(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク液を保持するインク液保持室と、
所定間隔で配列された複数の圧電素子によって構成される圧電素子アレイを含み、前記インク液と音響的に接続される超音波発生手段と、
前記圧電素子から発生される複数の超音波ビームが前記インク液の液面近傍に集束するように、前記圧電素子アレイを構成する圧電素子の中から複数の同時駆動圧電素子を１つの記録ドットを形成するための同時駆動グループとして選択し、該同時駆動グループの圧電素子の一部のみを同一位相で同時駆動させるとともに、該同時駆動グループの残りの圧電素子を非駆動状態に設定する駆動手段
を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
インク液を保持するインク液保持室と、
所定間隔で配列された複数の圧電素子によって構成される圧電素子アレイを含み、前記インク液と音響的に接続される超音波発生手段と、
前記圧電素子から発生される複数の超音波ビームが前記インク液の液面近傍に集束するように、前記圧電素子アレイを構成する圧電素子の中から複数の同時駆動圧電素子を１つの記録ドットを形成するための同時駆動グループとして選択し、該同時駆動グループの圧電素子の一部のみを同一位相で同時駆動させ、該同時駆動グループの残りの圧電素子を駆動させずにその圧電素子の一部または全部を接地させるか直流電圧を印加する駆動手段
を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】
インク液を保持するインク液保持室と、
所定間隔で配列された複数の圧電素子によって構成される圧電素子アレイを含み、前記インク液と音響的に接続される超音波発生手段と、
前記圧電素子アレイを構成する圧電素子の中から複数の同時駆動圧電素子を１つの記録ドットを形成するための同時駆動グループとして選択し、前記複数の同時駆動圧電素子を複数の同時駆動サブグループに振り分け、前記同時駆動サブグループの各々に位相差を与えた駆動信号を印加して同時駆動させ、かつ該同時駆動グループにおいて駆動させない圧電素子を設定し、その一部または全部を接地させるか直流電圧を印加することによって前記同時駆動グループの同時駆動圧電素子から発生される超音波を前記インク液の液面に集束させる駆動手段
を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク液を液滴化して被記録体上に飛翔させることにより画像を記録するインクジェット記録装置に係り、特には、圧電素子により放射される超音波ビームの圧力によりインク滴を吐出させて被記録体上に飛翔させるインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インク液を液滴と呼ばれる小さな粒状にして記録媒体上に飛翔させることにより画点を形成して画像を記録する装置は、インクジェットプリンタとして実用化されている。このインクジェットプリンタは他の記録方法と比べて騒音が少なく、現像や定着などの処理が不要であるという利点を有し、普通紙記録技術として注目されている。
【０００３】
現在までに数多くのインクジェットプリンタの方式が考案されているが、特に、発熱体の熱により発生する蒸気の圧力でインク滴を飛翔させる方式や圧電体の変位による圧力パルスによりインク滴を飛翔させる方式が代表的なものである。
【０００４】
これらのインクジェットプリンタはノズルの先端からインクを飛翔させている。そのため、インク中の溶媒の蒸発や揮発によって局所的なインクの濃縮が生じ、ノズルで目詰まりが生じるという問題がある。さらに、従来のインクジェットプリンタは、飛翔させるインク滴の粒径を小さく（例えば直径２０μｍ以下）することが難しく、解像度を上げることが困難であった。
【０００５】
これらの欠点を克服するため、薄膜圧電体層により構成された圧電素子によって発生する超音波ビームの圧力を用いてインク液面からインクを飛翔させる方式が提案されている。しかし、従来の超音波ビーム方式では、駆動圧電素子から非駆動圧電素子への相互誘導に起因する不要な超音波の発生により、インク飛翔効率が低下する傾向にあることがわかった。
【０００６】
【課題を解決しようとする課題】
従って、本発明は、駆動圧電素子から非駆動圧電素子への相互誘導に起因する不要な超音波の発生を抑制してインク飛翔効率の低下を防止し得るインクジェット記録装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
超音波を発生する圧電素子アレイを構成する圧電素子の中から複数の同時駆動圧電素子を同時駆動グループとして選択し、この同時駆動グループの圧電素子を複数の同時駆動サブグループに振り分け、この同時駆動サブグループの各々に位相差を与えて同時駆動させて同時駆動グループの圧電素子から発生される超音波を前記インク液の液面に集束させるようにした場合、インク滴の飛翔効率や飛翔安定性が低下しないことが重要である。特に、圧電素子アレイの中から選択する同時駆動圧電素子の数を奇数個あるい偶数個とすることにより解像度を２倍化する駆動方法を用いる場合や、複数の圧電素子アレイをアレイ方向につなぎ合わせて長尺のラインヘッドを作製したときにそのつなぎ部分を駆動する場合等においては、同時駆動圧電素子の配列中に選択されない非駆動圧電素子が存在するように圧電素子から同時駆動圧電素子を選択することがしばしば行われるが、そのような場合でも、インク滴の飛翔効率が低下しないことが重要である。
【０００８】
本発明者らは、このように同時駆動する圧電素子と非駆動圧電素子に分けて圧電素子アレイを駆動させる場合にインク滴の飛翔効率が低下する原因を究明した結果、駆動圧電素子から非駆動圧電素子への相互誘導に起因して不要な超音波が発生することが原因であることを見い出した。これに基づき、さらに検討した結果、１つには、選択した圧電素子からなる同時駆動グループにおいて、その一部を同一位相で同時駆動し、他の圧電素子は駆動させないことにより、２つには、非駆動圧電素子の一部または全部を接地するか、これに直流電圧を印加することにより、また、選択した同時駆動グループを複数の同時駆動サブグループに振り分けてそれぞれを位相差をもって駆動させるとともに、非駆動圧電素子の一部または全部を接地するかこれに直流電圧を印加することにより、上記問題が解決できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、第１に、インク液を保持するインク液保持室と、所定間隔で配列された複数の圧電素子によって構成される圧電素子アレイを含み、前記インク液と音響的に接続される超音波発生手段と、前記圧電素子から発生される複数の超音波ビームが前記インク液の液面近傍に集束するように、前記圧電素子アレイを構成する圧電素子の中から複数の同時駆動圧電素子を１つの記録ドットを形成するための同時駆動グループとして選択し、該同時駆動グループの圧電素子の一部のみを同一位相で同時駆動させるとともに、該同時駆動グループの残りの圧電素子を非駆動状態に設定する駆動手段を備えることを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。
