インクノズルのインクを振動させる為に、補助電極と振動板とに所定周期若しくは所望時期に充放電させる補助電極駆動回路とを有する。本発明においては、主電極駆動回路により主電極を駆動してインク滴を吐出し、補助電極駆動回路により補助電極を駆動してィンクノズルのィンクを振動させる。

( 1 4 ) また、本発明に係るインクジェットプリンタは、上記（ 1 2 ) において、ィンクノズルからインク滴を吐出させる為に主電極と振動板とに充放電させる主電極駆動回路と、インクノズルから吐出されたィンクをィンク室に残留するィンクから分離させるために、主電極が放電されてから所定時間後に補助電極と振動板とに充放電させる補助電極駆動回路とを有する。本発明においては、主電極駆動回路により主電極を駆動してインク滴を吐出し、補助電極駆動回路により補助電極を駆動してィンクノズルから吐出されたィンクをインク室に残留するィンクから分離させる。

( 1 5 ) また、本発明に係るインクジェットヘッドの駆動方法は、インクを吐出する複数のィンクノズルと、ィンクノズルの各々に連通している複数のィンク室と、この各インク室にインクを供給するインク供給路と、インク室を形成している周壁に形成され、弾性変位可能な振動板と、振動板に対して隙間を設けて配置された対向電極とを備え、対向電極と振動板間の充放電を行うことにより、インクノズルからィンク滴を吐出させるィンクジエツトへッドを有するィンクジエツトヘッドの駆動方法において、対向電極は、それそれ独立して 1つの振動板との間で充放電可能な複数の電極から構成され、そして、複数の電極の内の少なくとも 1つの電極は他の振動板に対して形成されている電極と電気的に接続されて、各対向電極内の電極と振動板との間の充放電を適宜行ってインク室からインク滴を吐出させる工程を有する。本発明においては、対向電極の複数の電極を適宜組み合わせて駆動することにより、インクノズルから吐出されるインク吐出量（濃度）を多段階に調整することができる。また、補助動作として、例えばインクノズルのインクを振動させたり、或いは、インク滴のインクノズルからの分離作用を高めることができる。

( 1 6 ) また、本発明に係るインクジエツトへッドの駆動方法は、上記（ 1 5 ) において、各対向電極は、印字パターンに応じて選択的に充放電される主電極と、ィンクノズル側に形成された補助電極であって、且つ他の振動板に対して形成された補助電極と電気的に接続して形成された補助電極とを有し、そして、主電極と振動板との間の充放電によりィンクノズルからィンク滴を吐出させる工程と、補助電極と振動板との充放電によりインクノズルのインクを振動させる工程とを有する。

本発明においては、補助電極と振動板との間で補助的な充電を行って振動板の一部を補助電極側に橈ませることにより、不要なィンク滴を吐出させることなくインクノズルのメニスカスやインクを振動させることができる。これにより、メニスカスにおけるインクの膜化をインク滴を吐出させることなく防止し、インク流路内のィンクを拡散してィンクの溶媒の蒸発によるィンクの粘度増加もまた防止することができる。インク滴の吐出に先だって、補助電極を駆動すれば、印刷に寄与しないィンクの消費をせずに、ィンクノズルの不使用により一定時間以上インクノズルからインク滴を吐出しない状態が続いた後でも、インク不吐出ゃ異常吐出による印刷の不具合を生じさせないようにすることができる。

( 1 7 ) また、本発明に係るインクジェットヘッドの駆動方法は、上記（ 1 5 ) において、各対向電極は、印字パターンに応じて選択的に充放電される主電極と、ィンクノズル側に形成された補助電極であって、且つ他の振動板に対して形成された補助電極と電気的に接続して形成された補助電極とを有し、そして、主電極と振動板との間の充放電によりインクノズルからインク滴を吐出させる工程と、補助電極と振動板との間の充放電によりィンクノズルから吐出したィンク滴をィンク室に残留するィンクから分離させる工程とを有する。

本発明においては、補助電極と振動板の間で補助的な充電を行って振動板の一部を補助電極側に橈ませることにより、吐出インク柱の尾部がインクノズルより離れる時間を短くしてィンク滴のインクノズルからの分離作用を高めることができる。また、インク滴の吐出に際して、インクノズルのメニスカスをインク室に引き込むことにより、印刷に寄与するィンク滴の吐出直後に発生する不要なィンク滴の吐出を防ぐことができる。このため、インク滴を吐出するために主電極を駆動してから、所定時間後に補助電極を駆動すれば、インク滴吐出後の不要なィンク滴の吐出を防止し、ノズル面のワイビングを行わずに、長時間ノズルからィンク滴を吐出する状態が続いてもインク不吐出や異常吐出による印刷の不具合を生じさせないようにすることができる。

( 1 8 ) また、本発明に係るインクジェットヘッドの駆動方法は、上記（ 1 5 ) において、主電極と振動板との間の充放電によりインクノズルからィンク滴を吐出させる工程において、先に吐出されたインク滴を、その直後にインク滴を吐出する際にインク室に残留するインクから分離させる。例えば 1 ドットを複数のィンク滴により形成する場合には、後続のインク滴の吐出動作により上記（ 1 7 ) の動作を得ることができる。

( 1 9 ) また、本発明に係るインクジェットヘッドの駆動方法は、上記（ 1 5 ) において、主電極は振動板に対応してそれそれ設けられ、補助電極は、インクノズル側に複数の振動板に共通して対向するように設けられた第 1の補助電極と、主電極と第 1の補助電極との間に複数の振動板に共通して設けられた 1又は複数の第 2の補助電極とを備え、主電極及び補助電極は適宜組み合わされて駆動され、インクノズルからインク滴を吐出させる。本発明においては、主電極及び補助電極が、適宜組み合わされて駆動され、インク吐出量（濃度）が多段階に調整できる。

図面の簡単な説明図 1は本発明の第 1の実施形態に係るィンクジェットの分解斜視図である。図 2は第 1の実施形態に係るインクジヱットへッドのガラス基板の平面図である。

図 3は第 1の実施形態に係るインクジエツトへッドの部分断面図である。

置例を示した説明図である。

図 4は第 1の実施形態に係るインクジエツトへッドの部分断面図（インク吐出 1 ) である。

図 5は第 1の実施形態に係るインクジエツトへッドの部分断面図（メニスカス振動）である。

図 6は第 1の実施形態に係るインクジヱットへッドの部分断面図（インク吐出 2 ) である。

図 7は図 3の電圧制御回路部の詳細を示したブロック図である。

図 8は第 1の実施形態に係るインクジエツトへッドに印加される駆動パルスの例を示すタイミングチャートである。図 9は本発明の第 2の実施形態に係るインクジエツトへッドの部分断面図である。

図 1 0は第 2の実施形態に係るインクジエツトへッドの駆動モードの例を示したタイミングチャートである。

図 1 1は本発明の第 3の実施形態に係るインクジエツトへッドのガラス基板の平面図である。

図 1 2は第 3の実施形態に係るィンクジエツトへッドの部分断面図である。図 1 3は第 3の実施形態に係るィンクジェットへッドの部分断面図（インク吐出 1 ) である。

図 1 4は第 3の実施形態に係るインクジエツトへッドの部分断面図（メニスカス振動）である。

図 1 5は第 3の実施形態に係るインクジェットヘッドの部分断面図（インク吐出 2 ) である。

図 1 6は第 3の実施形態に係るインクジヱットヘッドの駆動パルスの例を示したタイミングチャートである。

図 1 7は第 3の実施形態に係るインクジェットヘッドの駆動モ一ドの例を示したタイミングチヤ一トである。

図 1 8は第 3の実施形態に係るインクジェットヘッドの駆動パルスの他の例を示したタイミングチャートである。

図 1 9は図 1 8の駆動パルスが印加されたときのィンクジエツトへッドの動作を示したインクジエツトへッドの部分断面図である。

図 2 0は上記第 1の実施形態〜第 3の実施形態のィンクジヱットへッドの対向電極の平面図である。

図 2 1 ( A ) ( B ) は本発明の第 4の実施形態の対向電極（その 1 ) の平面図及びその B—B断面図である。

図 2 2は第 4の実施形態の対向電極（その 2 ) の平面図である。

図 2 3は第 4の実施形態の対向電極（その 3 ) の平面図である。

図 2 4は第 4の実施形態の対向電極（その 4 ) の平面図である。

図 2 5は第 4の実施形態の対向電極（その 5 ) の平面図である。図 2 6は本発明の第 5の実施形態に係るインクジエツトへッドのガラス基板の平面図である。

図 2 7は第 5の実施形態に係るィンクジェットへッドの部分断面図である。図 2 8は第 5の実施形態に係るィンクジェットへッドの部分断面図（メニスカス振動）である。

図 2 9は第 5の実施形態に係るィンクジェットへッドの部分断面図（インク吐出 1 ) である。

図 3 0は第 5の実施形態に係るインクジェットヘッドの部分断面図（インク吐出 2 ) である。

図 3 1は第 5の実施形態に係るインクジェットヘッドの部分断面図（インク吐出 3 ) である。

図 3 2は第 5の実施形態に係るィンクジェットへッドの駆動パルスの波形を示したタイミングチャートである。

図 3 3は第 5の実施形態に係るインクジェットヘッドの駆動モ一ドの例を示したタイミングチャートである。

図 3 4は上記の各実施形態に係るインクジェットへッドが搭載されたインクジエツトプリン夕の斜視図である。

発明を実施するための最良の形態実施形態 1 .

