JP4583888B2 - 液滴吐出ヘッド、ヘッド駆動装置、液体カートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は液滴吐出ヘッド、ヘッド駆動装置、液体カートリッジ及び画像形成装置に関する。

例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合装置、プロッタ等の画像形成装置として用いるインクジェット記録装置として、記録液（インク）の液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室（吐出室、圧力室、加圧液室、インク流路とも称される）と、この液室の壁面を形成する振動板と、この振動板に空隙（ギャップ）を介して対向する電極とを備え、振動板を静電力で変形させてその機械的復元力で液室内の記録液に圧力を作用させ、ノズルから液滴を吐出させる静電型液滴吐出ヘッドを備えたものがある。

このような静電型液滴吐出ヘッドにおいては、静電力が振動板電極−固定電極間の実効ギャップ長の２乗に反比例して増加するのに対し、振動板の復元力はその変位量のほぼ１乗に比例することから、微小ギャップ領域での大きな静電力を利用し、効率的な液滴吐出を行うために、振動板を固定電極側（固定電極や固定電極に設けたストッパ部）に当接させる（両者間に絶縁膜などが器財することは当然である。）当接駆動方式で滴吐出を行なうようにしている。
特開平７−２１４７６９号公報 特開２００１−２６０３４６号公報 特開２００１−２８７３５７号公報

このような当接駆動方式による駆動を行なった場合、振動板の変位量はギャップ長によって決まるため、所望の液滴吐出速度を維持したまま、１回に吐出させる液滴吐出量を変えることは困難である。つまり、吐出量だけであれば、駆動電圧やパルス幅である程度変えることが可能であるが、その場合、液滴吐出速度が大きく変わってしまうことになり、また、駆動電圧を変える駆動方法はコスト高になるというデメリットもある。

そこで、特許文献４に記載されているように、液滴吐出ヘッドの振動板と電極との間に形成する空隙（ギャップ）を、例えば、大きな隙間、中間の隙間及び小さな隙間というように階段状に分離して形成し、駆動電圧の大きさにより液滴吐出量の制御を行う方法が知られている。
特開平９−３９２３５号公報

また、特許文献５に記載されているように、液滴吐出ヘッドの振動板の幅又は厚さを領域で変えることで、変位特性の異なる複数の振動領域を形成し、駆動電圧の大きさにより液滴吐出量の制御を行う方法が知られている。
特開２００１−１００３６号公報

さらに、特許文献６、７などには、吐出させた液滴を飛翔中に合体させることにより、結果的に着弾位置での滴量を変える方法が記載されている。
特開２００２−９６４８８号公報 特開２００２−１１３８６３号公報

また、特許文献８ないし１０に記載されているように、液滴吐出ヘッドの１ノズル当りの固定電極を複数にしたものも知られている。
特開平８−７２２４０号公報 特開平１１−３０９８５５公報 特開２０００−１５８０１号公報

しかしながら、特許文献４、５に記載されている液滴吐出ヘッドにあっては、駆動電圧を多値にしなければならないため駆動回路が複雑になり、また、大滴を飛ばす時に高い電圧が必要になる、ことから駆動回路のコストが高くなるという課題がある。

また、特許文献６、７に記載されている液滴吐出ヘッドの駆動方法にあっては、例えば数倍といった比較的広い範囲にわたる吐出量制御が可能となるが、一方、吐出量を制御できるのが、１回の吐出量の概ね整数倍に限られること、最終的な１滴を作るために複数滴の吐出が必要なため駆動周波数がその分低くなるという課題がある。

さらに、特許文献８ないし１０に記載されている液滴吐出ヘッドにあっては、ノズルごとのきめ細かい液滴吐出量制御は可能となるものの、電極数が増えるので、ドライバＩＣなどの駆動回路のコストが増加する。例えば、各ノズル３個の電極を有する場合、ドライバＩＣのチャンネル数も３倍必要となり、ドライバＩＣのコストも３倍になる。また、電極取り出し数も３倍になるため、その実装コストも増加することになるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で滴吐出量を可変することができる液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドを一体化した液体カートリッジ、この液滴吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動装置、これらの液滴吐出ヘッドとヘッド駆動装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、各個別電極に対応して独立して電圧を印加可能な複数の共通電極を設けた構成とした。

本発明に係るヘッド駆動装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッドの複数の共通電極に対して印加する駆動電圧を異ならせることで液滴の吐出量を変化させる手段を備えている構成とした。

ここで、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、最大吐出量の液滴を吐出させるときの個別電極との最大電位差が小さくなる駆動電圧を印加すること、或いは、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、個別電極に対して印加する駆動電圧と同極性で電圧値が小さな駆動電圧を印加する手段を備えていること、若しくは、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、個別電極に印加する駆動電圧と同極性で印加幅が同じか又は広く、かつ、電圧値の小さな駆動電圧を印加すること、又は、最大吐出量の液滴を吐出させるとき、複数の共通電極の全てに対し、個別電極に印加する駆動電圧と逆極性の駆動電圧を印加し、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に駆動電圧を印加しないことが好ましい。

また、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるときの共通電極−個別電極間の最大電位差が、振動板が固定電極側に当接するときの当接電圧よりも小さいことが好ましい。

本発明に係るヘッド駆動装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動装置であって、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、複数の共通電極の複数領域で、個別電極との最大電位差が、振動板が固定電極側に当接するときの当接電圧以上となる駆動電圧を印加し、振動板が固定電極側に当接した後、複数領域の内の一部の領域では個別電極と共通電極の電位を等しくするとともに、残りの領域では個別電極と共通電極の電位差を振動板が固定電極側から離れない電位以上に保持し、一部の領域では振動板の復元によって液滴吐出を行なわせるとともに、残りの領域では振動板を固定電極側に当接させた状態に維持する駆動電圧を印加する手段を備えている構成とした。

ここで、一部の領域で振動板の復元によって液滴吐出を行わせた後、液室内が負圧になっているときに残りの領域の振動板も固定電極側から復元させる駆動電圧を印加することが好ましい。