【００１０】
本発明は、第２に、インク液を保持するインク液保持室と、所定間隔で配列された複数の圧電素子によって構成される圧電素子アレイを含み、前記インク液と音響的に接続される超音波発生手段と、前記圧電素子から発生される複数の超音波ビームが前記インク液の液面近傍に集束するように、前記圧電素子アレイを構成する圧電素子の中から複数の同時駆動圧電素子を１つの記録ドットを形成するための同時駆動グループとして選択し、該同時駆動グループの圧電素子の一部のみを同一位相で同時駆動させ、該同時駆動グループの残りの圧電素子を駆動させずにその圧電素子の一部または全部を接地させるか直流電圧を印加する駆動手段を備えることを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。
【００１１】
本発明は、第３に、インク液を保持するインク液保持室と、所定間隔で配列された複数の圧電素子によって構成される圧電素子アレイを含み、前記インク液と音響的に接続される超音波発生手段と、前記圧電素子アレイを構成する圧電素子の中から複数の同時駆動圧電素子を１つの記録ドットを形成するための同時駆動グループとして選択し、前記複数の同時駆動圧電素子を複数の同時駆動サブグループに振り分け、前記同時駆動サブグループの各々に位相差を与えた駆動信号を印加して同時駆動させ、かつ該同時駆動グループにおいて駆動させない圧電素子を設定し、その一部または全部を接地させるか直流電圧を印加することによって前記同時駆動グループの同時駆動圧電素子から発生される超音波を前記インク液の液面に集束させる駆動手段を備えることを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。全図にわたり、同一部材は、同一符号で示されている。
図１は本発明の各実施の形態に共通のインクジェット記録装置のヘッド部の概略斜視図である。以下詳述する実施の形態では、駆動回路構成がそれぞれ異なるが、いずれも図１に示すインクジェット記録装置のヘッド部と同様の構成のヘッド部を有するものである。
【００１３】
図１において、超音波発生手段を構成する平板状圧電体１２が、後述する溝１１ａを形成した支持部材１１上に、溝１１ａを跨って設けられている。
圧電体１２は、超音波の周波数や素子の大きさ等によってチタン酸鉛（ＰＴ）、ジルコン・チタン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミック材料、フッ化ビニリデンと三フッ化エチレンとの共重合体等の高分子材料、ニオブ酸リチウム等の単結晶材料、酸化亜鉛等の圧電性半導体材料で形成することができる。
【００１４】
支持部材１１は、ガラス等の材料で形成することができる。
圧電体１２の下面には、互いに分離した複数のストライプ状個別電極１３が形成されている。圧電体１２は、これら個別電極１３により、機能的に複数の圧電素子に区分される。他方、圧電体１２の上面には、一体の共通電極１４が全面にわたって形成されている。これら電極１３および１４は、チタン、ニッケル、アルミニウム、銅、金等の金属材料を蒸着やスパッタにより薄膜として形成することができる。あるいは、これら電極１３および１４は、ガラスフリットを銀ペーストに混合したものをスクリーン印刷法により印刷し、これを焼き付けることによっても形成することができる。
【００１５】
また、支持部材１１の一端部側には、圧電体１２の下面に形成された個別電極１３と同じ間隔で複数のアレイ電極１５が形成されており、この支持部材１１上の各アレイ電極１５と圧電体１２下面上の各個別電極１３とは、図示しない導電性接着剤を介して整合して圧着され、電気的に接続されている。支持部材１１上のアレイ電極１５は、支持部材１１の端部上に配置された駆動回路１６にボンディングワイヤ１７によって接続され、圧電体１２の上面に形成された共通電極１４も、図示しない配線により、駆動回路１６に接続されている。
【００１６】
さて、共通電極１４を介して圧電体１２の上には、音響マッチング層を兼ねた音響レンズとしての一次元フレネルレンズ１８が設けられている。フレネルレンズ１８は、フレネルの輪帯理論に基づいて所定のピッチで複数の溝（図１においては、６個の溝１８ａ〜１８ｆ）を形成することにより、溝の上面と底面から放射される超音波の位相を半波長シフトさせるものであり、溝１８ａ〜１８ｆのそれぞれは、個別電極１３により区分された圧電素子の配列方向（主走査方向）に平行に形成される。音響マッチング層は、圧電素子から発生した超音波をインク液中へ伝搬させる場合、超音波の減衰を極力少なくすべく圧電素子とインク液との音響的マッチングを取るためのものであり、音響マッチング層の音響インピーダンスＺm は、圧電体の音響インピーダンスＺp とインク液の音響インピーダンスＺi との積の平方根（Ｚm ＝（Ｚp ×Ｚi ）1/2 ）に近い値の音響インピーダンスを有する材料で形成することが望ましい。そのような音響マッチング材料としては、エポキシ樹脂、ポリイミド等の高分子材料、あるいはそれら高分子材料に音響インピーダンスを調整するために繊維またはアルミナもしくはタングステン等の粉末を混合したものを例示することができる。図１の例では、フレネル音響レンズ１８は、音響マッチング層としても機能するものであるから、これをそのような材料で形成することが望ましい。
【００１７】
また、支持部材１１上には、フレネルレンズ１８を底部としてインク液２０を収容・保持するインク液保持室１９が設けられている。このインク液保持室１９は、インク液２０を囲む側壁が、フレネルレンズの両端から上方に向かって合わさるように傾斜しており、その上部は、スリット２１ａを形成した蓋板２１により閉じられている。なお、蓋板２１を設けることなく、インク液保持室１９の上面が直接スリットを構成するようにしてもよい。
【００１８】
さて、図１に示すインクジェット記録装置においては、圧電体１２の下面に形成された各個別電極１３は、圧電体１２の幅と同等の長さを有する。しかしながら、圧電体１２の上面に形成された共通電極１４は、フレネルレンズ１８の音響レンズとしての有効幅を覆うように、圧電体１２の両端部を除いた部分にのみ形成されている。従って、各圧電素子として機能する圧電体１２の部分は、共通電極１４に対応する領域のみとなる。いいかえると、圧電体１２は、圧電素子の両側に延出していることとなり、圧電体１２は、その延出部分において支持部材１１により支持される。また、支持部材１１に設けられた溝１１ａは、共通電極１４の幅とほぼ整合した幅を有する。すなわち、個別電極１３と共通電極１４とに挟まれた圧電体１１の部分からなる圧電素子は、その下側に溝１１ａが存在することにより、つまり圧電素子の下側は中空構造となっているため、支持部材１１と非接触状態に置かれる。記録に際し、個別電極１３により区分された複数の圧電素子の一部の駆動素子群を同時駆動し、超音波をインク液面近傍に集束させて、インク滴を飛翔させるが、このとき、圧電素子からその裏面側へ放射された超音波は、圧電素子の裏面に位置する溝１１ａに通常存在する空気により打ち消され、インク液２０側へ反射されることがない。もっとも、このような溝１１ａを設けなくともよい。