図 1は本発明の第 1の実施形態に係るィンクジェットへッドの分解斜視図である。図 2はそのインクジェットヘッドのガラス基板の平面図である。図 3は図 1 のインクジエツトへッドの部分断面図である。インクジエッドヘッド 1は、これらの図に示されるように、 3枚の基板 2， 3 _; 4を重ねて接合した積層構造になっており、そして、中間のシリコン基板 2を挟んで、その上側に同じくシリコン製のノズルプレート 3、下側にシリコンと熱膨張率が近いホウ珪酸ガラス基板 4とが積層されている。シリコン基板 2には、その表面からエッチングを施すことにより、独立したインク室（圧力発生室） 5を構成することとなる凹部 5 a、 1つの共通インク室（リザ一バ） 6を構成することとなる凹部 6 aと、この共通インク室 6から各ィンク室 5にインクを供給するインク供給路（オリフィス） 7を構成することとなる凹部 7 aとが形成されている。これらの凹部 5 a , 6 a及び 7 aがノズルプレート 3によって塞がれることにより、インク室 5、共通インク室 6及びインク供給路 7がそれぞれ形成される ₍ ノズルプレート 3には、各インク室 5の先端側の部分に対応する位置に、インクノズル 1 1が形成されており、これらが各インク室 5に連通している。また、ガラス基板 4の内、共通インク室 6が位置している部分には、これに連通するィンク供給口 1 2が形成されている。インクは、外部の図示しないインクタンクから、インク供給口 1 2を通って共通ィンク室 6に供給される。共通ィンク室 6に供給されたインクは、各インク供給路 7を通って、独立した各インク室 5にそれそれ供給される。各インク室 5は、その底壁 5 1が薄肉に構成されており、その面と直交する方向、すなわち図 1において上下方向に弾性変位可能な振動板として機能するように構成されている。したがって、この底壁 5 1の部分を以後の説明においては都合上、振動板と称して説明することもある。シリコン基板 2の下側に位置しているガラス基板 4においては、その上面であるシリコン基板 2との接合面には、シリコン基板 2の各ィンク室 5に対応した位置に、浅く（例えば 0 . 3〃m程度）エッチングされた凹部 9が形成されている。したがって、各インク室 5の底壁 5 1は非常に狭い隙間 Gを隔ててガラス基板 4 の凹部表面 9 1と対向している。そして、ガラス基板 4の凹部表面 9 1には、各インク室 5の底壁 5 1に対向するように、主電極 1 0及び補助電極 1 0 1からなる対向電極が形成されている。そして、この補助電極 1 0 1は、インクノズル 1 1側に主電極 1 0が対向する振動板 5 1の部分とは独立して充放電が可能なように形成され、且つ、独立した複数（例えば 6 4個）の振動板 5 1に亘つて共通して対向した 1つの電極から形成されている。補助電極 1 0 1が複数の振動板 5 1に亘つて 1つの電極により形成された場合には、電極の個数がノズル数の増加に伴って増加することが無く、電極の配線のために必要となるィンクジエツトへッド 1の面積を増やさなくて良いため、インクジェットヘッド 1を大型化せずに済む。また、補助電極 1 0 1が複数の振動板 5 1に亘つて電気的に接続されていることになるから、後述の補助的な動作（例えばメニスカスの振動）をさせる場合には、各インク室 5に対して共通に制御でき、その制御が簡単なものとなる。また、主電極 1 0及び補助電極 1 0 1は、図 2に示されるように、 I T 0をスパッタリングして I T 0の薄膜 1 0 7を形成することで作製される。シリコン基板 2とガラス基板 4との接合については、インクノズル 1 1側については両者が直接接合され、その反対側においては、両者が例えば接着剤等の熱硬化性の樹脂を介して接合される。シリコン基板 2の端部は主電極 1 0及び補助電極 1 0 1のリード部 1 O b , 1 0 1 b上に位置しており、両者が上記の樹脂を介して接合されることで、その樹脂は、シリコン基板 2の裏面側とガラス基板 4 の凹部表面 9 1とで形成される空間を封止するととになり、気密封止部 2 3を形成することとなる。このように気密封止部 2 3に樹脂が用いられた場合には未硬化時の粘度を低くし易いので、封止時には狭いギャップ内へ毛細管現象で浸入させ、硬化することにより気密封止が確保されるという利点がある。なお、気密封止部 2 3には低融点のガラス等の無機材料を用いても良い。ここで、各インク室 5の底壁（振動板） 5 1は、シリコン基板 2は導電性があるので各インク室側の共通電極として機能する。このため、底壁を以後共通電極と称することもある。また、各インク室 5の底壁 5 1のガラス基板 4に対向した表面はシリコンの酸化膜からなる絶縁層 1 5により覆われている。このように、インク室 5の底壁 5 1の表面に形成された絶縁層 1 5と隙間 Gとを挟んで、各ィンク室 5の底壁 5 1すなわち振動板（共通電極）と、各主電極 1 0及び補助電極 1 0 1とが対向している。これらの主電極 1 0 , 補助電極 1 0 1と振動板 5 1との間に駆動電圧を印加するための電圧制御回路部 2 1は、図 3に示されるように、図示していない外部からの印字信号に応じて、これらの主電極 1 0，補助電極 1 0 1と振動板 5 1との間に駆動電圧を印加して充放電を行わせる。電圧制御回路部 2 1の一方の出力は個々の主電極 1 0及び補助電極 1 0 1に接続され、他方の出力はシリコン基板 2 に形成された共通電極端子 2 2に接続されている。また、より低い電気抵抗で振動板（共通電極） 5 1に駆動電圧を供給する必要がある場合には、例えば、シリコン基板 2の一方の面に金等の導電性材料の薄膜を蒸着ゃスパッ夕リングで形成すればよい。本実施形態では、シリコン基板 2の流路の形成面側に導電膜を形成することにより共通電極端子 2 2が形成されている。図 4は本実施形態のインクジエツトヘッド 1の部分断面図（後述の図 8のインク吐出 1参照）である。図 4は主電極 1 0と振動板（共通電極） 5 1との間に駆動電圧を印加したときの振動板 5 1の動作を示している。上述のように構成されたインクジヱットヘッド 1においては、電圧制御回路部 2 1からの駆動電圧が主電極 1 ◦と振動板（共通電極） 5 1との間に印加されると、両電極 1 0 , 5 1間に充電された電荷によるク一ロン力が発生し、振動板 5 1は主電極 1 0側へ橈み、インク室 5の容積が拡大する。次に、電圧制御回路部 2 1からの駆動電圧を解除して両電極 1 0 , 5 1間の電荷を放電すると、振動板 5 1はその弾性復帰力によつて復帰して、インク室 5の容積が急激に収縮する。この時に発生するインク圧力により、インク室 5を満たしていたインクの一部が、このインク室 5に連通しているインクノズル 1 1からインク滴として吐出される。図 5は本実施形態のインクジエツトヘッド 1の部分断面図（後述の図 8のメニスカス振動参照）である。図 5は補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1の間に駆動電圧を印加した時の振動板 5 1の動作を示している。電圧制御回路部 2 1 からの駆動電圧が補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1との間に印加されると、両電極 1 0 1， 5 1間に充電された電荷によるクーロン力が発生し、振動板 5 1は補助電極 1 0 1の側へ橈み、インク室 5の容積が拡大すると共に、インクノズル 1 1のィンクと空気の境目であるメニスカスはインク室 5側に引き込まれる。次に、電圧制御回路部 2 1からの駆動電圧を解除して両電極 1 0 1 , 5 1間の電荷を放電すると、振動板 5 1はその弾性復帰力によって復帰して、インク室 5の容積が急激に収縮する。この時発生するインク圧力は前述の主電極 1 0の充放電により発生した圧力より小さいため（補助電極 1 0 1の面積は主電極 1 0に比して小さい）、インク滴を吐出するには至らず、メニスカスは振動して減衰し復元する。補助電極 1 0 1と振動板 5 1との間で上記の充放電を繰り返すことによって、メニスカスを継続的に振動させ、インクノズル 1 1の近傍のインクとィンク室 5を満たすインクを撹拌させることができる。図 6は本実施形態のインクジエツトヘッド 1の部分断面図（後述の図 8のィンク吐出 2参照）である。図 6は補助電極 1 0 1及び主電極 1 0の両方の対向電極と振動板 5 1との間に駆動電圧を印加した時の振動板 5 1の動作を示している。補助電極 1 0 1及び主電極 1 0の両方の対向電極と振動板 5 1との間に電圧制御回路部 2 1からの駆動電圧が同時に印加されると、主電極 1 0，補助電極 1 0 1 と振動板（共通電極） 5 1との間に充電された電荷によるクーロン力が発生し、振動板 5 1は補助電極 1 0 1及び主電極 1 0の側へ橈み、インク室 5の容積が拡大する。すなわち、振動板 5 1の全面が撓んでインク室 5の容積は最も拡大した状態になる。次に、電圧制御回路部 2 1からの駆動電圧を解除して両電極 1 0 , 1 0 1、 5 1間の電荷を放電すると、振動板 5 1の全面がその弾性復帰力によつて復帰し、インク室 5の容積が急激に収縮する。この時発生するインク圧力により、インク室 5を満たすインクの一部が、このインク室 5に連通しているインクノズル 1 1からインク滴として吐出される。このときのインク圧力は最も大きな圧力を発生することが可能となるため、主電極 1 0のみで振動板 5 1を駆動してインク滴を吐出する場合より多い量のインク滴を吐出することが可能となる。すなわち、ここでは、主電極 1 0と補助電極 1 0 1 とが一体化された状態での動作が得られ、上記のように、相対的に多い量のインク滴が吐出されている。図 7は図 3の電圧制御回路部 2 1の詳細を示したブロック図である。インクジエツトへッドの電圧制御回路部 2 1はインクジェットへッド制御部 200を有する。このィンクジェットへッド制御部 200は CPU20 1を中心に構成されている。すなわち、 CPU 20 1には外部装置 203からバスを介して印刷情報が供給される。 CPU20 1には、内部バスを介して ROM 202 a、 RAM20 2 b及びキャラクタジェネレータ 204が接続されており、 RAM202 b内の記憶領域を作業領域として用いて、 ROM 202 a内に格納されている制御プログラムを実行して、キャラクタ一ジェネレータ 204から発生するキャラクター情報に基づいてインクジヱットへッド 1の駆動用の制御信号を生成する。制御信号は論理ゲートアレイ 205及び駆動パルス発生回路 206を介して、印刷情報に対応した駆動制御信号となり、そして、コネクタ 207を経由して、ヘッド基板 208に形成されたへッドドライノ' I C 209に供給される。このへッドドラィバ I C 209は、主電極 10を駆動するための主電極駆動制御部 209 aと補助電極 10 1を駆動するための補助電極駆動制御部 209 bとから構成されている。ヘッドドライバ I C 209では、供給された駆動制御信号及び電源回路 2 1 0 から供給される駆動電圧 Vp及び論理ゲートアレー 205から伝送された信号に基づいて、インクジェットヘッド 1の内、駆動すべきインクノズル 1 1に対応するインク室 5の振動板（共通電極） 5 1と、凹部表面 9 1に形成された対向電極、すなわち駆動すべき主電極 10及び補助電極 1 0 1とに駆動パルス Pwを所定のタイミングで印加する。すなわち、ヘッドドライバ I C 209では駆動パルス発生回路 206から出力された駆動パルス Pw又はグランドレベルを適時選択して何れかを電極 10, 10 1 , 51に低インピーダンスで出力する。この結果、例えば共通電極端子 22か主電極 10かのどちらかに駆動パルス Pwが印加されると、主電極 1 0と振動板（共通電極） 5 1との間に電位差を生じ、対応するインクノズル 1 1からインク滴が吐出される。また、同様にして、共通電極端子 22 か補助電極 1 0 1かのどちらかに駆動パルス P wが印加されると、補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1との間に電位差を生じ、その補助電極 1 0 1に対応したインクノズル 1 1ではメニスカスの振動又はメニスカスのィンク室 5への引き込みが行われる。ここで、主電極 1 0に印加される駆動パルス幅 P wと補助電極 1 0 1に印加される駆動パルス幅 P wとは同じ駆動パルス幅でも良いし、異なる電圧と通電時間からなる駆動波形であっても良い。主電極 1 0に印加される駆動パルスと補助電極 1 0 1に印加される駆動パルスとが異なる場合には、駆動パルス発生回路 2 0 6にてそれそれ異なる波形を形成し、何れの波形をどの電極 1 0 , 1 0 1に印加するかは、論理ゲートアレイ 2 0 5にて出力される信号に従ってへッドドライノ I C 2 0 9にて選択する。また、この電圧制御回路部 2 1は、例えば、長時間不使用状態であったインクノズル 1 1が存在することを監視することができ、そして、そのようなものが存在した場合には、インクジエツトへッド 1の補助電極 1 0 1を駆動してメニスカスを振動させる。この処理により、インク吐出を正常に行わせるようにすることができる。このように、本実施形態のインクジヱットへッド 1の電圧制御回路部 2 1においては、インクジヱットヘッド 1の駆動状況に基づき、インクジヱットヘッド 1 の主電極 1 0及び補助電極 1 0 1への駆動パルス P wを選択して印加するので、長時間不使用状態にあったノズルに対しても確実にインクノズル 1 1でのインクの物性の変化に起因したィンク吐出特性の変動を補償して、常に安定したィンク吐出特性を得ることができる。ところで、図 7の電圧制御回路部 2 1において、ヘッド基板 2 0 8に設けられたサーミスター（温度検出回路） 2 5の出力はコネクタ 2 0 7を介して温度検出回路（AZD変換） 2 1 4に供給され、インクジヱットヘッド 1の温度補償のために用いられる。また、同様にヘッド基板 2 0 8に設けられたヘッドランク識別回路（ショートランド 3 bits) 2 1 2の出力は、コネクタ 2 0 7を介してランク検出回路 2 1 3に供給されてへッドランクが検出されてへッドランクに対応した制御がなされる。次に、本実施形態のインクジェットヘッド 1の駆動方法について説明する。図 8はインクジエツトへッド 1に印加される駆動パルスの例を示すタイミングチヤ —トである。ここでは、主電極 1 0及び補助電極 1 0 1と振動板 5 1との間に印加される電位は交互に反転するように構成されている。これは静電駆動されるィンクジヱットへッドの特性を安定化させるためのものである。但し、本発明にお V、ては本実施形態において示した、これらの交互に反転させる駆動波形の組み合わせに制限されるものではなく、電位を交互に反転させなくとも同様な動作が得られる。図 8のタイミングチャートにおいては、インクジエツトへッド 1の駆動方法を大別して 4つの駆動パターンに分けて示している。図 8 ( a ) のメニスカスの駆動パターンでは、補助電極 1 0 1と振動板 5 1との充放電によりインクノズル 1 1のメニスカスを振動させる（図 5参照）。同図の波形によればメニスカスは 4 回振動する。図 8 ( b ) のインク吐出 1の駆動パターンでは、主電極 1 0と振動板 5 1との充放電によりインク滴を吐出させる（図 4参照）。同図の波形ではィンク吐出が 2回なされる。図 8 ( c ) のインク吐出 2の駆動パターンでは、主電極 1 0及び補助電極 1 0 1と振動板 5 1との充放電によりインク滴を吐出させる