本発明に係る液体カートリッジは、液滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに記録液を供給するインクタンクを一体化したものである。

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッド又は液体カートリッジと本発明に係るヘッド駆動装置を備えたものである。

本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、各個別電極に対応して独立して電圧を印加可能な複数の共通電極を設けた構成としたので、各共通電極毎に独立して駆動電圧を印加することで液滴の吐出量を可変することができ、取出し電極数を大幅に増加することなく滴吐出量を変化させることができるようになる。

本発明に係るヘッド駆動装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドの複数の共通電極に対して印加する駆動電圧を異ならせることで液滴の吐出量を変化させる手段を備えている構成としたので、駆動回路のチャンネル数が増加することなく滴吐出量を変化させることができる。

本発明に係るヘッド駆動装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動装置であって、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、複数の共通電極の複数領域で、個別電極との最大電位差が、振動板が固定電極側に当接するときの当接電圧以上となる駆動電圧を印加し、振動板が固定電極側に当接した後、複数領域の内の一部の領域では個別電極と共通電極の電位を等しくするとともに、残りの領域では個別電極と共通電極の電位差を振動板が固定電極側から離れない電位以上に保持し、一部の領域では振動板の復元によって液滴吐出を行なわせるとともに、残りの領域では振動板を固定電極側に当接させた状態に維持する駆動電圧を印加する手段を備えている構成としたので、駆動回路のチャンネル数が増加することなく滴吐出量を変化させることができるとともに、小滴吐出時の高速駆動が可能になる。。

本発明に係る液体カートリッジによれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに液体を供給する液体タンクを一体化したので、簡単な構成で滴吐出量を可変できる液体カートリッジ（液体タンク一体型ヘッド）を得ることができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッド又は液体カートリッジと本発明に係るヘッド駆動装置を備えているので、階調記録を行なうことができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
先ず、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第１実施形態について図１ないし図７を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの分解斜視図、図２は同ヘッドをノズル板側から見た透過状態で示す平面説明図、図３は図２の各部のパターンを抜き出した平面説明図、図４は図２のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図、図５は図２のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図、図６は図２のＹ１−Ｙ１線に沿う断面説明図、図７は図２のＹ２−Ｙ２線に沿う断面説明図である。

このインクジェットヘッドは、基板の面部に設けたノズル孔から液滴を吐出させるサイドシュータタイプのものであり、第１の基板であるアクチュエータ基板１と第２の基板である流路基板（液室基板）２と第３の基板であるノズル基板３を順次積層して構成し、これら３枚の基板１、２、３を接合することで、液滴を吐出するノズル４がノズル連通路５を介して連通する液室（吐出室）６、液室６に液体（インク）を供給するための流体抵抗部７及び共通液室１０を形成している。各液室６は液室間隔壁９で仕切られている。

アクチュエータ基板１は、液室６の一部の壁面を形成する振動板領域（変形可能領域）１２Ａを形成する振動板１２と、この振動板１２の振動板領域１２Ａに犠牲層エッチングによって形成したギャップ（空隙）１３を介して対向する固定電極である対向電極１４を備え、これらの振動板１２と対向電極１４によって各液室６に対応する圧力発生手段である静電型アクチュエータを構成している。

そして、このアクチュエータ基板１にはヘッドの背面側外部から共通液室１０に対して記録液であるインクを供給するための液体供給口１５を形成している。

ここで、このアクチュエータ基板１は、図４ないし図７に示すように、例えば結晶面方位（１１０）のシリコン基板２１上に絶縁膜２２を介して電極形成層２４を成膜してパターニングすることで個別電極となる対向電極１４を形成し、この個別電極（対向電極）１４上に絶縁膜２５を形成し、更に、絶縁膜２５上にギャップ（空隙）１３を形成するための犠牲層２７を形成し、振動板１２を構成する絶縁膜２８、振動板電極層３０、振動板保護用としての応力調整膜３１、振動板割れ防止膜３２を順次積層形成している。

振動板１２には振動板割れ防止膜３２を形成する前に、犠牲層２７に通じる犠牲層除去孔２９を形成して、この犠牲層除去孔２９を介して犠牲層２７を除去する犠牲層エッチングを行なうことで対向電極１４に対応するギャップ（空隙）１３を形成し、その後振動板割れ防止膜３２を成膜することで犠牲層除去孔２９を封止している。

具体的には、例えば、結晶面方位（１１０）のシリコン基板２１上に絶縁膜２２として熱酸化膜（酸化シリコン膜）を形成し、この絶縁膜２２（熱酸化膜）上にＬＰ−ＣＶＤによってポリシリコン膜を成膜してリンドープを行なってエッチング可能な電極形成層２４（リンドープポリシリコン膜）を形成し、この電極形成層２４にリソエッチによって分離溝２４ａを形成することで各ノズルに対応した各個別電極（対向電極）１４に分割する。その後、絶縁膜２５としてＨＴＯ膜をＳｉＨ₄＋Ｎ₂Ｏガスを用いたＬＰ−ＣＶＤにより成膜する。

そして、絶縁膜２５上に空隙（ギャップ）１３を形成するための犠牲層２７としてポリシリコン膜を形成し、さらに上記と同じ方法で振動板１２側の絶縁膜２８としてＨＴＯ膜を形成し、更に、絶縁膜２８上にＬＰ−ＣＶＤによってリンドープポリシリコンからなる振動板電極層３０を形成し、後に詳述するように、この振動板電極層３０を分離溝４０などで複数の共通電極３０Ａ、３０Ｂに分割した後、この振動板電極層３０上に振動板の剛性調整用としての応力調整膜３１として窒化シリコン膜をＬＰ−ＣＶＤにより成膜する。

次いで、これらの順次積層した絶縁膜２８、振動板電極層３０、応力調整膜３１を貫通する犠牲層除去孔２９を形成し、この犠牲層除去孔２９を介して犠牲層２７を除去することによりギャップ（空隙）１３の形成を行った後、振動板割れ防止膜３２としてＨＴＯ膜を上記と同じ方法により成膜し、同時に犠牲層除去孔２９をこの振動板割れ防止膜３２で封止する。