【００１９】
なお、圧電素子アレイは、個別に作製した圧電素子により構成することができる。また、個別電極を圧電体の上に、共通電極を圧電体の下に配置することもできる。
【００２０】
次に、上記インクジェット記録装置において、圧電素子から発生される超音波の集束方法および圧電素子の駆動方法の基本的な例を概略説明する。
まず、個別電極１３よりアレイ状に区分された圧電素子のアレイ配列方向（主走査方向）における超音波の集束方法としては、フレネル輪帯理論に基づき、圧電素子アレイの一部の圧電素子群を同時に駆動し、その時に各駆動素子から放射される超音波の位相を制御して、インク液面近傍で超音波の強度が局所的に強くなるように、すなわち焦点を結ぶように動作させる。一方、圧電素子の配列方向に対して直交する方向（副走査方向）における超音波の集束は、音響レンズ、ここではフレネルレンズ１８によって行う。
【００２１】
このように二方向からの超音波の集束により、インク液面上の任意の位置から超音波の圧力でインク滴を吐出、飛翔させる。あるいは、超音波ビームの圧力が大きい近距離音場内に焦点位置を設定することにより、主走査方向の超音波ビームの集束は考慮せず、圧電素子アレイの一部の駆動素子群を同一位相で同時に駆動し、超音波ビームの集束性は副走査方向の音響レンズによって行うという手法でインク滴を飛翔させる駆動方法もある。インク滴の飛翔位置は、同時に駆動する圧電素子群を電子的に走査することによって変化させることが可能である。さらに、アレイ状に配列された圧電素子の中で、前記同時駆動素子群を複数個設けることにより、同時に複数のインク滴を飛翔させることができる。
【００２２】
＜第１の実施の形態＞
図２は、図１に示すインクジェット記録装置ヘッド部における駆動回路１６の第１の実施の形態に係る構成を示すものである。
【００２３】
第１の実施の形態に係る駆動回路（駆動手段）１６は、所定の周波数で所定の出力継続時間で１の位相のバースト波を発生するバースト波発生装置３１を含む。このバースト発生装置３１は、一方では、接地された共通電極１４にラインＬ１を介して接続されているとともに、他方では、ラインＬ２を介して増幅器（パワーアンプ）３２に接続されている。
【００２４】
この増幅器３２は、ラインＬ３を介して個別電極１３にそれぞれ対応するスイッチに接続されている。図２に示す例では、個別電極１３は、１７個（１３（１）〜１３（１７））設けられ、従ってスイッチも１７個（ＳＷ１１１〜ＳＷ１２７）設けられている。各スイッチは、個別電極１３（１）〜１３（１７）にそれぞれに接続されている。なお、以下、個別電極１３（１）〜１３（１７）によって規定される圧電素子をＴ（１）〜Ｔ（１７）と表示することとする。
【００２５】
以上の構成において、１つの記録ドットを形成するために、上記１７個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１７）のうち、１６個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１６）を選択する。従って、圧電素子Ｔ（１７）の個別電極１３（１７）に対応するスイッチＳＷ１１７はオフとする。そして、フレネル輪帯理論に基づいて、主走査方向に超音波ビームが集束するように、これら１６個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１６）からなる圧電素子グループをスイッチＳＷ１１１〜ＳＷ１２６の対応する開閉により、２つの圧電素子サブグループに、すなわち、同一位相で同時駆動する８個の圧電素子Ｔ（２）、Ｔ（４）、Ｔ（７）〜Ｔ（１０）、Ｔ（１３）、Ｔ（１５）からなる第１のサブグループスイッチと、駆動させない８個の圧電素子Ｔ（１）、Ｔ（３）、Ｔ（５）、Ｔ（６）、Ｔ（１１）、Ｔ（１２）、Ｔ（１４）、Ｔ（１６）からなる第２のサブグループに振り分ける。
【００２６】
まず、バースト波発生装置３１から発生された同一位相（これを０位相とし、図２においては、この０位相バースト波が印加される個別電極には符号「０」が付されている。）のバースト波は、これを増幅器３２で増幅した後、第１のサブグループに属する圧電素子Ｔ（２）、Ｔ（４）、Ｔ（７）〜Ｔ（１０）、Ｔ（１３）、Ｔ（１５）の個別電極１３（２）、１３（４）、１３（７）〜１３（１０）および１３（１５）にのみそれぞれ印加する。第２のサブグループにはバースト波を印加せず、非駆動状態とする。
【００２７】
このように圧電素子を駆動することにより、隣接する圧電素子間の相互誘導の影響が小さくなり、低い駆動電圧でも効率的で安定なインク滴の飛翔が達成される。
【００２８】
＜第２の実施の形態＞
図３は、図１に示すインクジェット記録装置ヘッド部における駆動回路１６の第２の実施の形態に係る構成を示すものである。
【００２９】
第２の実施の形態に係る駆動回路（駆動手段）１６は、０位相バースト波発生装置３１の代わりに、これと位相が１８０度反転した位相（この位相をπで表示し、図３においてこのπ位相バースト波が印加される個別電極には、符号「π」が付されている。）のバースト波を発生するバースト波発生装置４１を用いた以外は、図２の駆動回路と同じ構成を有する。
【００３０】
この第２の実施の形態に係る駆動回路１６を用いて圧電素子を駆動させるためには、第１の実施の形態の場合と逆に、第１の実施の形態で駆動させなかった第２のサブグループの８個の圧電素子Ｔ（１）、Ｔ（３）、Ｔ（５）、Ｔ（６）、Ｔ（１１）、Ｔ（１２）、Ｔ（１４）、Ｔ（１６）にバースト波発生装置４１からの同一位相（π位相）のバースト波を印加し、第１の実施の形態で０位相バースト波を印加した第１のサブグループの８個の圧電素子Ｔ（２）、Ｔ（４）、Ｔ（７）〜Ｔ（１０）、Ｔ（１３）、Ｔ（１５）を非駆動とする。
【００３１】
この第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、隣接する圧電素子間の相互誘導の影響が小さくなり、低い駆動電圧でも効率的で安定なインク滴の飛翔が達成される。
【００３２】
＜第３の実施の形態＞
図４は、図１に示すインクジェット記録装置ヘッド部における駆動回路１６の第３の実施の形態に係る構成を示すものである。
【００３３】
第３の実施の形態に係る駆動回路（駆動手段）１６は、図２に示す駆動回路に、接地ラインＬ４に接続するスイッチを付加した構成を有し、ラインＬ４に接続して個別電極１３（１）〜１３（１７）に対応するスイッチＳＷ２１１〜ＳＷ２２７が付加されている。
【００３４】
この第３の実施の形態に係る駆動回路１６を用いて圧電素子を駆動する方法は、第１の実施の形態において駆動させなかった第２のサブグループに属する８個の圧電素子Ｔ（１）、Ｔ（３）、Ｔ（５）、Ｔ（６）、Ｔ（１１）、Ｔ（１２）、Ｔ（１４）およびＴ（１６）、並びに選択しなかった圧電素子Ｔ（１７）をスイッチＳＷ２１１〜ＳＷ２２７の対応する開閉により選択的に接地させる（接地させた個別電極には、図４において、符号「Ｇ」が付されている。）以外は、第１の実施の形態における駆動方法と同じである。