(図 6参照）。振動板 5 1の全面が橈んで駆動されるので、インク吐出量がインク吐出 1よりも多くなり、濃い印刷が可能になっている。同図の波形ではインク吐出が 2回なされる。また、図 8 ( d ) の非駆動のパターンは、主電極 1 0、補助電極 1 0 1及び振動板 5 1が常に同電位となるようにそれぞれ通電されている

(図 3の状態参照）。このときインク滴の吐出及びメニスカスの振動は行われない。以上のように本実施形態においては、メニスカスに振動を与えることにより、長時間使用しなかったようなィンクノズルでも目詰まりを防止することができ、インク滴の吐出を正常に行わせることができる。更に、インク吐出 1及び 2のよう吐出されるィンク吐出量を多段階に調整することが可能になっており、印刷濃度を調整することができる。実施形態 2 .

図 9は本発明の第 2の実施形態に係るインクジエツトヘッド 1の部分断面図であり（その構成は上記の第 1の実施形態によるものと同一である）、補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1との間に駆動電圧を印加した時の振動板 5 1の動作を示している。本実施形態においては、インク滴の吐出後のインク柱の尾部 (後端）を積極的に切って余剰インク滴（サテライト）の生成を防止している。主電極 1 0と振動板 5 1との間に電圧制御回路部 2 1からの駆動電圧が印加されて（図 4参照）インク滴の吐出がなされた後に、補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1との間に電圧制御回路部 2 1からの駆動電圧が印加されると、上述の場合と同様に、両電極 1 0 1， 5 1間に充電された電荷によるクーロン力が発生し、振動板 5 1は補助電極 1 0 1側へ橈み、インク室 5の容積が拡大すると共に、インクノズル 1 1のインクと空気の境目であるメニスカスはノズルのインク室 5側に引き込まれる。次に、電圧制御回路部 2 1からの駆動電圧を解除して両電極 1 0 1 , 5 1間の電荷を放電すると、振動板 5 1はその弾性復帰力によって復帰し、インク室 5の容積が急激に収縮する。この時発生するインク圧力は前述の主電極 1 0の充放電により発生した圧力より小さいため、ィンク滴を吐出するには至らず、メニスカスはインク室 5に引き込まれた後、振動して減衰し復元する。以上のように、本実施形態では、主電極 1 0と振動板 5 1との間の充放電によりィンク滴を吐出させる主たる動作に続いて、上記のように補助電極 1 0 1と振動板 5 1との間の充放電を行い、メニスカスをィンク室 5に引き込むという補助的な動作を行っている。これらの主たる動作と補助的な動作により、主たる動作によりインクノズル 1 1から吐出するインク柱の尾部（後端）を、上記の補助的な動作により確実に分離し、インク滴の形成を安定的に行うことができる。これにより、不要なインク滴の形成や、インク滴の飛び散りをなくすることが可能となる。更にこれらの動作により、ノズル面への不要なインク滴の付着による吐出不良とそれによるプリン夕の汚れや印刷不良を無くすることができる。ィンク吐出の主たる動作と、それに続くィンク滴を分離させる補助的動作は、所定の時間の間隔をもって行われる。この主たる動作と補助的な動作の間の時間間隔はそれぞれの電極を駆動する駆動パルスの位相差として予め設定される。この位相差は、インクノズル 1 1及びインク室 5 (振動板 5 1 ) からなるインク流路内のインクの振動系の固有周期 T。に、主電極 1 0に印加する駆動パルス幅 P w sを加えた時間にほぼ等しく設定されるのが好ましい。すなわち、駆動パルスの位相差を T。十 P w sの時間間隔に予め設定してそれそれ駆動させて動作させることが好ましい。主たる動作を行わせるための駆動パルスを解除してから、 1 / 2 固有周期分の時間の後にィンクの吐出が行われ、更に 1 / 2固有周期分の時間で、補助電極 1 0 1と振動板 5 1との距離は吐出時のィンク流路内の自由振動によつて最も小さくなるため、補助電極 1 0 1を効率的に静電吸引させて動作させることができる。更に、主たる動作のための駆動パルスを解除してから固有振動周期 T。に相当する時間後には、インクノズル 1 1からメニスカスが最も飛び出す時間に相当するため、この位相差にてメニスカスをィンク室 5へ引き込ませることが最も重要である。インクノズル 1 1の寸法諸元や振動板の厚みの違いにより、厳密な固有周期がへッド毎に異なる場合でも、これら駆動パルスの位相差を凡そ T。十 P w sに予め一致させておくことにより、補助的な動作では自ずと、厳密な T。十 P w sに一致した時間にて目的とするメニスカスのィンク室 5への引き込みが実現する。結果として、確実にインクノズル 1 1から吐出されるインク柱の尾部（後端）を分離し、安定的なインク滴の形成を行うことができる。なお、図 6に示されるように、主電極 1 0及び補助電極 1 0 1の両方に駆動電圧を同時に印加して両電極を 1つの電極として動作させてインク滴を吐出させた場合においても、その主たる動作に続いて前述した補助的な動作を続いて行えば、前述したインクノズル 1 1から吐出するインク柱の尾部（後端）を分離して安定的にインク滴を形成することができる。そして、その場合には、先の図 4にて説明した動作による吐出量とは異なる量のィンク滴を形成することが可能であり、インク吐出量を駆動パターンにより変えることができる。その結果、形成されるドットの大きさを駆動パターンにより変えて印刷結果の濃さを変えたり、表現力が豊かな印刷を行うことが可能となる。次に、本実施形態のインクジヱットへッド 1の駆動方法について説明する。図 1 0は本実施形態に係るインクジェットヘッド 1の駆動モードの例を示したタイミングチャートである。図 1 0の駆動パルスは上述の図 7の電圧制御回路部 2 1 により生成されるものとする。ここで、駆動パルスは上述の実施形態と同様にして生成されるが、補助電極 1 0 1を駆動させる駆動波形の放電時間をより長く設定して（パルスの立ち下がり時間が長くなるように設定）、主電極 1 0を駆動させる駆動波形と異ならせており、メニスカス引き込み後のメニスカスの振動を速やかに減衰させてメニスカスを待機位置に復元させて、次の主電極 1 0の駆動に備えるようにしている。このようにすることで、ィンクジエツトへッド 1を高い駆動周波数で駆動させることができ、印字スピードの高速化を図ることができる。図 1 0のタイミングチヤ一卜においては、駆動モ一ドにはィンク滴吐出とィンク滴非吐出の 2種類の駆動モードの例が示されている。図 1 0 ( a ) のインク滴吐出の駆動モードでは、主電極 1 0及び補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1との間の充放電による 2回のインクの吐出動作と、補助電極 1 0 1と振動板 (共通電極） 5 1との間の充放電による、 2回目の吐出インクの分離動作の連続した動作とによりインク滴が形成されて吐出されて、 1つの画素が印刷面に印刷される（図 6、図 9参照）。なお、この例においては、 1画素を 2個のインク滴により生成するものとしており、そして、 2回目のインク吐出のタイミング（ 1 回目のインク滴の吐出動作から 2回目のインク滴の吐出動作までの時間）を、上述の補助電極に 1 0 1による分離動作のタイミング（ 2回目のインク液の吐出動作から分離動作までの時間）と同一にしている。このため、 1回目に吐出されたインク柱の尾部（後端）は、 2回目に吐出される際の動作により、上述の補助電極 1 0 1による場合と同様にインク柱の尾部（後端）が切られてインク滴が分離される。このことは後述の実施形態においても同様である。また、図 1 0 ( b ) のインク滴非吐出の駆動モードでは、インク滴を吐出しない状態で、補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1との間の充放電によりメニスカスの振動のみを行う（図 5，図 9参照）。このとき、画素は印刷面に印刷されない。しかし、補助電極 1 0 1の電位が反転されるため、補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1の電荷の蓄積を防止することになる。また、インク滴の非吐出により粘度が増加したインクノズル 1 1のインクを、メニスカスの振動によりインク室 5へ拡散し、非吐出による次の吐出不良を防止する。インク滴非吐出の駆動モードをこのような駆動パターンで構成することにより、補助電極 1 0 1 と振動板（共通電極） 5 1の電荷のリフレッシュとインクノズル 1 1のインクのリフレッシュを行うことができる。図 1 0に示される駆動モードを採用することにより、簡単な回路構成にて、インクジェットヘッド 1の制御が可能となる。以上のように本実施形態においては、上記のィンク滴吐出の駆動モ一ドのように、主電極 1 0を駆動してインク滴を吐出した後所定時間に、補助電極 1 0 1 (又は主電極 1 0 ) を駆動して先に吐出したインク柱の後端を切ることにより、安定した形状のインク滴が得られ、また、余剰インク（サテライト）の生成を防止できる。実施形態 3 . 図 1 1は本発明の第 3の実施形態に係るインクジエツトへッドの内のガラス基板の平面図であり、図 1 2は同じくインクジェットへッドの部分断面図である。本実施形態のィンクジエツドへッド 1は、上述の図 1〜図 3のィンクジエツトへッドとその基本構成は同じであるが、主電極 1 0と振動板 5 1との間隙 Gと補助電極 1 0 1と振動板 5 1との間隙 G 2とが異なるように構成されている。このような構成を実現するために、ガラス基板 4の凹部 9を異なった深さで浅くエツチングし、特に、補助電極 1 0 1が配置される箇所 9 2のエッチングを浅くしている。図 1 3はインクジエツトへッド 1の部分断面図（後述の図 1 6のインク吐出 1 参照）である。図 1 3は主電極 1 0と振動板 5 1との間に駆動電圧を印加したときの振動板 5 1の動作を示している。このように構成したィンクジェットヘッド 1においては、電圧制御回路部 2 1からの駆動電圧が主電極 1 0と振動板（共通電極） 5 1との間に印加されると、上述の第 1の実施形態の場合と同様に、両電極 1 0， 5 1間に充電された電荷によるクーロン力が発生し、振動板 5 1は主電極 1 0の側へ橈み、インク室 5の容積が拡大する。次に、電圧制御回路部 2 1からの駆動電圧を解除して両電極 1 0， 5 1間の電荷を放電すると、振動板 5 1はその弾性復帰力によって復帰し、インク室 5の容積が急激に収縮する。この時に発生するインク圧力により、インク室 5を満たすインクの一部が、このインク室に連通しているインクノズル 1 1からインク柱となって吐出される。