なお、振動板１２を、窒化シリコン膜（応力調整膜）３１と、ポリシリコン膜（振動板電極層）３０と、酸化シリコン膜（絶縁膜）２８とによる３層構成で形成されている場合、振動板１２は割れやすいが、上記のとおり、これに加えて、振動板割れ防止膜３２としての酸化シリコン膜（ＨＴＯ膜）を形成して４層構成にすることにより、振動板１２が割れにくくなることが、実験的に確認された。

このアクチュエータ基板１の上に接合する流路基板２は、例えば、結晶面方位（１１０）のシリコン基板に、液室（吐出室）６と、各々の液室６に流体抵抗部７を介して連通する共通液室１０を設けている。さらに、流路基板２の表面には、図示しない部材の液体接触面の耐液性を高めるための酸化シリコン膜を熱酸化により形成している。

流路基板２の上に接合するノズル基板３は、例えば、ポリイミドフィルムを用い、ノズル連通路５を介して各液室に連通するノズル４をレーザー加工で形成している。

なお、図２において、便宜上、ノズル４は２ノズル分のみ図示しているが、実際にはそれ以上の数のノズルが並んでいる。また、犠牲層除去孔２９も液室６の１壁面当たり５個しか描いていないが、この数に限るものではない。以下の図でも同様である。

次に、この液滴吐出ヘッドにおける電極構成について説明する。この液滴吐出ヘッドでは、振動板１２側をすべてのノズルに対応する共通電極とし、対向電極１４側を個々のノズルに対応して分割した個別電極としている。

そこで、振動板１２に設ける振動板電極層３０で形成する共通電極は、振動板電極層３０を分離溝４０によって分離することで、複数（ここでは２つ）の第１、第２の共通電極３０Ａ、３０Ｂに分割して設け（図２及び図３（ｅ）も参照）駆動電圧を独立して印加可能にしている。これらの第１、第２の共通電極３０Ａ、３０Ｂの幅（液室長手方向の幅）は、同じにすることも、異ならせることもできるが、この例では、第１の共通電極３０Ａの幅を第２の共通電極３０Ｂの幅よりも広く形成している。

そして、個別電極である対向電極１４にはそれぞれ電極接続部１６を介して外面に設けた電極取出しパッド１７を接続し、また、第１、第２の共通電極３０Ａ、３０Ｂには、駆動電圧を独立して印加するために、それぞれ電極接続部１８を介して外面に設けた電極取出しパッド１９Ａ、１９Ｂに接続している。

したがって、第１、第２の共通電極３０Ａ，３０Ｂに選択的に駆動電圧を印加し、或いは、印加する駆動電圧を異ならせることによって、個別電極である対向電極１４との間で静電力を生じる領域を異ならせることができ、これによって振動板１２の振動板領域１２Ａのうちの変形する領域を異ならせることができるので、吐出する液滴量を可変することができるようになる。なお、この液滴吐出ヘッドに対するヘッド駆動装置について後述する。

このように、この液滴吐出ヘッドでは複数の共通電極を設けて各共通電極毎に独立して駆動電圧を印加することできるので、取出し電極数やドライバＩＣ（駆動回路）のチャンネル数を大幅に増加することなく、液滴吐出量を可変することができるようになる。

次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第２実施形態について図８及び９をも参照して説明する。なお、図８は図６と同様な断面説明図、図９は図７と同様な断面説明図である。

本実施形態では、空隙１３内に空隙１３を第1の共通電極３０Ａに対応する空隙部１３Ａと、第２の共通電極３０Ｂに対応する空隙部１３Ｂに分ける隔壁部４１を形成している。これにより、振動板１２の各個別電極（対向電極）１４に対向する変形可能な振動板領域１２Ａは、空隙部１３Ａを介して個別電極１４に対向する第１の振動領域１２Ａ１と、空隙部１３Ｂを介して個別電極１４に対向する第２の振動領域１２Ａ２とに完全に分離される。

なお、隔壁部４１は、前述した第１実施形態の製造工程で説明した犠牲層２７としてのポリシリコン膜に空隙１３を空隙部１３Ａと空隙部１３Ｂに分ける分離溝を形成して、この分離溝内もＨＴＯからなる絶縁膜２８で埋め込むことによって形成することができる。

このように、振動板１２の振動板領域１２Ａを、隔壁部４１を設けることで第１、第２の振動板領域１２Ａ１、１２Ａ２に分離することによって、第１、第２の振動板領域１２Ａ１、１２Ａ２の一方の振動板領域だけを変形させる場合に振動板１２自体を介して他方の振動板領域に影響が及ぶことを防止できる。

なお、上記各実施形態では、振動板側を共通電極とし、対向電極側を個別電極とする構成で説明しているが、対向電極側を共通電極とし、振動板側を個別電極とする構成でも同様に適用することができる。

次に、本発明に係る液体カートリッジについて図１０を参照して説明する。
この液体カートリッジ一体型ヘッド９０は、ノズル孔９１等を有する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッド９２と、このインクジェットヘッド９２に対して記録液（インク）を供給するインクタンク（液体タンク）９３とを一体化したものである。

このように、本発明に係る液滴吐出ヘッドに記録液（インク）を供給するインクタンク（液体タンク）を一体化することにより、簡単な構成で液滴吐出量を可変することができる液体カートリッジ（インクタンク一体型ヘッド）を得ることができる。

次に、本発明に係る液滴吐出ヘッド及びこの液滴吐出ヘッドを駆動する本発明に係るヘッド駆動装置を備えた本発明に係る画像形成装置の一例について図１１及び図１２を参照して説明する。なお、図１１は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図１２は同装置の要部平面説明図である。

この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１０１とガイドレール１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ１０４で駆動プーリ１０６Ａと従動プーリ１０６Ｂ間に架け渡したタイミングベルト１０５を介して図１２で矢示方向（主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ１０３には、例えば、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の記録液の液滴（インク滴）を吐出する独立した４個の液体吐出ヘッド１０７ｋ、１０７ｃ、１０７ｍ、１０７ｙで構成した記録ヘッド１０７を主走査方向に沿う方向に配置し、液滴吐出方向を下方に向けて装着している。なお、ここでは独立した液体吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する１又は複数のヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。