【００３５】
このように、非駆動圧電素子を接地させることにより、駆動する圧電素子に隣接する圧電素子には、接地効果により、相互誘導による電圧印加がなされず、従って、超音波の集束を阻害する不要な超音波が発生しないので、インク滴の効率的で安定な飛翔が達成される。
【００３６】
＜第４の実施の形態＞
図５は、図１に示すインクジェット記録装置ヘッド部における駆動回路１６の第４の実施の形態に係る構成を示すものである。
【００３７】
第４の実施の形態に係る駆動回路（駆動手段）１６は、０位相バースト波発生装置３１の代わりにπ位相バースト波発生装置４１を用いた以外は図４に示す第３の実施の形態に係る駆動回路と同様の構成を有する。
【００３８】
この第４の実施の形態に係る駆動回路１６を用いて圧電素子を駆動する方法は、第２の実施の形態において駆動させなかった第１のサブグループに属する第１のサブグループの８個の圧電素子Ｔ（２）、Ｔ（４）、Ｔ（７）〜Ｔ（１０）、Ｔ（１３）、Ｔ（１５）並びに選択しなかった圧電素子Ｔ（１７）をスイッチＳＷ２１１〜ＳＷ２２７の対応する開閉により選択的に接地させる（接地させた個別電極には、図５において、符号「Ｇ」が付されている。）以外は、第２の実施の形態における駆動方法と同じである。
【００３９】
この第４の実施の形態においても、第３の実施の形態と同様の効果が得られる。
＜第５の実施の形態＞
図６は、図１に示すインクジェット記録装置ヘッド部における駆動回路１６の第５の実施の形態に係る構成を示すものである。
【００４０】
第５の実施の形態に係る駆動回路（駆動手段）１６は、所定の周波数で所定の出力継続時間で任意の波形のバースト波を発生する任意波形バースト波発生装置５１を含む。このバースト発生装置５１は、一方では、接地された共通電極１４にラインＬ１１を介して接続されているとともに、他方では、ラインＬ１２を介して位相反転器５２に接続されている。この位相反転器５２からは、２つのラインＬ１３およびＬ１４が分岐している。
【００４１】
位相反転器５２は、一方では、ラインＬ１３を介して第１の増幅器（パワーアンプ）５３に接続され、この第１の増幅器５３は、ラインＬ１５を介して各圧電素子（図６では、合計２２個）に対応するスイッチＳＷ３１１〜ＳＷ３３２に接続されているとともに、他方では、ラインＬ１４を介して第２の増幅器（パワーアンプ）５４に接続され、この第２の増幅器５４は、ラインＬ１６を介して各圧電素子対応するスイッチＳＷ４１１〜ＳＷ４３２に接続されている。
【００４２】
さらに、駆動回路には、接地ラインＬ１７が設けられ、ラインＬ１７に接続して各圧電素子に対応するスイッチＳＷ５１１〜ＳＷ５３２が設けられている。
各スイッチＳＷ３１１とＳＷ４１１とＳＷ５１１、ＳＷ３１２とＳＷ４１２とＳＷ５１２、……ＳＷ３３２とＳＷ４３２とＳＷ５３２は、それぞれ個別電極１３（１）〜１３（２２）に共通に接続されている。以下、上の説明と同様、個別電極１３（１）〜１３（２２）によって規定される圧電素子を符号Ｔ（１）〜Ｔ（２２）で表示する。
【００４３】
以上の構成の駆動回路１６を用いて、圧電素子を駆動する一例を説明すると、まず、２２個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（２２）から、両端部の合計６個の圧電素子を除き、中央の連続配置されている１６個の圧電素子Ｔ（４）〜Ｔ（１９）を同時駆動グループとして選択する。そして、フレネル輪帯理論に基づいて、主走査方向に超音波ビームが集束するように、スイッチＳＷ３１４〜ＳＷ３２９、ＳＷ４１４〜ＳＷ４２９の対応する開閉により、この１６個の圧電素子を２つの同時駆動サブグループ、すなわち、合計８個の圧電素子Ｔ（５）、Ｔ（７）、Ｔ（１０）〜Ｔ（１３）、Ｔ（１６）およびＴ（１８）からなる第１の同時駆動サブグループと、合計８個の圧電素子Ｔ（４）、Ｔ（６）、Ｔ（８）、Ｔ（９）、Ｔ（１４）、Ｔ（１５）、Ｔ（１７）およびＴ（１９）からなる第２の同時駆動サブグループとに振り分ける。
【００４４】
まず、バースト波発生装置５１から発生されたバースト波は、位相反転器５２により互いに位相が１８０度反転した２つのバースト波に分離される。その一方の第１のバースト波（この位相を０で表示し、図６においてこの０位相バースト波が印加される個別電極には符号「０」が付されている。）は、これを増幅器５３で増幅した後、第１の同時駆動サブグループに属する圧電素子の個別電極１３（５）、１３（７）、１３（１０）〜１３（１３）、１３（１６）および１３（１８）に印加する。
【００４５】
他方の第２のバースト波（この位相をπで表示し、図６においてこのπ位相バースト波が印加される個別電極には、符号「π」が付されている。）は、これを増幅器５４で増幅した後、第２の同時駆動サブグループに属する圧電素子の個別電極１３（４）、１３（６）、１３（８）、１３（９）、１３（１４）、１３（１５）、１３（１７）および１３（１９）に印加する。
【００４６】
このとき、同時駆動グループとして選択されなかった圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（３）およびＴ（２０）〜Ｔ（２２）のうち、同時駆動グループに属する圧電素子に隣接する圧電素子Ｔ（３）およびＴ（２０）のみをスイッチＳＷ５１３および５３０をオンにして選択的に接地させる（図６において、接地された個別電極には、符号「Ｇ」が付されている。）。非選択圧電素子の残りの圧電素子Ｔ（１）、Ｔ（２）、Ｔ（２１）およびＴ（２２）は、電気的に浮遊状態に置く。
【００４７】
このように、非駆動圧電素子を接地させることにより、相互誘導に基づく不要な超音波の発生が抑制され、インク滴が効率的かつ安定に飛翔する。
図７は、図６に関して説明した圧電素子の駆動方法において、非駆動圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（３）およびＴ（２０）〜Ｔ（２２）の全てを接地させる以外は、図６に関して説明した駆動方法と全く同様の駆動方法を説明するための駆動回路１６の構成図である。このように、非駆動圧電素子の全てを接地させることにより、より低電圧でもインク滴が効率的かつ安定に飛翔する。
【００４８】
図８は、図６に関して説明した圧電素子の駆動方法において、同時駆動グループとして選択された圧電素子が、不連続の圧電素子からなる以外は、図６に関して説明した駆動方法と全く同様の駆動方法を説明するための駆動回路１６の構成図である。
【００４９】