吐出後、ィンクは自らの表面張力によりインク滴を形成して印刷面へ着弾する。図 1 4はインクジェットヘッド 1の部分断面図（後述の図 1 6のメニスカス振動参照）である。図 1 4は補助電極 1 0 1と振動板 5 1の間に駆動電圧を印加した時の振動板 5 1とメニスカスの動作を示している。補助電極 1 0 1と振動板 (共通電極） 5 1との間に電圧制御回路部 2 1からの駆動電圧が両電極 1 0 1 , 5 1間に印加されると、両電極 1 0 1 , 5 1間に充電された電荷によるクーロン力が発生し、振動板 5 1は補助電極 1 0 1の側へ橈み、インク室 5の容積が拡大すると共に、インクノズル 1 1のインクと空気の境目であるメニスカスはインクノズル 1 1のインク室 5側に引き込まれる。次に、電圧制御回路部 2 1からの駆動電圧を解除して両電極 1 0 1， 5 1間の電荷を放電すると、振動板 5 1はその弾性復帰力によって復帰し、インク室 5の容積が急激に収縮する。この時に発生するインク圧力は前述の主電極 1 0の充放電により発生した圧力より小さいため、インク滴を吐出するには至らず、メニスカスはインク室 5に引き込まれた後、振動して減衰し復元する。主電極 1 0と振動板 5 1との間の充放電によりインクを吐出させる主たる動作に続いて、補助電極 1 0 1と振動板 5 1との間の充放電を行うと、メニスカスをインク室 5に引き込む補助的な動作が行なわれる。これらの主たる動作と補助的な動作により、上述の第 2の実施形態の場合と同様に、主たる動作によってインクノズル 1 1から吐出するインク柱の尾部（後端）を補助的な動作により確実に分離し、インク滴の形成を安定的に行うことができる。これにより、不要なインク滴の形成や、ィンク滴の飛び散りをなくすことが可能となる。更に、隙間 G 2が隙間 Gより狭く設定してあるので、主たる動作の駆動電圧と同等の駆動電圧を補助的な動作の際にも印加すると、主たる動作の際に発生するクーロン力に比べて、補助的な動作の際に発生するクーロン力は大きく、補助的な動作の振動板 5 1の橈む速度は主たる動作に比べて早くなる。これにより、ィンクノズル 1 1内のメニスカスをィンク室 5に引き込む動作を早めることができる。このため、吐出したインク柱を補助的な動作で更に確実に分離し、インク滴の形成を安定的に行うことが可能となる。また、補助的な動作により振動板 5 1 が橈む速度を、主たる動作の振動板 5 1の橈む速度と同程度にしたい場合は、補助電極 1 0 1へ印加する駆動電圧を下げることで対応でき（図 1 6及び図 1 7の例では駆動パルスの電圧値を小さくしている）、低消費電力化が可能となる。これらの作用によりノズル面への不要なィンク滴の付着による吐出不良とそれによるプリン夕の汚れや印刷不良を無くすことができる。なお、インク吐出の主たる動作とそれに続くィンク滴を分離させる補助的動作とは、所定の時間の間隔をもって行われるが、その時間については既に説明したとおりであるから省略する。このことは後述の実施形態においても同様である。図 1 5は本実施形態のィンクジヱットヘッド 1の部分断面図（後述の図 1 6のインク吐出 2参照）である。図 1 5は主電極 1 0及び補助電極 1 0 1の両方の対向電極と振動板 5 1との間に駆動電圧を印加した時の振動板 5 1とメニスカスの動作を示している。主電極 1 0及び補助電極 1 0 1の両方の対向電極と振動板 (共通電極） 5 1との間に電圧制御回路部 2 1からの駆動電圧が印加されると、両電極 1 0 , 1 0 1、 5 1間に充電された電荷によるクーロン力が発生し、前述の図 1 4に示されるようにクーロン力の大きい補助電極 1 0 1側の振動板 5 1から橈み始め、次いで、図 1 5に示されるように主電極 1 0側の振動板 5 1が橈み、インク室 5の容積が拡大する。主電極 1 0側の振動板 5 1が橈む前に補助電極 1 0 1側の振動板 5 1が予め橈んでいるため、図 1 3に示された前述の主電極 1 0 のみを駆動した場合に比べて、主電極 1 0側の振動板 5 1の橈み始めるタイミングが早くなり、すなわち振動板 5 1の橈む速度が速くなると共に振動板 5 1全体が撓むことにより、インク室 5の容積は最も拡大する。次に、電圧制御回路部 2 1からの駆動電圧を解除して両電極 1 0 , 1 0 1、 5 1間の電荷を放電すると、振動板 5 1全体はその弾性復帰力によって復帰し、ィンク室 5の容積が急激に収縮する。この時に発生するインク圧力により、インク室 5を満たすインクの一部が、このインク室 5に連通しているインクノズル 1 1 からインク滴として吐出される。このときのィンク圧力は最も大きな圧力を発生することが可能となるため、主電極 1 0のみにて振動板 5 1を駆動してインク滴を吐出する場合に比べてインク吐出量が多くなる。ところで、本実施形態は G〉G 2に設定されているが、 G 2 > Gの構成を採用した場合には、例えば、通常のインク吐出時は主電極 1 0のみを駆動し、大きなインク吐出量が必要な場合には補助電極 1 0 1を主電極 1 0と同時に駆動するような制御をする。図 1 5に図示した方法によりインクの吐出を行う場合でも、これを主たる動作として前述した補助的な動作を続いて行えば、前述したインクノズル 1 1から吐出するィンク柱を分離して安定的にィンク滴を形成する作用とその効果は同等である。更に、この場合には、先の図 1 3にて説明した動作にて吐出する場合に比ベて多いィンク吐出量を得ることができ、ィンク吐出量を駆動パターンにより変えることが可能となる。この結果、形成されるドットの大きさを駆動パターンにより変えて印刷結果の濃さを変えたり、表現力が豊かな印刷を行うことが可能となる。また、振動板 5 1の橈む速度が速くなるので、同程度のインク吐出量を得るためには、駆動電圧を下げることで対応することができ、低消費電力化にも繋がる。図 1 6は本実施形態のィンクジエツトへッドの駆動パルスの例を示した夕イミングチャートである。この駆動パルスは上述の図 7の電圧制御回路部 2 1により生成される。この駆動パルスは上述の実施形態と同様にして生成されるが、ここではメニスカス振動をさせるときの補助電極 1 0 1の駆動電圧の大きさを若干小さくしている。図 1 6のタイミングチヤ一トにおいて、インクジェットヘッド 1の駆動方法を大別して 4つの駆動パターンに分けて示している。図 1 6 ( a ) のインク吐出 1 の駆動パターンでは、主電極 1 0と振動板（共通電極） 5 1との間の充放電により駆動してインク滴を吐出している（図 1 3参照）。図示される波形ではインク滴吐出が 2回なされる。図 1 6 ( b ) のインク吐出 2の駆動パターンでは、主電極 1 0及び補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1との間の充放電を同時に行つて、振動板 5 1の全面を橈まして駆動する（図 1 5参照）。図示される波形ではィンク吐出が 2回なされる。図 1 6 ( c ) のメニスカス振動の駆動パターンは、インク滴を吐出しないで、インクノズル 1 1のメニスカスを振動させるパターンであり、補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1との間の充放電により駆動するものである（図 1 4参照） c 図中の波形によりメニスカスは 2回振動する。図 1 6 ( d ) の非駆動の駆動パ夕ーンでは、振動板（共通電極） 5 1、主電極 1 0及び補助電極 1 0 1が常に同電位となるようにそれぞれ通電されている（図 1 2の状態参照）。この時は、インク滴の吐出及びメニスカスの振動は行われない。図 1 7は駆動モードとそれらに対するィンクの動作を示したタイミングチヤ一トである。これらは、図 1 6の駆動パターンが組み合わされた例である。ここで、駆動モ一ドはィンク吐出とィンク非吐出の 2種類の駆動モ一ドの例が示されている。図 1 7 ( a ) のインク滴吐出の駆動モードでは、 2回のインク吐出動作と、 2回目のインク吐出後の吐出インク柱の分離動作との連続した動作によりインク滴が形成されて吐出され、 1つの画素が印刷面に印刷される。また、図 1 7 ( b ) のインク滴非吐出の駆動モードでは、補助電極 1 0 1のみを駆動して、ィンク滴を吐出すること無しにメニスカス振動のみを行わせている。このとき、画素は印刷面に印刷されない。しかし、補助電極 1 0 1の電位が反転されるため、補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1との間の電荷の蓄積を防止することになる。また、長時間インク吐出が無い事による、粘度が増加したィンクをメニスカス振動によりインク室 5へ拡散し、インク吐出の際の吐出不良を防止することもできる。インク非吐出の駆動モ一ドをこのような駆動パターンで構成することにより、補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1との間の電荷のリフレツシュとィンクノズル 1 1内のィンクのリフレツシュを行うことができる。ところで、補助電極 1 0 1を駆動させる駆動パルスを放電時間がより長くなるように設定して、主電極 1 0を駆動させる駆動パルスの波形と異ならせれば、メニスカス引き込み後のメニスカスの振動を速やかに減衰させてメニスカスを待機位置に復元させ、次の主電極 1 0の駆動に備えることが可能となり、インクジェットへッドを高い駆動周波数で駆動させることを可能とする更なる効果を有することになる。この点について図 1 8及び図 1 9に基づいて更に詳細に説明する。図 1 8及び図 1 9に基づいて本発明の他のインクジエツトへッドの駆動方法を説明する。図 1 8は補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1との間に印加される電圧波形の例を示している。図 1 9はインクジェットヘッド 1の部分断面図である。図 1 8 ( A ) は既出の電圧波形を示し、この電圧波形では主電極 1 0側の振動板 5 1と補助電極 1 0 1側の振動板 5 1とは略同時に放電して振動板 5 1は復帰動作をする。図 1 8 ( B ) 、 ( C ) における電圧波形を補助電極 1 0 1に適用すると、図中の時間帯 2 1 5、 2 1 6では、図 1 9に示されるように、補助電極 1 0 1側の振動板 5 1が当接状態のまま、主電極 1 0側の振動板 5 1は復帰動作するため、メニスカス引き込み後のメニスカス振動を速やかに減衰させてメニスカスを待機位置に復元させ、次の主電極 1 0の駆動に備えることが可能となり、インクジェットヘッド 1を高い駆動周波数で駆動させることができる。このことは、上述の第 1の実施形態及び第 2の形態及び後述の第 5の実施形態においても同様に適用される。実施形態 4 .