記録ヘッド１０７を構成する液体吐出ヘッドとしては、加圧液室内のインクを加圧する圧力発生手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて記録液の膜沸騰を利用するいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のもの、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータなどを使用できる。

キャリッジ１０３には、記録ヘッド１０７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１０８を搭載している。このサブタンク１０８にはインク供給チューブ１０９を介して図示しないメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。

一方、給紙カセット１１０などの用紙積載部（圧板）１１１上に積載した被記録媒体（用紙）１１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１１から用紙１１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）１１３及び給紙ローラ１１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１１４を備え、この分離パッド１１４は給紙ローラ１１３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙１１２を記録ヘッド１０７の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１２１と、給紙部からガイド１１５を介して送られる用紙１１２を搬送ベルト１２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２２と、略鉛直上方に送られる用紙１１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせるための搬送ガイド１２３と、押さえ部材１２４で搬送ベルト１２１側に付勢された先端加圧コロ１２５とを備えている。また、搬送ベルト１２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１２６を備えている。

ここで、搬送ベルト１２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８との間に掛け渡されて、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ１２７が回転されることで、図２のベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト１２１の裏面側には記録ヘッド１０７による画像形成領域に対応してガイド部材１２９を配置している。

また、図２に示すように、搬送ローラ１２７の軸には、スリット円板１３４を取り付け、このスリット円板１３４のスリットを検知するセンサ１３５を設けて、これらのスリット円板１３４及びセンサ１３５によってエンコーダ１３６を構成している。

帯電ローラ１２６は、搬送ベルト１２１の表層に接触し、搬送ベルト１２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。

また、キャリッジ１０３の前方側には、図１に示すように、スリットを形成したエンコーダスケール１４２を設け、キャリッジ１０３の前面側にはエンコーダスケール１４２のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１４３を設け、これらによって、キャリッジ１０３の主走査方向位置を検知するためのエンコーダ１４４を構成している。

さらに、記録ヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離するための分離部と、排紙ローラ１５２及び排紙コロ１５３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１５４とを備えている。

また、背部には両面給紙ユニット１５５が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１５５は搬送ベルト１２１の逆方向回転で戻される用紙１１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。

さらに、図１２に示すように、キャリッジ１０３の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド１０７のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構１５６を配置している。

この維持回復機１５６は、記録ヘッド１０７の各ノズル面をキャピングするための各キャップ１５７と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード１５８と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行なうときの液滴を受ける空吐出受け１５９などを備えている。

このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１１２はガイド１１５で案内され、搬送ベルト１２１とカウンタローラ１２２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５で搬送ベルト１２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ１２６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト１２１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト１２１上に用紙１１２が給送されると、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電力で吸着され、搬送ベルト１２１の周回移動によって用紙１１２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ１０３を往路及び復路方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０７を駆動することにより、停止している用紙１１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１１２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１１２を排紙トレイ５４に排紙する。

また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト１２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１１２を両面給紙ユニット１５５内に送り込み、用紙１１２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル１２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ１５４に排紙する

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１０３は維持回復機構１５５側に移動されて、キャップ１５７で記録ヘッド１０７のノズル面がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ１５７で記録ヘッド１０７をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド１０７のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード１５８でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド１０７の安定した吐出性能を維持する。

次に、この画像形成装置の本発明に係るヘッド駆動装置を含む制御部の概要について図１３を参照して説明する。なお、同図は同制御部の全体ブロック説明図である。
この制御部２００は、装置全体の制御を司るＣＰＵ２０１と、ＣＰＵ２０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ２０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ２０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）２０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ２０５とを備えている。

また、この制御部２００は、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置（あるいはデータ処理装置）であるホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ２０６と、記録ヘッド１０７を駆動するための駆動波形を生成する駆動波形生成部２０７と、本発明に係る液滴吐出ヘッドである記録ヘッド１０７を駆動制御するヘッドドライバ２０８と、主走査モータ１０４駆動するための主走査モータ駆動部２１１と、副走査モータ１３１を駆動するための副走査モータ駆動部２１３と、帯電ローラ１２６に対してＡＣバイアス電圧を供給するＡＣバイアス供給部１１４と、環境温度及び／又は環境湿度を検出する環境センサ２１８、図示しない各種センサからの検知信号を入力するためのＩ／Ｏ２１６などを備えている。

また、この制御部２００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル２１７が接続されている。

ここで、制御部２００は、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの画像データを含む印刷データ（印字データ）等をケーブル或いはネットを介してＩ／Ｆ２０６で受信する。

そして、ＣＰＵ２０１は、Ｉ／Ｆ２０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ２０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッドドライバ２０８に画像データを転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えばＲＯＭ２０２にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしても良い。

駆動波形生成部２０７は、駆動信号のパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器等で構成され、１又は複数の駆動信号で構成される駆動波形をヘッドドライバ２０８に対して出力する。

ヘッドドライバ２０８は、シリアルに入力される記録ヘッド１０７の１行分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）に基づいて駆動波形生成部２０７から与えられる駆動波形を構成する駆動信号を選択的に記録ヘッド１０７の共通電極及び個別電極間に印加して記録ヘッド１０７を駆動する。

これらの駆動波形生成部２０７及びヘッドドライバ２０８によって本発明に係る液滴吐出ヘッドである記録ヘッド１０７の各静電型アクチュエータの共通電極及び個別電極に対して駆動電圧を印加し、このとき複数の共通電極に対して異なる電圧を印加する手段を備えている本発明に係るヘッド駆動装置を構成している。

そこで、このヘッド駆動装置によるヘッド駆動電圧の印加について図１４以降を参照して説明する。なお、以下では、液滴を吐出させるノズルを「吐出ノズル」、液滴を吐出させないノズルを「非吐出ノズル」と称する。また、「共通電極３０Ａ」を「共通電極１」、「共通電極３０Ｂ」を「共通電極２」と称し、「共通電極３０Ａ（共通電極１）の部分の振動板領域１２Ａ」を「振動板領域１」、「共通電極３０Ｂ（共通電極２）の部分の振動板領域１２Ａ」す「振動板領域２」と称する。