すなわち、この場合、例えば、同時駆動グループとして、圧電素子Ｔ（３）〜Ｔ（１０）およびＴ（１２）〜Ｔ（１９）を選択し、中心の圧電素子Ｔ（１１）は、非駆動圧電素子とする。そして、図６に関して説明したように、これら圧電素子Ｔ（３）〜Ｔ（１０）およびＴ（１２）〜Ｔ（１９）を０位相バースト波が印加される第１の同時駆動サブグループとしての圧電素子Ｔ（４）、Ｔ（６）、Ｔ（９）、Ｔ（１０）、Ｔ（１２）、Ｔ（１３）、Ｔ（１６）およびＴ（１８）と、π位相バースト波が印加される第２の同時駆動サブグループとしての圧電素子Ｔ（３）、Ｔ（５）、Ｔ（７）、Ｔ（８）、Ｔ（１４）、Ｔ（１５）、Ｔ（１７）およびＴ（１９）とに振り分ける。そして、図６に関して説明したように、両端部の非駆動圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（２）およびＴ（２０）〜Ｔ（２２）のうち、同時駆動グループに属する圧電素子に隣接する圧電素子Ｔ（２）およびＴ（２０）をスイッチＳＷ５１２および５３０をオンにして選択的に接地させるとともに、同様に同時駆動グループの圧電素子に隣接する圧電素子である中央の非駆動圧電素子Ｔ（１１）もスイッチ５２１をオンにして接地させる。
【００５０】
このような駆動方法によってもインク滴は、効率的かつ安定に飛翔する。
図９は、図８に関して説明した圧電素子の駆動方法において、両端部の非駆動圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（２）およびＴ（２０）〜Ｔ（２２）のうち、さらに圧電素子Ｔ（１）およびＴ（２１）、Ｔ（２２）をも接地させることによって非駆動圧電素子の全てを接地させる以外は、図８に関して説明した駆動方法と全く同様の駆動方法を説明するための駆動回路１６の構成図である。このように、非駆動圧電素子の全てを接地させることにより、より低電圧でもインク滴が効率的かつ安定に飛翔する。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態を図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図４〜図９に関して説明した接地手段の代わりに、直流電圧を印加するようにしても同様の効果が得られる。
【００５２】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について具体的に説明する。
実施例１
本実施例では、図１に示す構造のヘッドを有するインクジェット記録装置を作製した。
【００５３】
まず、平板状チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3 ）系セラミック圧電体の片面にＴｉおよびＡｕをそれぞれ厚さ０．０５μｍおよび０．５μｍにスパッタ法で形成してＴｉ／Ａｕ電極を作製した。引き続き４ｋＶ／ｍｍの電界を印加して分極処理を行うことにより、強誘電性を有する圧電セラミック素子を作製した。分極後の比誘電率は約２１５であった。その後、化学エッチングにより幅６０μｍ、電極間隔２５μｍ（配列ピッチは８５μｍ）の個別電極１３を形成した。一方、ガラス製の支持部材１１にも幅６０μｍ、電極間隔２５μｍのＴｉ／Ａｕのアレイ電極１５を形成した後、圧電素子との間に中空構造を形成するために、機械加工により深さ０．２ｍｍ、幅２．２ｍｍのサイズの溝１１ａを形成した。その後、顕微鏡下でセラミック圧電体上に形成した個別電極１３とガラス上に形成したアレイ電極１５との位置合わせを行いながら、エポキシ樹脂で接着し、両電極を導通させた。次に、超音波の周波数を５０ＭＨｚとするために、セラミック圧電体を厚さ４５μｍまで研磨し、さらにＡｌを電子ビーム蒸着することにより共通電極１４を形成した。この時、副走査方向の電極の長さ、すなわち口径は２ｍｍとした。
【００５４】
音響マッチング層兼音響レンズ１８にはエポキシ樹脂とアルミナ粉末との混合物を用いた。まず、音速が３×１０3 ｍ／秒近傍になるように混合比を調整し、密度２．２０×１０3 ｋｇ／ｍ3 、音速２．９５×１０3 ｍ／ｓを得た。これを共通電極１４の表面に塗布して硬化させ、厚さが約４５μｍになるように研磨した。その後、焦点距離が１．８ｍｍになるように深さ１／２波長（約３０μｍ）の溝を主走査方向に平行に形成してフレネルレンズ１８を形成した。そして、超音波放射面とインク液面との距離がほぼ１．８ｍｍなる側壁（インク液保持室１９）を形成し、さらに図２に示す構成の駆動回路１６を搭載してインクジェット記録装置を完成した。
【００５５】
こうして作製したインクジェット記録装置を用いて、本発明に係わる駆動方法によるインク飛翔実験を実施した。
すなわち、１つの記録ドットを形成するために、図２に関して説明した通り、１つの記録ドットを形成するために、１７個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１７）のうち、１６個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１６）を選択した。そして、フレネル輪帯理論に基づいて、主走査方向に超音波ビームが集束するように、これら１６個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１６）からなる同時駆動グループを０位相で同時駆動する８個の圧電素子Ｔ（２）、Ｔ（４）、Ｔ（７）〜Ｔ（１０）、Ｔ（１３）、Ｔ（１５）からなる第１のサブグループと、駆動させない８個の圧電素子Ｔ（１）、Ｔ（３）、Ｔ（５）、Ｔ（６）、Ｔ（１１）、Ｔ（１２）、Ｔ（１４）、Ｔ（１６）からなる第２のサブグループに振り分けた。
【００５６】
０位相バースト波発生装置３１から周波数５０ＭＨｚ、出力継続時間３０μｓの正弦波のバースト波を発生させ、これを増幅器３２で増幅した後、上記第１の同時駆動サブグループの圧電素子にのみ印加した。
【００５７】
超高速度カメラでインク滴の飛翔状態を観察したところ、インク滴が安定に飛翔するためには、バースト発生装置３１の出力電圧は約１．７Ｖ必要であり、この場合、同時駆動した全１６個の圧電素子のそれぞれには平均で約１７Ｖの電圧が印加されていることを確認した。
【００５８】
実施例２
駆動回路１６として図３に示す構成の駆動回路を搭載した以外は、実施例１と全く同様のインクジェット記録装置を作製した。
【００５９】
こうして作製したインクジェット記録装置を用いて、本発明に係わる駆動方法によるインク飛翔実験を実施した。
すなわち、図３に関して説明したように、１つの記録ドットを形成するために、１７個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１７）のうち、１６個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１６）を選択した。そして、フレネル輪帯理論に基づいて、主走査方向に超音波ビームが集束するように、これら１６個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１６）からなる同時駆動グループを、駆動させない８個の圧電素子Ｔ（２）、Ｔ（４）、Ｔ（７）〜Ｔ（１０）、Ｔ（１３）、Ｔ（１５）からなる第１のサブグループと、π位相駆動させる８個の圧電素子Ｔ（１）、Ｔ（３）、Ｔ（５）、Ｔ（６）、Ｔ（１１）、Ｔ（１２）、Ｔ（１４）、Ｔ（１６）からなる第２のサブグループに振り分けた。
【００６０】
π位相バースト波発生装置４１から周波数５０ＭＨｚ、出力継続時間３０μｓの正弦波のバースト波を発生させ、これを増幅器３２で増幅した後、上記第２の同時駆動サブグループの圧電素子にのみ印加した。
【００６１】