ところで、上述のように対向電極を主電極と補助電極とから構成した場合には、主電極の形状と補助電極の形状とが必然的に異なったものとなる。このため、主電極と共通電極とで構成される回路の時定数と、補助電極と共通電極とで構成される回路の時定数とが異なる。そこで、本発明の第 4の実施形態として、対向電極をその回路の時定数に着目して説明する。図 2 0は上記の第 1の実施形態〜第 3の実施形態のィンクジェットヘッドの対向電極の平面図である。共通の補助電極の数が多くなると、補助電極の抵抗値が増加してその結果、時定数が主電極と大きく異なってくる。ヘッド駆動（充放電）時の時定数 rは、インクジヱットヘッドに搭載された静電ァクチユエ一夕（共通電極 ·対向電極）の静電容量 Cと、対向電極の主としてリード部の抵抗 Rとの積によって決まる。即ち、 T = C x Rで表される。この時定数ての意味するところは、充放電時の静電ァクチユエ一夕への電荷の充電の状態を代表する特性値である。また、この時定数ては静電ァクチユエ一夕の動作時間の遅れを代表する特性値でもある。更に、図 20に示されるように、静電ァクチユエ一夕が主電極 10 と補助電極 101とから構成される場合のそれそれのァクチユエ一夕の時定数は次のとおりとなる。

主電極に係る回路の時定数て l=R l xC l

補助電極に係る回路の時定数 r2=R2 xC2 ここで、 R 1, R 2はそれそれ主電極 10，補助電極 101のリード部 10b， 101bの抵抗値であり、 C I, C 2は同様にそれぞれ主電極 10、補助電極 1 01の静電容量を示している。更に、補助電極 101の静電容量 C 2は補助ァクチユエ一夕部の静電容量の総和であり、図 20の例では次のようになる。

C 2 = C 2 i + C 2₂+ ······ +C 264

このため、主電極 10に係る回路の時定数と補助電極 101に係る回路の時定数は必然的に異なったものとなり、また、補助ァクチユエ一夕間においても充電割合（即ち時定数）が異なったものとなる。静電ァクチユエ一夕の吸引力（圧力）は、ァクチユエ一夕（コンデンサ）に蓄えられた（充電された）電荷により決まるので、主電極 10と補助電極 101との間で充電の遅れがあると、それぞれのァクチユエ一夕間で吸引力に差が生じてしまうおそれがある。本実施形態は、このような点を着目して更に改善したものである。本発明においては、主電極 10に係る回路の時定数て 1及び補助電極 101に係る回路の時定数て 2と、その差△てとを、インク流路の固有振動数の周期又は最適駆動パルス幅との関連でそれぞれ定義しているが、ここで、その詳細を説明する。

( a) インク流路の固有振動周期（固有振動数）と振動板の駆動速度の関係について：

まず、ァクチユエ一夕が主電極からなる基本的な構成の静電ァクチユエ一夕 (補助電極がない）を利用したインクジヱットへッドの駆動に必要な標記の条件について説明する。インクジェットヘッドのインク流路は、流路を構成するインク室内のインクのイナ一タンス（質量成分）と振動板及び流路壁とインクの圧縮によるコンプライアンス（バネ成分）によって振動系を構成している。また、静電ァクチユエ一夕は、振動板と、この振動板に対向する対向電極とから構成されている。

上記の構成のィンクジエツトへヅドは、このィンク流路の中のインクを静電ァクチユエ一夕により振動させ、タイミング良く振動板を駆動して、インク滴を吐出させるが、振動板の駆動は、静電ァクチユエ一夕へ駆動パルスを印加して充電と放電を行うことにより行われる。これらの駆動の過程は、更に詳細には、次のとおりである。静電ァクチユエ一夕の充電により振動板が対向電極側にへ吸引されると、インク流路の振動系が応答する。そして、インク流路の振動系の固有振動数に対応した速度でィンク室内のィンクが振動を開始する。インク室内の圧力が最大となつた時に、静電ァクチユエ一夕に充電された電荷を放電すると、静電ァクチユエ一夕の放電により振動板は対向電極から離脱可能となる。振動板の対向電極からの離脱とそれに続くインク滴の吐出は、吸引時と同じくィンク流路の振動系の固有振動数に対応した応答速度で行われる。このようにして振動板の駆動に際して、振動板の駆動（振動）速度は、インク流路の振動系の固有振動数に対応した応答速度によって決まる。従って、振動板の駆動をィンク流路の振動系に応答させて駆動させるためには、静電ァクチユエ —夕への充電と放電の速度（即ち、時定数て）は、これらインク流路の振動系の固有振動数によって決まる応答速度（即ち、固有振動周期 T Q ) よりも十分に速く行われる（小さい値である）必要がある。実際に、実験で確認した例では、インク流路の固有振動周期 Τ ()は 3 0 / sec (固有振動数で 3 3 k H z ) で、充電の速度を代表する時定数ては、中心値で 0 . 6 sec、抵抗値のばらつきにより出現する最大値で 1 . 2〃secであった。この時のインク吐出時のインクの吐出量や射出速度は、十分な値が確保されていて、時定数ての変動の影響は現れていなかった。これらの場合では、時定数 rはインク流路の固有振動周期 T oの 1 / 2 5以下となつていて、上記のインク流路の固有振動周期 T。よりも静電ァクチユエ一夕への充放電の時定数てが十分小さくなくてはいけないという条件を満たしている。上記より、インク流路の固有振動周期（振動数）と振動板の駆動速度の関係として必要な条件を更に具体的に記述すると次のとおりである。