まず、静電アクチュエータの変位量と電圧特性の関係について図１４を参照して説明する。静電アクチュエータでは、初期状態（振動板電極−固定電極間の電位差０の状態）から電圧を増加していくと、当初は電圧増加に応じて徐々に（連続的に）振動板変位が増加していく。この時点では、静電力と振動板の反発力は釣り合っている。更に電圧を増加していくと、ある電圧Ｖｔｈ１において、（その直前では、振動板−固定電極間に初期状態の２／３程度の実効ギャップ長がある状態から）振動板が固定電極側に一気に引き寄せられて、振動板が固定電極側（実際には絶縁膜やストッパなどの表面）に当接する。このような現象は、電圧を増加させたとき、振動板の反発力は概ね変位量に比例して増加するのに対し、静電力は実効ギャップ長の２乗に反比例して、急激に増加することによる。この振動板が固定電極側に当接する時の電圧Ｖｔｈ１を「当接電圧Ｖｔｈ１」という。

一方、実効ギャップ長と最大変位量（絶縁膜厚、ストッパ高さによる）の設計にもよるが、振動板が固定電極側に当接している状態から電圧を下げていった場合、実効ギャップ長が極めて小さく、より大きな静電力が働いていることから、当接電圧Ｖｔｈ１直下では振動板は固定電極側から離れず、更にある程度電圧を下げて電圧Ｖｔｈ２（Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ１）になった時に振動板は固定電極側から離れる。この当接状態にある振動板が固定電極側から離間するときの電圧Ｖｔｈ２を「離間電圧Ｖｔｈ２」と称する。

そこで、ヘッド駆動装置の第１実施形態について図１５を参照して説明する。なお、同図は表形式で示しているので各欄を示すときは（ａ）〜（ｌ）欄というようにいう（以下、図１９まで同じ）。

〈大滴吐出時〉
このときには、（ａ）、（ｂ）欄に示すように、共通電極１及び共通電極２はいずれも基準電圧（０Ｖ）に固定しておき、個別電極については、液滴を吐出させる吐出ノズルについては、（ａ）欄に示すように当接電圧Ｖｔｈ１よりも大きいパルス電圧Ｖａ（なお、電圧値も「Ｖａ」とする。Ｖａ＞Ｖｔｈ１）を印加し、非吐出ノズルについては、（ｂ）欄に示すようにパルス電圧を印加しない（基準電圧：０Ｖのままにしておく）。

これにより、個別電極−共通電極１、２間の電位差は、吐出ノズルについては、（ｃ）欄に示すように、当接電圧Ｖｔｈ１よりも大きなパルス電圧となるので、（ｅ）欄に示すように、共通電極１に対応した振動板領域１及び共通電極２に対応した振動板領域２共に、振動板１２が大きく変形し固定電極側に当接する。その後、電位差が０Ｖに戻ると、振動板１２が元の位置に戻っていき、液滴が吐出される。このとき、例えば、特開２００２−１１３８６３号公報に記載されているように、効率の良く吐出させるために、液室内が正圧となっているタイミングで振動板を復元させるようにパルス幅を設定することが好ましい。

一方、非吐出ノズルでは、（ｄ）欄に示すように個別電極−共通電極１、２間の電位差は０Ｖのままであるので、（ｆ）欄に示すように振動板領域１、２は変形せず、液滴は吐出されない。

〈小滴吐出時〉
このときには、（ｇ）、（ｈ）欄に示すように、共通電極１は基準電圧（０Ｖ）に固定し、共通電極２には吐出ノズルの個別電極に印加する滴吐出用のパルス電圧Ｖａと同極性及び同位相で、電圧が１／２程度のパルス電圧Ｖｂ（Ｖｂ＜Ｖａ）を印加する。このパルス電圧Ｖｂのパルス幅（印加幅、印加時間幅）はパルス電圧Ｖａのパルス幅と同じとする。個別電極については、吐出ノズルでは（ｇ）欄に示すように大滴吐出時と同じパルス電圧Ｖａを印加し、非吐出ノズルでは（ｈ）欄に示すようにパルス電圧を印加しない（基準電圧：０Ｖにしておく）。

このとき、それぞれの電圧をあらかじめ適切に設定しておけば、吐出ノズルでは、（ｉ）欄に示すように個別電極−共通電極１間の電位差は当接電圧Ｖｔｈ１よりも大きくなり、個別電極−共通電極２間の電位差は当接電圧Ｖｔｈ１よりも小さく（Ｖａ−Ｖｂ＜Ｖｔｈ１）なる。これにより、（ｋ）欄に示すように、振動板領域１では、振動板１２が大きく変形し固定電極側に当接し、振動板領域２ではわずかに変形するのみである。その後、電位差が０Ｖに戻ると、振動板１２が元の位置に戻っていき、液滴吐出する。このとき、振動板１２が変形→復元するのは、ほとんど振動板領域１のみなので、大滴吐出時に比べ小さな液滴が吐出する。

ここで、振動板領域２については、各種設計値・物性値（振動板剛性・振動板領域１と振動板領域２の面積比、加圧液室体積、ノズル・流体抵抗部の流体抵抗値、液滴粘度・弾性率等）によっては、静電力の影響よりも液室の圧力の影響を大きく受け、波線の様な動きをする場合もあるが、その影響を考慮し設計しておけば良い。

一方、非吐出ノズルでは、（ｌ）欄に示すように、振動板領域１では振動板１２の変形→復元はおきずに、振動板領域２でもわずかな変形→復元のみなので、液滴は吐出されない。

このような現象は、静電アクチュエータの前述した「振動板変位量−電圧特性」によるものである。すなわち、静電アクチュエータの「振動板変位量−電圧」特性は、図１４に示すように、小さな電圧では電圧変化に対し振動板の変位量はわずかに増加し始め、電圧が上がるにつれ徐々に傾きが大きくなり、ある当接電圧Ｖｔｈ１で変位量は一気に増加し、固定電極側に当接する特性による。