超高速度カメラでインク滴の飛翔状態を観察したところ、インク滴が安定に飛翔するためには、バースト発生装置４１の出力電圧は約１．９Ｖ必要であり、この場合、同時駆動した全１６個の圧電素子のそれぞれには平均で約１９Ｖの電圧が印加されていることを確認した。
【００６２】
比較例１
実施例１と同様の構成のインクジェット記録装置を作製した。この場合、駆動回路は、任意波形バースト波発生装置と、位相反転器とを含むものであった。
【００６３】
こうして作製したインクジェット記録装置を用いて、インク飛翔実験を実施した。
すなわち、実施例１の場合と同様、１７個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１７）のうち、１６個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１６）を選択した。そして、フレネル輪帯理論に基づいて、主走査方向に超音波ビームが集束するように、これら１６個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１６）からなる同時駆動グループを８個の圧電素子Ｔ（２）、Ｔ（４）、Ｔ（７）〜Ｔ（１０）、Ｔ（１３）、Ｔ（１５）からなる第１のサブグループと、別の８個の圧電素子Ｔ（１）、Ｔ（３）、Ｔ（５）、Ｔ（６）、Ｔ（１１）、Ｔ（１２）、Ｔ（１４）、Ｔ（１６）からなる第２のサブグループに振り分けた。
【００６４】
任意波形バースト波発生装置から周波数５０ＭＨｚ、出力継続時間３０μｓの正弦波のバースト波を発生させ、これを位相反転器で反転させ、一方の０位相バースト波を実施例１と同様に増幅器で増幅した後、第１の同時駆動サブグループの全圧電素子に、他方のπ位相バースト波を同様に増幅器で増幅した後、第２の同時駆動サブグループの全圧電素子に印加した。
【００６５】
超高速度カメラでインク滴の飛翔状態を観察したところ、インク滴が安定に飛翔するためには、任意波形バースト発生装置の出力電圧は約２．０Ｖ必要であり、この場合、同時駆動した全１６個の圧電素子のそれぞれには平均で約１５Ｖの電圧が印加されていることを確認した。
【００６６】
比較例２
実施例１において、同時駆動グループとして選択した全１６個の圧電素子を０位相またはπ位相のいずれか一方で駆動した。この場合、バースト波発生装置の出力電圧２．０Ｖに対して、各圧電素子への印加電圧は平均で２０Ｖとなった。
【００６７】
実施例１および２の結果からわかるように、フレネル輪帯理諭に基づいて、同時駆動グループの圧電素子を２つの同時駆動サブグループに振り分けた場合、インク滴の飛翔位置（焦点位置）に最も近い圧電素子を含む方の圧電素子群を同一位相で同時駆動した場合の方が、より効率良くインク滴が飛翔することがわかった。さらに、検討をしたところ、上記の条件で所定の圧電素子群を駆動した場合、駆動した圧電素子に隣接する非駆動圧電素子にも、相互誘導によって２Ｖ程度の電圧がほぼ同一の位相で印加されていることが確認された。
【００６８】
さらに、比較例１および比較例２の結果からわかるように、同時駆動素子群を全て同一位相で駆動した場合と、２つの同時駆動素子群に振り分け、位相を互いに１８０゜反転させて駆動した場合とでは、各々の圧電素子への印加電圧が異なるが、その原因として、５０ＭＨｚという高周波数の場合には、隣接する圧電素子への影響が無視できなくなり、特に、隣接圧電素子同士の位相が１８０゜反転している場合には、互いに印加電圧を低くするような相互作用が生じていると推測される。
【００６９】
以上のように、実施例１〜２と比較例１〜２を比べると、比較例１〜２では同時駆動素子数が多いために、インク滴が安定飛翔するために必要な圧電素子自体への印加電圧は低くてよいが、実際には隣接圧電素子間の相互誘導の影響で印加電圧が低下する作用を受けるため、電源電圧を高くする必要がある。これに対して、実施例１〜２においては相互誘導による悪影響が小さいため、比較例１〜２の場合よりも低い電源電圧でインク滴の安定飛翔が達成できる。
【００７０】
以上、本発明によれば、主走査方向に超音波ビームを集束するように、フレネル輪帯理論に基づいて圧電素子群を選択し、これらを同一位相で同時駆動することにより、隣接圧電素子の相互誘導の影響が低減され、インク滴の飛翔効率が向上することが確認できた。また、所定の位相差を与えるための回路構成が不要となるため、駆動回路が簡略化でき、製造コストの低減も可能となる。
【００７１】
実施例３
駆動回路１６として図４に示す構成の駆動回路を用いた以外は、実施例１の手法に従ってインクジェット記録装置を作製した。
【００７２】
こうして作製したインクジェット記録装置を用いて、インク飛翔実験を実施した。
すなわち、図４に関して説明した通り、１つの記録ドットを形成するために、１７個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１７）のうち、１６個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１６）を選択した。そして、フレネル輪帯理論に基づいて、主走査方向に超音波ビームが集束するように、これら１６個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１６）からなる同時駆動グループを０位相で同時駆動する８個の圧電素子Ｔ（２）、Ｔ（４）、Ｔ（７）〜Ｔ（１０）、Ｔ（１３）、Ｔ（１５）からなる第１のサブグループと、駆動させない８個の圧電素子Ｔ（１）、Ｔ（３）、Ｔ（５）、Ｔ（６）、Ｔ（１１）、Ｔ（１２）、Ｔ（１４）、Ｔ（１６）からなる第２のサブグループに振り分けた。
【００７３】
０位相バースト波発生装置３１から周波数５０ＭＨｚ、出力継続時間３０μｓの正弦波の０位相バースト波を発生させ、これを増幅器３２で増幅した後、上記第１の同時駆動サブグループの圧電素子にのみ印加し、このとき第２の同時駆動サブグループに属する８個の圧電素子、および選択しなかった圧電素子Ｔ（１７）を選択的に接地させた。
【００７４】
超高速度カメラでインク滴の飛翔状態を観察したところ、インク滴が安定に飛翔するためには、バースト発生装置３１の出力電圧は約１．４Ｖ必要であり、この場合、同時駆動した全１６個の圧電素子のそれぞれには平均で約１５Ｖの電圧が印加されていることを確認した。
【００７５】
実施例４
図５に示す構成の駆動回路１６を用いた以外は、実施例１と全く同様の手法に従いインクジェット記録装置を作製した。
【００７６】
こうして作製したインクジェット記録装置を用いて、本発明に係わる駆動方法によるインク飛翔実験を実施した。
すなわち、図５に関して説明したように、１つの記録ドットを形成するために、１７個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１７）のうち、１６個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１６）を選択した。そして、フレネル輪帯理論に基づいて、主走査方向に超音波ビームが集束するように、これら１６個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（１６）からなる同時駆動グループを、駆動させない８個の圧電素子Ｔ（２）、Ｔ（４）、Ｔ（７）〜Ｔ（１０）、Ｔ（１３）、Ｔ（１５）からなる第１のサブグループと、π位相駆動させる８個の圧電素子Ｔ（１）、Ｔ（３）、Ｔ（５）、Ｔ（６）、Ｔ（１１）、Ｔ（１２）、Ｔ（１４）、Ｔ（１６）からなる第２のサブグループに振り分けた。