①インク流路の固有振動周期（振動数） T。に対して、静電ァクチユエ一夕の時定数ては十分に小さい。

T o > r

②また、少なくとも静電ァクチユエ一夕の時定数てはィンクの固有振動周期 T oの 1 / 2 5以下。

1 / 2 5 · T。て

( b ) 最適駆動パルス幅とインク流路の固有振動周期（振動数）との関係静電ァクチユエ一夕を駆動し、インク滴をィンクノズルから吐出する形態のィンクジヱットヘッドにおける駆動パルス幅と、インク流路の固有振動周期（振動数）との関係について以下に説明する。ィンクジエツトへッドを駆動してィンク液滴を吐出するために静電ァクチユエ一夕へ印加する駆動パルスの波形は前述したインクジエツトへッドの駆動の過程に従って構成されている。即ち、駆動波形は、

①充電して振動板を対向電極側に吸引する過程と、

②ィンク流路内のィンクの圧力がィンク流路の応答により最大となる直前まで電荷を保持する過程と、

③放電して振動板が対向電極から離脱可能とする過程と

から構成されている。

駆動パルスとして駆動波形を捕らえた場合には、最適駆動パルス幅 P wsは上述の駆動波形の構成の内、 ①と②の過程の時間に相当する。ここで、最適駆動パルス幅 P w sは、駆動パルス幅 P wの内最もィンク液滴の吐出量が増える P wを言う。次に更に詳細に説明する。上述のインクジエツトへッド駆動の過程で説明したように、最適駆動パルス幅 Pwsは振動板を吸引して対向電極に当接するまでの時間に、振動板当接時のィンク流路の固有振動周期の 1/4の時間を加算した時間以下の時間となる。振動板が対向電極に当接するまでの時間はインク流路の固有振動周期の 1ノ4以下の時間である。ここで、振動板の待機時のインク流路の固有振動周期は、振動板当接時のインク流路の固有振動数とは異なる。つまり、前者は振動板を含めたインク流路の振動系であるのに対して、後者は振動板をコンプライアンス（パネ成分）として含まない別の振動系の固有振動周期となる。実施した例では、振動板当接時のインク流路の固有振動数は 133 kH z (固有周期で 7. 5 //sec) であった ( 振動板当接時の固有振動周期は振動板待機時の振動周期に比較して大変短い時間となる。従って、最適駆動パルス幅 Pwsはその殆どが振動板を吸引して当接するまでの時間になる。これは、インク流路の応答時間即ちインク流路の固有振動周期に関係した時間であることが分かる。

最適駆動パルス幅 Pwsは実施した例では 12 /secであった。目安として、固有振動周期と比較すると、これは、インク流路の固有振動周期 T。の約 1/2. 5 の時間になる。これより、静電ァクチユエ一夕の時定数てが、（比較する基準としての）最適駆動パルス Pwsの 1/30以下でなくてはいけないとする場合には、（比較する対象をインク流路の固有振動周期とすると、）同じく、その時定数ては固有振動周期の 1 / 75以下でなくてはいけないことになる。同様にして、静電ァクチユエ一夕の時定数てが、固有振動周期（振動数の） 1/25以下でなくてはいけないとすると、同じく、ては最適駆動パルス幅 Pwsの 1/ 10以下でなくてはいけないことになる。このように時定数ては、固有振動周期（振動数）又は最適駆動パルス幅 Pwsとの関連で定義付けられる。そして、上述のように、固有振動周期 T。（振動数）及び最適駆動パルス幅 Pwsはいずれもインクジエツトへッドのィンク流路に固有のものである。 ( c) 静電ァクチユエ一夕の時定数てについて

1つの流路を駆動する静電ァクチユエ一夕の対向電極を主電極と補助電極とに分割した本発明においては、上記に説明した、静電ァクチユエ一夕の時定数てとインク流路の固有振動周期 T 0と最適駆動パルス幅 P wsとの関係について必要となる条件を整理すると次のとおりである。

( 1) 主電極及び補助電極の各電極の時定数" rl及びて 2は、インク流路の固有振動周期 Τ。に対して共に十分小さい。

(2) 主電極及び補助電極の各電極の時定数て 1及びて 2は、インク流路の固有振動周期 Τ。に対して共に 1/25以下。

(3) 主電極及び補助電極の各電極の時定数て 1及びて 2は、最適駆動パルス幅 Pwsに対してともに 1/1 0以下。

(4) 主電極と補助電極の各時定数の差△ては、インク流路の固有振動周期 Toに対して、十分小さい。

(5) 主電極と補助電極の各時定数の差△ては、インク流路の固有振動周期の 1/75以下。

( 6) 主電極と補助電極の各時定数の差△ては、インク流路の最適駆動パルス幅 Pwsの 1ノ 30以下。

( 7) 主電極と補助電極の各時定数の差△ては、 0. 4〃sec以下。

なお、上記（ 1 ) 〜（3) においては主電極及び補助電極の各電極の時定数て 1, て 2それ自体について着目しているが、時定数を小さくすることで、結果的に両者の時定数の差△ても所定の範囲内に収まる。また、補助電極相互間の動作の時間遅れも所定の範囲に内に収まっている。なお、上記（7) の 0. 4/ sec以下の根拠については後述の表 1に示される。次の表 1は時定数の差異と計算結果とその影響の調査結果を示したものである, 【表 1】

十算とそ

ノ、 R1 C1 R2 C2 て 1 て 2 厶て

ί Νο.\ (kQ) (PF) (kQ) (PF) (usee)

① 9.1 67.2 16.3 1309.7 0.6 21.3 20 X

② 个个 0.163 个 0.6 0.213 0.387 〇

0.091 个个个 0.006 个 0.207 〇上記の構成 No.において、 ①は対向電極は I TOのみ（図 20に相当）、 ②は補助電極のリ一ド部を金の薄膜で構成した例、 ③は主電極及び補助電極のリ一ド部を金の薄膜で構成した例である。また、このとき使用したインクジェットへッドの対向電極の平面形状は後述の図 20に示されるとおりであり、固有振動周期 To ： 30〃sec (固有振動数： 33 KHz) 、最適駆動パルス幅 Pws : 12〃 secである。また、表 2に表 1の調査結果を各時定数と上記インクジエツトへッドの固有振動周期 T。と最適駆動パルス Pwsとを比較した結果を示す。厶てと影響の有無の関係について調査した結果を示している。表 2】

Β^¾¾¾^?«^と Τ &び Pwsとの tbl¾gP:

次に、上記（ 1) 〜（7) の時定数て 1，て 2又は差△ rを得るための対向電極の構成について説明する。

(a) 主極及び補助電極に係る回路の時定数て 1 , て 2を小さくする。

両電極のリード部を金属材料で構成する。リード部を例えば金の薄膜ノクロム (若しくはチタン）の薄膜、又はアルミニウムの薄膜により構成することで、リ —ド部の抵抗値 Rを小さくする。また、リード部の厚みを厚くしたり、その幅を広くすることで抵抗値 Rを小さくする。