なお、ここでは、共通電極を２分割した場合について説明したが、３分割以上にした場合も同様である（以下の実施形態でも同様である）。また、前述した液滴吐出ヘッドの第１、第２実施形態の構成では、例えば、特開平７−２１４７６９号公報に開示されているように、振動板が固定電極側に当接したときに、電極間の絶縁膜に電荷が生じるが、パルスの極性を適宜変えることで、一定の特性を得ることが可能である。さらに、逆極性の場合の図示は省略したが、図示した電圧を逆極性にするだけで、他は全く同様である。

このように、本発明に係る液滴吐出ヘッドの複数の共通電極に対して印加する駆動電圧を異ならせることで液滴の吐出量を変化させる手段を備えることで、駆動回路（ドライバ）のチャンネル数を大幅に増加することなく、簡単な構成で１回に吐出させる液滴吐出量を変化させることができる。

ここで、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、最大吐出量の液滴（大滴）を吐出させるときの個別電極との最大電位差が小さくなる駆動電圧を印加することで、一部の共通電極が対応する振動板領域を変形しない（滴吐出を伴わない変形を含む。以下同じである。）ので、小滴（小さい吐出量の液滴）を吐出させることができる。

また、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、個別電極に対して印加する駆動電圧と同極性で電圧値が小さな駆動電圧を印加することで、一部の共通電極が対応する振動板領域を変形しないので、小滴（小さい吐出量の液滴）を吐出させることができる。

さらに、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、個別電極に印加する駆動電圧と同極性で印加幅が同じで、かつ、電圧値の小さな駆動電圧を印加することで、一部の共通電極が対応する振動板領域を変形しないので、小滴（小さい吐出量の液滴）を吐出させることができる。

次に、ヘッド駆動装置の第２実施形態について図１６を参照して説明する。
〈大滴吐出時〉
このときに共通電極１、２及び個別電極に印加する電圧及びそれによるヘッドの動作は前記第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

〈小滴吐出時〉
このときには、（ｇ）、（ｈ）欄に示すように、共通電極１は基準電圧（０Ｖ）に固定し、共通電極２には吐出ノズルの個別電極に印加するパルス幅ＰＷ１のパルス電圧と同極性で電圧が１／２程度、かつ、パルス幅ＰＷ２が広い（ＰＷ２＞ＰＷ１）パルス電圧Ｖｃを印加する。個別電極については、吐出ノズルでは（ｇ）欄に示すように大滴吐出時と同じパルス電圧Ｖａを印加し、非吐出ノズルでは（ｈ）欄に示すようにパルス電圧を印加しない（基準電圧：０Ｖのままにしておく）。

このとき、吐出ノズルについて、それぞれの電圧をあらかじめ適切に設定しておけば、（ｉ）欄に示すように個別電極−共通電極１間の電位差は当接電圧Ｖｔｈ１を越える電位となり、共通電極２に印加するパルス電圧Ｖｃのパルス幅ＰＷ２が固定電極に印加するパルス電圧Ｖａのパルス幅ＰＷ１よりも広くても、（ｇ）欄に示すようなタイミング（パルス電圧Ｖｃが印加されている時間内にパルス電圧Ｖａが印加されるタイミング）であれば、個別電極−共通電極２間の電位差を、当接電圧Ｖｔｈ１よりも小さくすることができ、（ｋ）欄に示すように振動板領域１では振動板１２が大きく変形→復元し、振動板領域２では振動板１２がわずかに変形するのみであるので、小滴が吐出される。

また、非吐出ノズルについては、第１実施形態と同様に、振動板領域２の振動板１２がわずかに振動するのみなので、液滴吐出は行われない。

なお、構成によっては、残留電荷対策のために、正逆両極性のパルスを印加することもできる。

さらに、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、個別電極に印加する駆動電圧と同極性で印加幅が広く、かつ、電圧値の小さな駆動電圧を印加することで、一部の共通電極が対応する振動板領域を変形しないので、小滴（小さい吐出量の液滴）を吐出させることができる。

次に、ヘッド駆動の第３実施形態について図１７を参照して説明する。
〈大滴吐出時〉
このときに共通電極１、２及び個別電極に印加する電圧及びそれによるヘッドの動作は前記第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

〈小滴吐出時〉
このときには、（ｇ）、（ｈ）欄に示すように共通電極１は基準電圧（０Ｖ）に固定し、共通電極２には吐出ノズルの個別電極に印加するパルス電圧Ｖａと同極性で電圧が１／２程度の一定電圧Ｖｄを印加しておく。個別電極については、吐出ノズルでは（ｇ）欄に示すように大滴吐出時と同じパルス電圧Ｖａを印加し、非吐出ノズルでは（ｈ）欄に示すようにパルス電圧を印加しない（基準電圧：０Ｖのままにしておく）。

このとき、吐出ノズルについては、前述したと同様に、（ｉ）、（ｋ）欄に示すように、個別電極−共通電極１間の電位差＞Ｖｔｈ１となって、振動板領域１では振動板１２が大きく変形→復元し、個別電極−共通電極２間の電位差＜Ｖｔｈ１となって、振動板領域２では振動板１２がわずかに振動して、小滴が吐出される。

また、非吐出ノズルについては、（ｊ）、（ｌ）欄に示すように、個別電極−共通電極１間の電位差＝０Ｖのままで振動板領域１では振動板１２は変形せず、０＜個別電極−共通電極２の間の電位差（一定電圧Ｖｄ）＜Ｖｔｈ１となって、振動板領域２では振動板１２は動かない（わずかな変形したまま）ので、滴吐出は行なわれない。

このように、いずれかの共通電極に当接電圧ｖｔｈ１より低い一定電圧を印加することでも、小滴吐出を行うことができる。ただし、この場合は、パルスの極性が片極に限られるので、両極のパルスを印可することで残留電荷の影響を排除することができないので、例えば特開２００１−２６０３４６号公報や特開２００１−２８７３５７号公報のような、片極パルスの場合でも残留電荷が生じない構成とすることが好ましい。