【００７７】
π位相バースト波発生装置４１から周波数５０ＭＨｚ、出力継続時間３０μｓの正弦波のバースト波を発生させ、これを増幅器３２で増幅した後、上記第２の同時駆動サブグループの圧電素子にのみ印加し、このとき第１のサブグループに属する８個の圧電素子、および選択しなかった圧電素子Ｔ（１７）を選択的に接地させた。
【００７８】
超高速度カメラでインク滴の飛翔状態を観察したところ、インク滴が安定に飛翔するためには、バースト発生装置４１の出力電圧は約１．６Ｖ必要であり、この場合、同時駆動した全１６個の圧電素子のそれぞれには平均で約１６Ｖの電圧が印加されていることを確認した。
【００７９】
実施例３〜４の結果からわかるように、非駆動圧電素子を接地することにより、非駆動圧電素子を接地しない場合（実施例１〜２）に比べて、一層インク滴の飛翔効率が向上することが確認された。この原因を究明するために、さらに検討を行ったところ、上記の条件で所定の圧電素子群を駆動した場合、駆動圧電素子に隣接する接地した圧電素子には、接地の効果によって、相互誘導による電圧印加は全く見られなかった。このために、超音波の集束を乱す不要な超音波は発生せず、上記のような一層の飛翔効率の向上が達成できたと考えられる。また、実施例１〜２の場合と同様に、フレネル輪帯理論に基づいて、駆動圧電素子を２つの同時駆動サブグループに振り分けた場合、インク滴の飛翔位置（焦点位置）に最も近い圧電素子を含む方の圧電素子群を同一位相で同時駆動した場合の方が、より効率良くインク滴が飛翔することが分かった。
【００８０】
実施例５
図６に示す構成の駆動回路を用いた以外は、実施例１と全く同様の手法に従いインクジェット記録装置を作製した。
【００８１】
こうして作製したインクジェット記録装置を用いて、インク飛翔実験を実施した。
すなわち、図６に関して説明した通り、１つの記録ドットを形成するために、２２個の圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（２２）から、両端部の合計６個の圧電素子を除き、中央の連続配置されている１６個の圧電素子Ｔ（４）〜Ｔ（１９）を同時駆動グループとして選択した。そして、フレネル輪帯理論に基づいて、主走査方向に超音波ビームが集束するように、この１６個の圧電素子を２つの同時駆動サブグループ、すなわち、合計８個の圧電素子Ｔ（５）、Ｔ（７）、Ｔ（１０）〜Ｔ（１３）、Ｔ（１６）およびＴ（１８）からなる第１の同時駆動サブグループと、合計８個の圧電素子Ｔ（４）、Ｔ（６）、Ｔ（８）、Ｔ（９）、Ｔ（１４）、Ｔ（１５）、Ｔ（１７）およびＴ（１９）からなる第２の同時駆動サブグループとに振り分けた。
【００８２】
まず、バースト波発生装置５１から周波数５０ＭＨｚ、出力継続時間３０μｓの正弦波のバースト波を発生させ、これを位相反転器５２により互いに位相が１８０度反転した０位相バースト波とπ位相バースト波との２つのバースト波に分離し、その一方の０位相バースト波を増幅器５３で増幅した後、第１の同時駆動サブグループに属する圧電素子の個別電極１３（５）、１３（７）、１３（１０）〜１３（１３）、１３（１６）および１３（１８）に印加した。他方のπ位相バースト波は、これを増幅器５４で増幅した後、第２の同時駆動サブグループに属する圧電素子の個別電極１３（４）、１３（６）、１３（８）、１３（９）、１３（１４）、１３（１５）、１３（１７）および１３（１９）に印加した。このとき、同時駆動グループとして選択されなかった圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（３）およびＴ（２０）〜Ｔ（２２）のうち、同時駆動グループに属する圧電素子に隣接する圧電素子Ｔ（３）およびＴ（２０）のみを選択的に接地させた。
【００８３】
超高速度カメラでインク滴の飛翔状態を観察したところ、インク滴が安定に飛翔するためには、バースト発生装置５１の出力電圧は約１．４Ｖ必要であり、この場合、同時駆動した全１６個の圧電素子のそれぞれには平均で約１４Ｖの電圧が印加されていることを確認した。
【００８４】
実施例６
圧電素子を図７に関して説明した方法により駆動した以外は、実施例５と全く同様にしてインク飛翔実験を実施した。
【００８５】
すなわち、実施例５の駆動条件において、非駆動圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（３）およびＴ（２０）〜Ｔ（２２）の全てを接地させた。
超高速度カメラでインク滴の飛翔状態を観察したところ、インク滴が安定に飛翔するためには、バースト発生装置の出力電圧は約１．３Ｖ必要であり、この場合、同時駆動した全１６個の圧電素子のそれぞれには平均で約１３Ｖの電圧が印加されていることを確認した。
【００８６】
比較例３
非駆動圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（３）およびＴ（２０）〜Ｔ（２２）を接地させなかった以外は、実施例５と全く同様の駆動条件でインク滴を飛翔させた。
【００８７】
超高速度カメラでインク滴の飛翔状態を観察したところ、インク滴が安定に飛翔するためには、バースト発生装置５１の出力電圧は約１．７Ｖ必要であり、この場合、同時駆動した全１６個の圧電素子のそれぞれには平均で約１７Ｖの電圧が印加されていることを確認した。
【００８８】
実施例５〜６および比較例３の結果からわかるように、非駆動圧電素子の全てを浮遊状態にしている比較例３に比べ、非駆動圧電素子の一部または全部を接地する実施例５〜６においては、インク滴が安定飛翔するために必要な電源電圧や圧電素子への印加電圧が小さく、インク滴の飛翔効率が向上することが分かった。また、非駆動圧電素子の一部を接地する場合（実施例５）よりも、全ての非駆動圧電素子を接地する場合（実施例６）の方が、より一層インク滴の飛翔効率が高くなることが確認できた。
【００８９】
このような現象のメカニズムを究明するために、更に検討を行った。その結果、実施例６においては、全ての非駆動圧電素子を接地することにより、非駆動圧電素子には相互誘導による電圧印加は全く見られなかった。また、実施例５においては、接地した非駆動圧電素子には電圧印加は見られなかったが、接地しなかった非駆動圧電素子には０．２〜０．５Ｖ程度の電圧が印加されていることが分かった。一方、比較例３においては、駆動圧電素子からの相互誘導で、非駆動圧電素子へ０．２〜２Ｖ程度の電圧が印加されていた。この誘導電圧は駆動圧電素子に近いほど大きくなり、特に、駆動圧電素子に隣接する非駆動圧電素子には２Ｖの電圧が印加されていることが確認された。
【００９０】