(b) 補助電極の時定数て 2を小さくする。

この場合には、抵抗値 R及び静電容量 Cをいずれか又は双方を小さくすることで対応する。抵抗値 Rを小さくするには、補助電極のリード部を上記（a) の場合と同様にして小さくする。また、静電容量 Cを小さくするには、補助電極を並列に分割したり、補助電極を直列に分割したり、或いはその双方を併用したりすることで対応する。図 2 1 ( A ) ( B ) は対向電極（その 1 ) の平面図及びその B— B断面図である。この例では、主電極 1 0の端子部 1 0 a及びリード部 1 0 bについては金属材料例えばクロム（又はチタン）をスパッタリングしてクロム（又はチタン）の薄膜 1 0 5を形成し、その上に金（A u ) をスパッタリングして金の薄膜 1 0 6 を形成することにより作製される。主電極 1 0の対向電極部 1 0 cについては、 I T〇をスパッ夕リングして I T Oの薄膜 1 0 7を形成することにより作製される。そして、補助電極 1 0 1についても、その端子部 1 0 1 a及びリード部 1 0 1 bをクロム（又はチタン）をスパッ夕リングしてクロム（チタン）の薄膜 1 0 5を形成し（例えば 0 . 0 3〃m程度）、その上に金（A u ) をスパッタリングして金の薄膜 1 0 6を形成する（例えば 0 . l〃m程度）ことで作製される。そして、補助電極 1 0 1の対向電極部 1 0 1 cについては I T Oをスパッタリングして I T Oの薄膜 1 0 7を形成することにより作製される。このように主電極 1 0の端子部 1 0 a及びリード部 1 O bとその端子部 1 0 1 a 及びリード部 1 0 1 bとが金属材料から形成されることで、それらの抵抗値 Rが小さくなる。このことにより、主電極 1 0及び補助電極 1 0 1に係る回路の各時定数て 1 , て 2が小さくなる。その結果、差△ても小さくなつている。なお、上記のクロム（チタン）及び金の薄膜に代えてアルミニウムの薄膜を設けても良い（この点は後述の例においても同様である。）。また、上記の例においては、ガラス基板 4と金の薄膜 1 0 6との間にクロム（又はチタン）の薄膜 1 0 5を介在させているが、これにより、金の薄膜 1 0 6がガラス基板 4から剥がれ難くなつている。また、対向電極部 1 0 c , 1 0 1 cが I T◦の薄膜 1 0 7から構成されているので、絶縁破壊や振動板 5 1との貼り付きが生じ難くなつている。また、抵抗値 Rが小さくなつているので、主電極 1 0及び補助電極 1 0 1の配線ピッチを微細化することが可能になっている。また、上記の例においては、補助電極 1 0 1のリード部 1 0 1 bをインク室 5の長さ方向の部位及びそれに直交する方向の部位を金属の簿膜で形成したが、どちらか一方のみであっても構わない（このことは後述の図 2 2〜図 2 5の例においても同様である）。但し、リ —ド部 1 0 1 bを全て金属の薄膜で形成することは、その分だけ抵抗値 Rが小さくなり、配線ピッチの微細化によってより多くの補助電極 1 0 1を形成することができる、或いは、透明度が増加すると抵抗値 Rが増加する特性をもっている I T Oの透明度を更に増加させることができる、という利点につながる。また、補助電極 1 0 1に係る回路の時定数を小さくするという観点から、リード部 1 0 1 bについてのみ金属膜から構成して、リード部 1 0 bについては I T Oにより構成してもよい。図 2 2は対向電極（その 2 ) の平面図である。この例では、補助電極 1 0 1を並列に分割して、補助電極 1 0 1の面積を小さくすることにより静電容量 Cを小さくしている。更に、それに加えて主電極 1 0の端子部 1 0 a及びリード部 1 0 bと補助電極 1 0 1の端子部 1 0 1 a及びリード部 1 0 1 bをクロムの薄膜 1 0 5及びその上に形成された金の薄膜 1 0 6により形成して抵抗値 Rを小さくすることで、主電極 1 0及び補助電極 1 0 1に係る回路の各時定数て 1，て 2を小さくしている。その結果、差△ても小さくなつている。図 2 3は対向電極（その 3 ) の平面図である。この例では、補助電極を直列に分割して、補助電極 1 0 1及び第 2の補助電極 1 0 2を形成して、各補助電極 1 0 1 , 1 0 2の面積を小さくすることにより静電容量 Cを小さくしている。更に、上記と同様にして抵抗値 Rを小さくしている。その結果、主電極 1 0、補助電極 1 0 1及び第 2の補助電極に係る回路の各時定数て 1 ，て 2 , て 3が小さくなり、その差△ても小さくなつている。図 2 4は対向電極（その 4 ) の平面図である。この例では、補助電極 1 0 1を並列に、且つ直列に分割して、補助電極 1 0 1及び第 2の補助電極 1 0 2の面積を小さくすることにより静電容量 Cを小さくしている。更に、上記と同様にして抵抗値 Rを小さくしている。その結果、主電極 1 0、補助電極 1 0 1及び第 2の補助電極 1 0 2に係る回路の各時定数て 1 , て 2 , て 3が小さくなり、その差 Δ ても小さくなっている。図 2 5は対向電極の配置例（その 5 ) を示した平面図である。この例では、図 2 2の対向電極を配置する際に、隣接するュニッ卜の境界線 1 0 7を中心として線対称になるように配置した例である。この図 2 5の配置は上述の図 2 4にも同様に適用される。対向電極をこのように配置することで、 2組のユニットの主電極 1 0群が並設されると、その間に補助電極 1 0 1が介在せず、同一のピッチのパターンが並ぶことになるので製造し易いという利点がある。上述の図 2 1、図 2 2及び図 2 5の対向電極（主電極 1 0 , 補助電極 1 0 1 ) は上述の第 1の実施形態〜第 3の実施形態にそのまま適用されるが、次に、本発明の第 5の実施形態として図 2 4の対向電極を適用した例について説明する。実施形態 5 .

図 2 6は本発明の第 5の実施形態に係るインクジヱットへッドの内のガラス基板の平面図であり、図 2 7はその部分断面図である。本実施形態においては、対向電極が、主電極 1 0、補助電極 1 0 1及び第 2の補助電極 1 0 2から構成されている。この第 2の補助電極 1 0 2の端子部 1 0 2 a及びリード部 1 0 2 bは、補助電極 1 0 1と同様に、クロムの薄膜及び金の薄膜を積層した構成となっており、この第 2の補助電極 1 0 2と振動板（共通電極） 5 1とから構成される回路の時定数と、主電極 1 0と振動板（共通電極） 5 1とから構成される回路の時定数と、補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1とから構成される回路の時定数とが上記の（ 1 ) 〜（7 ) の時定数の条件を満たすように構成されている。図 2 8はィンクジエツトへッドの部分断面図（後述の図 3 2のメニスカス振動参照）である。ここでは、補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1との間に駆動電圧を印加して、両電極 1 0 1， 5 1間の充放電により補助電極 1 0 1に対応した振動板 5 1に振動を与えることによりインクノズル 1 1のメニスカスを振動させる。図 2 9はインクジェットへッドの部分断面図（後述の図 3 2のインク吐出 3参照）である。ここでは、主電極 1 0、補助電極 1 0 1及び第 2の補助電極 1 0 2 が全体として 1つの対向電極として機能するように、主電極 1 0、補助電極 1 0 1及び第 2の補助電極 1 0 2と振動板（共通電極） 5 1との間に同時に駆動電圧を印加して、両電極 1 0 , 1 0 1 , 1 0 2、 5 1間の充放電により振動板 5 1の全面を橈ませて振動板 5 1の変位容量が最大になるようにして、インク吐出量が最大になるようにしている。図 3 0はインクジェットへッドの部分断面図（後述の図 3 2のインク吐出 2参照）である。ここでは、主電極 1 0及び第 2の補助電極 1 0 2が全体として 1つの対向電極として機能するように、主電極 1 0及び第 2の補助電極 1 0 2と振動板（共通電極） 5 1との間に駆動電圧を同時に印加して、両電極 1 0 , 1 0 2、 5 1間の充放電により、主電極 1 0及び第 2の補助電極 1 0 2に対応した振動板 5 1を橈ませて振動板 5 1の変位容量が中程度になるようにして、ィンク吐出量が中程度になるようにしている。図 3 1はインクジェットへッドの部分断面図（後述の図 3 2のインク吐出 3参照）である。ここでは、主電極 1 0のみが対向電極として機能するように、主電極 1 0と振動板（共通電極） 5 1との間に駆動電圧を印加して、両電極 1 0、 5 1間の充放電により、主電極 1 0に対応した振動板 5 1を橈まして振動板 5 1による変位容量が最小になるようにして、ィンク吐出量が最少になるようにしている。図 3 2は本実施形態に係るインクジェットヘッドの駆動パルスの例を示した夕イミングチャートである。ここでは、その駆動方法を大別して 5つの駆動パ夕一ンに分けている。図 3 2 ( a ) のメニスカス振動の駆動パターンでは、補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1電極との間に駆動パルスを印加して、補助電極 1 0 1に対応した振動板 5 1に振動を与えて、メニスカスを振動させる（図 2 8 参照）。図 3 2 ( b ) のィンク吐出 1では、主電極 1 0、補助電極 1 0 1及び第 2の補助電極 1 0 2が全体として 1つの対向電極として機能するように、各電極 1 0 , 1 0 1 , 1 0 2に駆動パルスを同時に印加することで、振動板 5 1による変位容量が最大になるようにして、インク吐出量が最大になるようにしている（図 2 9 参照）。図 3 2 ( c ) のインク吐出 2では、主電極 1 0及び第 2の補助電極 1 0 2がィンク吐出時に 1つの電極の対向電極して機能するように、各電極 1 0， 1 0 2に駆動パルスを同時に印加することで、振動板 5 1による変位容量が中程度になるようにして、インク吐出量が中程度になるようにしている（図 3 0参照）。図 3 2 ( d ) のインク吐出 3では、主電極 1 0だけがインク吐出時に対向電極として機能するように、主電極 1 0に駆動パルスを印加することで、振動板 5 1 による変位容量が最少なるようにして、インク吐出量が最少になるようにしている。図 3 2 ( e ) の非駆動では、主電極 1 0、補助電極 1 0 1及び第 2の補助電極 1 0 2及び振動板（共通電極） 5 1が同一の電位となるように駆動パルスを印加することで、振動板 5 1が変位しないようにして、非駆動状態を得ている。図 3 3は駆動モードの例を示したタイミングチャートである。これらは、図 3 2の駆動パターンが組み合わされた例である。ここでは特に、図 9に示された実施形態と同様にインク柱の尾部（後端）を切るようにした場合の駆動パルスの波形が示されている。図 3 3 ( a ) の駆動モード 1 (インク吐出量多）では、インクジェットヘッドの主電極 1 0、補助電極 1 0 1及び第 2の補助電極 1 0 2を 1つの対向電極として機能するように、これらの対向電極 1 0， 1 0 1 , 1 0 2を同時に駆動して振動板 5 1の全面を橈ませてその変位容量が最大になるようにしてインク滴を吐出し、その所定時間後に、振動板 5 1を駆動して補助電極 1 0 1に対応した振動板 5 1を撓ませてインク柱の尾部（後端）を切っている（図 2 9参照）。図 3 3 ( b ) のは駆動モード 2 (インク吐出量極少）では、インクジェットへヅドの主電極 1 0を駆動して、主電極 1 0に対応した振動板 5 1の部分を変位させて振動板 5 1による変位容量が最小になるようにしてインク滴を吐出した後 (この例では 2回吐出後）に、所定時間後に、補助電極 1 0 1と第 2の補助電極 1 0 2を駆動して対応した振動板 5 1を橈ませてインク柱の尾部（後端）を切つている（図 3 1参照）。このとき、切られるインク柱の量は補助電極 1 0 1のみを駆動したときより多くなり、結果としてインク吐出量は前述の駆動モード 1よりも少なくなる。図 3 3 ( c ) の非駆動時（インク非吐出）の場合では、主電極 1 0、補助電極 1 0 1、第 2の補助電極 1 0 2及び振動板（共通電極） 5 1が同一の電位となるようにして非駆動状態を得ている。以上のように本実施形態においては、補助電極として更に第 2の補助電極を形成し、主電極 1 0と振動板（共通電極） 5 1とから構成される回路の時定数と、補助電極 1 0 1と振動板（共通電極） 5 1とから構成される回路の時定数と、第 2の補助電極 1 0 2と振動板（共通電極） 5 1とから構成される回路の時定数とが上記の（ 1 ) 〜（7 ) の条件を満たすようにしてあることから、各電極 1 0 , 1 0 1， 1 0 2による充電とそれによる動作の時間遅れが解消されており、各電極を適宜組み合わせて制御するときにその制御タイミングが容易に得られ、振動板の安定的な制御が可能になっている。このため、インクジェヘッドの余剰インク滴の発生を効果的に防止し、インクジエツトプリン夕の信頼性の確保が可能になっている。また、対向電極として主電極 1 0及び補助電極 1 0 1の他に第 2の補助電極 1 0 2を設けたことにより、ィンク吐出量を更に多段階に制御できるようになっており、多段階の印刷濃度調整が容易に可能になっている。このため、印刷する媒体（シート/紙/再生紙）や印刷モード（バーコ一ドノ文字ノグラフィック/写真/インクセーブ）に合わせた印刷を行うことが可能になっており、印刷品位を容易に向上させることが可能になっている。なお、上述の実施形態においては、第 2の補助電極 1 0 2が 1個からなる例について説明したが、 2個以上の電極から構成しても良い。その場合にはより多段階の印刷濃度調整が容易に可能になる。実施形態 5 .