次に、ヘッド駆動の第４実施形態について図１８を参照して説明する。
〈大滴吐出時〉
このときには、（ａ）、（ｂ）欄に示すように、共通電極１及び共通電極２ともに、吐出ノズルに対応する個別電極に印加するパルス電圧Ｖｅと逆極性で概ね等しい電圧のパルス電圧Ｖｆを印加する。この場合、パルス電圧Ｖｅ及びパルス電圧Ｖｆはそれぞれ当接電圧Ｖｔｈ１より小さく（Ｖｅ＜Ｖｔｈ１、Ｖｆ＜Ｖｔｈ１）、パルス電圧Ｖｅ及びパルス電圧Ｖｆの合計値は当接電圧Ｖｔｈ１よりも大きくなる（Ｖｅ＋Ｖｆ＞Ｖｔｈ１）ように設定する。非吐出ノズルでは、個別電極の電圧は基準電圧（０Ｖ）に固定されている。

このとき、吐出ノズルについては、（ｃ）、（ｅ）欄に示すように、個別電極−共通電極１間の電位差＞Ｖｔｈ１となって振動板領域１が大きく変形→復元し、同様に、個別電極−共通電極２間の電位差＞Ｖｔｈ１となって振動板領域２も大きく変形→復元するので、大滴が吐出される。

一方、非吐出ノズルについては、（ｄ）、（ｆ）欄に示すように、０＜個別電極−共通電極１間の電位差＜Ｖｔｈ１となって振動板領域１はわずかに振動し、同様に、０＜個別電極−共通電極２間の電位差＜Ｖｔｈ１となって振動板領域２はわずかに振動するだけ、液滴の吐出は行なわれない。

〈小滴吐出時〉
このときには、（ｇ）、（ｈ）欄に示すように、共通電極１には吐出ノズルに対応する個別電極に印加するパルス電圧Ｖｅと逆極性で概ね大きさが等しく立ち下がりタイミングが概ね同じパルス電圧Ｖｆを印加し、共通電極２は基準電圧（０Ｖ）に固定する。

このとき、吐出ノズルについては、（ｉ）、（ｋ）欄に示すように個別電極−共通電極１間の電位差＞Ｖｔｈ１となって振動板領域１が大きく変形→復元するが、０＜個別電極−共通電極２間の電位差＜Ｖｔｈ１となって振動板領域２はわずかに振動するだけであるので、小滴が吐出される。

一方、非吐出ノズルについては、（ｊ）、（ｌ）欄に示すように０＜個別電極−共通電極１間の電位差＜Ｖｔｈ１となって振動板領域１はわずかに振動するだけで、また、個別電極−共通電極２間の電位差＝０であるので振動板領域２は振動しないので、液滴の吐出は行なわれない。

このように、共通電極に個別電極と逆極性の電圧を印加した場合には、前記第１ないし第３実施形態と比べて、個別電極の電圧を概ね半分にすることが可能となるので、駆動回路等のコストを低減することができる。

次に、ヘッド駆動の第５実施形態について図１９を参照して説明する。
〈大滴吐出時〉
このときには、前記第４実施形態と同様であるので説明を省略する。

〈小滴吐出時〉
このときには、（ｇ）、（ｈ）欄に示すように共通電極１には吐出ノズルに対応する個別電極に印加するパルス電圧Ｖｅと逆極性で概ね大きさが等しく立ち下がりタイミングが概ね同じパルス電圧Ｖｇを印加する。共通電極２には吐出ノズルに対応する個別電極に印加するパルス電圧Ｖｅと逆極性で概ね等しい大きさで、かつ、立ち下がりタイミングがパルス電圧Ｖｅより遅いパルス電圧Ｖｉを印加する。

このときの各電圧を適切に設定することにより、吐出ノズルについては、（ｉ）欄に示すように個別電極−共通電極１間の電位差が当接電圧Ｖｔｈ１より大きくなるパルス電圧が印加されることにより、（ｋ）欄に示すように振動板領域１は変形→復元して、液滴が吐出される。

これに対して、（ｉ）欄に示すように個別電極−共通電極２間の電位差は、一旦当接電圧Ｖｔｈ１を越えた後、個別電極のパルス電圧Ｖｅが立ち下がった時点では、離間電圧Ｖｔｈ２と当接電圧Ｖｔｈ１の間の電圧（電圧値Ｖｇ）になり、その後、あるタイミングで０Ｖに戻る。このとき、前述した図１４に示したように、当接後に振動板が当接状態より非当接状態に戻るのは電位差が離間電圧Ｖｔｈ２より小さくなったタイミングであるので、振動板領域１に比べて所定のタイミングだけ遅れて振動板領域２の振動板が復元する。この場合、振動板領域１の復元により液滴が吐出した後、加圧液室の圧力が負圧になっているタイミングで振動板領域２の振動板を復元させることで、（ｋ）欄に示すように、振動板領域２の振動板の復元では液滴吐出が起こらないようにすることができる。つまり、振動板領域１のみの振動板の復元で液滴吐出させるので、小滴が吐出されることになる。

一方、非吐出ノズルについては、（ｊ）、（ｌ）欄に示すように、０＜個別電極−共通電極１間の電位差＜Ｖｔｈ１となって振動板領域１はわずかに振動するだけであり、また、０＜個別電極−共通電極２間の電位差＜Ｖｔｈ１となって振動板領域２もわずかに振動するだけであるので、液滴の吐出は行なわれない。

このように、小滴吐出時に振動板領域２の振動板を固定電極側に当接させた状態にしておくことで、流路系のコンプライアンスを小さくなるので、より早い駆動が可能となる。もちろん、その効果としては、振動板領域２が全体のコンプライアンスに占める割合によるので、各種設計値・物性値（振動板剛性・振動板領域１と振動板領域２の面積比、加圧液室体積、ノズル・流体抵抗部の流体抵抗値、液滴粘度・弾性率等）等によって駆動方式を選択すれば良い。

つまり、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、複数の共通電極の複数領域で、個別電極との最大電位差が、振動板が固定電極側に当接するときの当接電圧以上となる駆動電圧を印加し、振動板が固定電極側に当接した後、複数領域の内の一部の領域では個別電極と共通電極の電位を等しくするとともに、残りの領域では個別電極と共通電極の電位差を振動板が固定電極側から離れない電位以上に保持し、一部の領域では振動板の復元によって液滴吐出を行なわせるとともに、残りの領域では振動板を固定電極側に当接させた状態に維持する駆動電圧を印加することで、小滴吐出時に一部の振動板領域を固定電極側に当接させた状態にしておくことができ、流路系のコンプライアンスを小さくなるので、より応答性を向上するすることができる。

この場合、一部の領域で振動板の復元によって液滴吐出を行わせた後、液室内が負圧になっているときに残りの領域の振動板も固定電極側から復元させる駆動電圧を印加することで、残りの領域の振動板の復元による滴吐出が確実に行われないようにすることができる。

本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。 同ヘッドをノズル板側から見た透過状態で示す平面説明図である。 図２の各部のパターンを抜き出した平面説明図である。 図２のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図である。 図２のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図である。 図２のＹ１−Ｙ１線に沿う断面説明図である。 図２のＹ２−Ｙ２線に沿う断面説明図である。 本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドの図２のＹ１−Ｙ１線に沿う断面に相当する断面説明図である。 同Ｙ２−Ｙ２線に沿う断面に相当する断面説明図である。 本発明に係る液体カートリッジの斜視説明図である。 本発明に係る画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図である。 同装置の要部平面説明図である。 同装置の制御部の概要を示すブロック図である。 静電アクチュエータにおける振動板変位量−電圧特性の説明に供する説明図である。 本発明に係るヘッド駆動装置の第１実施形態における駆動電圧の印加方法の説明に供する説明図である。 本発明に係るヘッド駆動装置の第２実施形態における駆動電圧の印加方法の説明に供する説明図である。 本発明に係るヘッド駆動装置の第３実施形態における駆動電圧の印加方法の説明に供する説明図である。 本発明に係るヘッド駆動装置の第４実施形態における駆動電圧の印加方法の説明に供する説明図である。 本発明に係るヘッド駆動装置の第５実施形態における駆動電圧の印加方法の説明に供する説明図である。

符号の説明

１…アクチュエータ基板
２…流路基板
３…ノズル基板
４…ノズル孔
６…液室（吐出室）
１０…共通液室
１２…振動板
１２Ａ…振動板領域
１２Ａ１…第１共通電極に対応する振動板領域
１２Ａ２…第２共通電極に対応する振動板領域
１３…空隙
１４…固定電極（個別電極）
１５…液体供給口
３０…共通電極（振動板電極）
３０Ａ…第１共通電極
３０Ｂ…第２共通電極
９０…液体カートリッジ
２００…制御部

Claims (11)

1. 液滴を吐出する複数のノズルが連通する液室の少なくとも一つの壁面を形成し、少なくとも一部が振動板電極となっている振動板と、この振動板と空隙を介して対向する固定電極とを備え、前記振動板電極及び固定電極のいずれか一方を共通電極とし、他方を個別電極として、両電極間に電圧を印加して静電力で前記振動板を変形させることで前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、各個別電極に対応して独立して電圧を印加可能な複数の共通電極を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 請求項１に記載の液滴吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動装置において、前記複数の共通電極に対して印加する駆動電圧を異ならせることで前記液滴の吐出量を変化させる手段を備えていることを特徴とするヘッド駆動装置。
3. 請求項２に記載のヘッド駆動装置において、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、最大吐出量の液滴を吐出させるときの個別電極との最大電位差が小さくなる駆動電圧を印加することを特徴とするヘッド駆動装置。
4. 請求項２に記載のヘッド駆動装置において、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、個別電極に対して印加する駆動電圧と同極性で電圧値が小さな駆動電圧を印加することを特徴とするヘッド駆動装置。
5. 請求項２に記載のヘッド駆動装置において、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、個別電極に印加する駆動電圧と同極性で印加幅が同じか又は広く、かつ、電圧値の小さな駆動電圧を印加することを特徴とするヘッド駆動装置。
6. 請求項２に記載のヘッド駆動装置において、最大吐出量の液滴を吐出させるとき、複数の共通電極の全てに対し、個別電極に印加する駆動電圧と逆極性の駆動電圧を印加し、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に駆動電圧を印加しないことを特徴とするヘッド駆動装置。
7. 請求項２ないし６のいずれかに記載のヘッド駆動装置において、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるときの共通電極−個別電極間の最大電位差が、前記振動板が前記固定電極側に当接するときの当接電圧よりも小さいことを特徴とするヘッド駆動装置。
8. 請求項１に記載の液滴吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動装置において、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、前記複数の共通電極の複数領域で、前記個別電極との最大電位差が、前記振動板が前記固定電極側に当接するときの当接電圧以上となる駆動電圧を印加し、前記振動板が固定電極側に当接した後、前記複数領域の内の一部の領域では前記個別電極と共通電極の電位を等しくするとともに、残りの領域では個別電極と共通電極の電位差を前記振動板が固定電極側から離れない電位以上に保持し、前記一部の領域では振動板の復元によって液滴吐出を行なわせるとともに、残りの領域では振動板を固定電極側に当接させた状態に維持する駆動電圧を印加する手段を備えていることを特徴とするヘッド駆動装置。
9. 請求項８に記載のヘッド駆動装置において、前記一部の領域で前記振動板の復元によって液滴吐出を行わせた後、前記液室内が負圧になっているときに前記残りの領域の前記振動板も固定電極側から復元させる駆動電圧を印加することを特徴とするヘッド駆動装置。
10. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに記録液を供給するインクタンクを一体化した液体カートリッジにおいて、前記液滴吐出ヘッドが請求項１に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液体カートリッジ。
11. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置において、請求項１に記載の液滴吐出ヘッド又は請求項１０に記載の液体カートリッジの液滴吐出ヘッドと、請求項２ないし９のいずれかに記載のヘッド駆動装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

Images