また、以上の実施形態では、図 2 0に示されるように、インクノズルの個数が 6 4個の例について説明した。本発明では、対向電極と振動板（共通電極）との間の充放電にて駆動される構成としているので、インクジエツトへヅドの駆動にて消費される電力はごく僅かであり、多ノズルにてインクジエツトへッドを構成した場合でも、ヘッド全体で消費する電力は僅かであり、低消費電力が実現できるといった更なる効果を有する。例えば、インクジヱットへッドを構成するノズル数が 1 0 0 0ノズルとなる場合には、 1 0 0 0のノズルを列状に配置し、インクノズルと同数のインク室もまた同様に 1列にそれそれ区画形成する。前述の補助電極もまた同様に 1列に配置する。このように構成することにより、ライン状のィンクジエツトへッドを得ることが可能となる。本発明によれば、このようなライン状のィンクジェットへッドを構成した場合でも、補助電極を駆動するための配線数は少なくて済み、前述の実施形態にて示した効果に加えて、更に、低消費電力で、小型のライン状のィンクジエツトへッドを実現することができる。実施形態 6 - 図 3 4は上述の実施形態のインクジエツトヘッド 1が搭載されたプリン夕 3 0 0の斜視図である。このプリン夕 3 0 0においては上述の実施形態のィンクジェットへッド 1の利点を備えたプリン夕が実現されている。

Claims

請求の範囲

1 . インクを吐出する複数のインクノズルと、前記インクノズルの各々に連通している複数のィンク室と、この各ィンク室にィンクを供給するィンク供給路と、前記インク室を形成している周壁に形成され、弾性変位可能な振動板と、前記振動板に対して隙間を設けて配置された対向電極とを備え、前記対向電極と前記振動板間の充放電を行うことにより、前記ィンクノズルからインク滴を吐出させるインクジエツトへッドにおいて、

前記対向電極は、それそれ独立して 1つの前記振動板との間で充放電可能な複数の電極から構成され、そして、該複数の電極の内の少なくとも 1つの電極は他の振動板に対して形成されている電極と電気的に接続されている、インクジエツ卜へヅド。

2 . 前記対向電極は、印字パターンに応じて選択的に充放電される主電極と、前記ィンクノズル側に形成された補助電極であって、且つ他の振動板に対して形成された補助電極と電気的に接続して形成された補助電極とを有する、請求項 1記載のインクジエツトへッド。

3 . 前記主電極と前記振動板との第 1の間隙と、前記補助電極と前記振動板との第 2の間隙とを異ならせた、請求項 2記載のィンクジヱットへッド。

4 . 前記第 1の間隙は前記第 2の間隙よりも大きいように設定した、請求項 3記載のインクジエツトへッド。

5 . 前記主電極は振動板に対応してそれぞれ設けられ、前記補助電極は、ィノズル側に複数の前記振動板に共通して対向するように設けられた第 1の補助電極と、前記主電極と前記第 1の補助電極との間に複数の前記振動板に共通して設けられた 1又は複数の第 2の補助電極とを備えた、請求項 2記載のインクジエツ卜へッド。

6 . 前記主電極及び補助電極は、前記振動板と対向して配置された I T Oから形成された対向部と、該対向部に導通しているリード部とを有し、少なくとも前記補助電極の前記リード部は金属から形成されている、請求項 2記載のィンクジェヅ卜へッド。

7 . 前記金属は、クロム又はチタンの上に形成された金から構成される、請求項 6記載のィンクジェットヘッド。

8 . 前記振動板は共通電極として構成され、そして、前記対向電極の各電極と前記共通電極とで構成される各回路の時定数は、ィンク流路の固有振動周期に対して十分小さい、請求項 2記載のィンクジェットヘッド。

9 . 前記主電極は振動板に対応してそれぞれ設けられ、前記補助電極は前記インクノズル側に所定数の振動板に共通して対向するように設けられ、所定数の主電極と前記補助電極とをユニットとし、該ユニットが複数配置された、請求項 2記載のィンクジェットヘッド。

1 0 . 前記ユニットは、隣接する 2組のユニットがその境界線を基準として対称となるように配置される、請求項 9記載のインクジエツトヘッド。

1 1 . インクを吐出する複数のインクノズルと、前記インクノズルの各々に連通している複数のィンク室と、この各ィンク室にィンクを供給するインク供給路と、前記インク室を形成している周壁に形成され、弾性変位可能な振動板と、前記振動板に対して隙間を設けて配置された対向電極とを備え、前記対向電極と前記振動板間の充放電を行うことにより、前記インクノズルからインク滴を吐出させるインクジエツトへッドを有するインクジエツトプリン夕において、

前記対向電極は、それぞれ独立して 1つの前記振動板との間で充放電可能な複数の電極から構成され、そして、該複数の電極の内の少なくとも 1つの電極は他の振動板に対して形成されている電極と電気的に接続されている、ィンクジヱットプリン夕。

1 2 . 前記対向電極は、印字パターンに応じて選択的に充放電される主電極と、前記インクノズル側に形成された補助電極であって、且つ他の振動板に対して形成された補助電極と電気的に接続して形成された補助電極とを有する、請求項 1 1記載のィンクジエツトプリン夕。

1 3 . 前記ィンクノズルからインク滴を吐出させる為に前記主電極と前記振動板とに充放電させる主電極駆動回路と、

前記ィンクノズルのィンクを振動させる為に、前記補助電極と前記振動板とに所定周期若しくは所望時期に充放電させる補助電極駆動回路と

を有する、請求項 1 2記載のインクジエツトプリン夕。

1 4 . 前記インクノズルからインク滴を吐出させる為に前記主電極と前記振動板とに充放電させる主電極駆動回路と、

前記ィンクノズルから吐出されたィンクを前記インク室に残留するィンクから分離させるために、前記主電極が放電されてから所定時間後に前記補助電極と前記振動板とに充放電させる補助電極駆動回路と

を有する、請求項 1 2記載のインクジエツトプリン夕。

1 5 . インクを吐出する複数のインクノズルと、前記インクノズルの各々に連通している複数のィンク室と、この各インク室にインクを供給するインク供給路と、前記インク室を形成している周壁に形成され、弾性変位可能な振動板と、前記振動板に対して隙間を設けて配置された対向電極とを備え、前記対向電極と前記振動板間の充放電を行うことにより、前記ィンクノズルからインク滴を吐出させるインクジエツトへッドを有するィンクジェットへッドの駆動方法において、前記対向電極は、それぞれ独立して 1つの前記振動板との間で充放電可能な複数の電極から構成され、そして、該複数の電極の内の少なくとも 1つの電極は他の振動板に対して形成されている電極と電気的に接続されて、前記各対向電極内の電極と振動板との間の充放電を適宜行って前記インク室からインク滴を吐出させる工程を有するインクジエツトへッドの駆動方法。

1 6 . 前記各対向電極は、印字パターンに応じて選択的に充放電される主電極と、前記ィンクノズル側に形成された補助電極であって、且つ他の振動板に対して形成された補助電極と電気的に接続して形成された補助電極とを有し、そして、前記主電極と前記振動板との間の充放電により前記インクノズルからインク滴を吐出させる工程と、前記補助電極と前記振動板との充放電により前記ィンクノズルのィンクを振動させる工程とを有する、請求項 1 5記載のィンクジヱットへヅドの駆動方法。

1 7 . 前記各対向電極は、印字パターンに応じて選択的に充放電される主電極と、前記インクノズル側に形成された補助電極であって、且つ他の振動板に対して形成された補助電極と電気的に接続して形成された補助電極とを有し、そして、前記主電極と前記振動板との間の充放電により前記ィンクノズルからインク滴を吐出させる工程と、前記補助電極と前記振動板との間の充放電により前記ィンクノズルから吐出したィンク滴を前記インク室に残留するィンクから分離させる工程とを有する、請求項 1 5記載のインクジエツトへッドの駆動方法。

1 8 . 前記主電極と前記振動板との間の充放電により前記ィンクノズルからィンク滴を吐出させる工程において、先に吐出されたインク滴を、その直後にインク滴を吐出する際に前記インク室に残留するインクから分離させる、請求項 1 7記載のインクジエツトへッドの駆動方法。

1 9 . 前記主電極は振動板に対応してそれぞれ設けられ、前記補助電極は、インクノズル側に複数の前記振動板に共通して対向するように設けられた第 1の補助電極と、前記主電極と前記第 1の補助電極との間に複数の前記振動板に共通して設けられた 1又は複数の第 2の補助電極とを備え、前記主電極及び前記補助電極は適宜組み合わされて駆動され、前記ィンクノズルからィンク滴を吐出させる、請求項 1 5記載のィンクジヱヅトヘッドの駆動方法。