上記の検討結果より、比較例３のように非駆動圧電素子を電気的に浮遊状態にした場合には、駆動圧電素子から非駆動圧電素子への相互誘導の影響により、非駆動圧電素子が駆動され超音波の集束を乱す不要な超音波が発生するために、インク滴の飛翔効率が低くなると考えられる。一方、実施例５〜６のように非駆動圧電素子を接地することにより、不要な超音波の発生が抑制でき、インク滴の飛駆効率が向上すると考えられる。以上に説明したように、主走査方向に超音波ビームを集束するように、フレネル輪帯理論に基づいて同時駆動グループの圧電素子を複数の同時駆動サブグループに振り分け、それらに所定の位相差を与えて同時駆動する場合、非駆動圧電素子の一部または全部を接地することにより、インク滴の飛翔効率や飛翔安定性の向上が図れる。
【００９１】
実施例７
圧電素子を図８に関して説明した方法により駆動した以外は、実施例５と全く同様にしてインク飛翔実験を実施した。
【００９２】
すなわち、１つの記録ドットを形成するために、図８に関して説明したように、同時駆動グループとして、圧電素子Ｔ（３）〜Ｔ（１０）およびＴ（１２）〜Ｔ（１９）を選択し、中心の圧電素子Ｔ（１１）は、非駆動圧電素子とする。そして、これら圧電素子Ｔ（３）〜Ｔ（１０）およびＴ（１２）〜Ｔ（１９）を０位相バースト波が印加される第１の同時駆動サブグループとしての圧電素子Ｔ（４）、Ｔ（６）、Ｔ（９）、Ｔ（１０）、Ｔ（１２）、Ｔ（１３）、Ｔ（１６）およびＴ（１８）と、π位相バースト波が印加される第２の同時駆動サブグループとしての圧電素子Ｔ（３）、Ｔ（５）、Ｔ（７）、Ｔ（８）、Ｔ（１４）、Ｔ（１５）、Ｔ（１７）およびＴ（１９）とに振り分けた。そして、両端部の非駆動圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（２）およびＴ（２０）〜Ｔ（２２）のうち、同時駆動グループに属する圧電素子に隣接する圧電素子Ｔ（２）およびＴ（２０）を選択的に接地させるとともに、同様に同時駆動グループの圧電素子に隣接する圧電素子である中央の非駆動圧電素子Ｔ（１１）も接地させた。
【００９３】
超高速度カメラでインク滴の飛翔状態を観察したところ、インク滴が安定に飛翔するためには、バースト発生装置５１の出力電圧は約１．８Ｖ必要であり、この場合、同時駆動した全２２個の圧電素子のそれぞれには平均で約１８Ｖの電圧が印加されていることを確認した。
【００９４】
実施例８
図９に関して説明したように、非駆動圧電素子Ｔ（１）およびＴ（２１）、Ｔ（２２）をも接地させた以外は、実施例７と全く同様のインク飛翔実験を行った。
【００９５】
超高速度カメラでインク滴の飛翔状態を観察したところ、インク滴が安定に飛翔するためには、バースト発生装置５１の出力電圧は約１．７Ｖ必要であり、この場合、同時駆動した全１６個の圧電素子のそれぞれには平均で約１７Ｖの電圧が印加されていることを確認した。
【００９６】
比較例４
非駆動圧電素子Ｔ（１）〜Ｔ（２）およびＴ（２０）〜Ｔ（２２）並びにＴ（１１）を接地させなかった以外は、実施例７と全く同様の駆動条件でインク滴を飛翔させた。
【００９７】
超高速カメラでインク滴の飛翔状態を観察したところ、インク滴が安定に飛翔するためには、バースト波発生装置５１の出力電圧は約２．３Ｖ必要であり、この場合、同時駆動した全１６個の圧電素子のそれぞれには平均で約２３Ｖの電圧が印加されていることを確認した。
【００９８】
実施例７〜８の結果からわかるように、圧電素子アレイから選択された同時駆動素子の配列の中に、選択されない圧電素子が存在する場合には、本発明の効果は一層顕著である。つまり、非駆動圧電素子の全てを浮遊状態にしている比較例３と、非駆動圧電素子の一部または全部を接地する実施例７〜８を比較すると、インク滴が安定飛翔するために必要な電源電圧や圧電素子への印加電圧の差が一層大きくなり、本発明の効果により、インク滴の飛翔効率が一層向上することが分かった。また、非駆動圧電素子の一部を接地する場合よりも、全ての非駆動圧電素子を接地する場合の方が、より一層インク滴の飛翔効率が高くなるとも確認できた。
【００９９】
このような現象のメカニズムを探るために、更に検討を行った。その結果、実施例８においては、全ての非駆動素子接地することにより、非駆動素子には相互誘導による電圧印加は全く見られなかった。実施例７においては、接地した非駆動素子には電圧印加は見られなかったが、接地しなかった非駆動素子には０．２〜０．５Ｖ程度の電圧が印加されていることが分かった。
【０１００】
上記の検討結果より、圧電素子アレイから選択された同時駆動素子の配列の中に、選択されない圧電素子が発生する場合においては、比較例４のように非駆動圧電素子を電気的に浮遊状態にした時に、特に両側に駆動圧電素子が存在する非駆動圧電素子への相互誘導の影響が顕著になり、不要な超音波の強度が大きくなることによって、インク滴の飛翔効率が一層低下すると考えられる。一方、実施例７〜８では非駆動圧電素子を接地することにより、不要な超音波の発生が抑制き、インク滴の飛翔効率の向上が図れると考えられる。
【０１０１】
以上に説明したように、同時駆動グループを選択し、主走査方向に超音波ビームを集束するように、フレネル輪帯理論に基づいて同時駆動サブグループに振り分け、これらの複数の同時駆動サブグループに所定の位相差を与えて同時駆動する場合、圧電素子アレイから選択された同時駆動グループの配列の中に、選択されない圧電素子が存在するときには、駆動されない圧電素子の一部または全部を接地することにより、一層インク滴の飛翔効率や飛翔安定性の向上が図れることが分かった。
【０１０２】
実施例９
実施例３〜８において、接地の代わりに直流電圧を印加した以外は同様にしてインク滴を飛翔させたところ、各実施例の効果と同様の効果が得られた。
【０１０３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に従い、選択した圧電素子からなる同時駆動グループにおいて、その一部を同一位相で同時駆動し、他の圧電素子は駆動させないことにより、また、その非駆動圧電素子の一部または全部を接地するか、これに直流電圧を印加することにより、あるいは選択した同時駆動グループを複数の同時駆動サブグループに振り分けてそれぞれを位相差をもって駆動させるとともに、非駆動圧電素子の一部または全部を接地するか直流電圧を印加することにより、駆動圧電素子から非駆動圧電素子への相互誘導に起因する不要な超音波の発生が抑制され、インク滴の飛翔効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェット記録装置のヘッド部の概略斜視図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る駆動回路の構成を示す図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る駆動回路の構成を示す図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る駆動回路の構成を示す図。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る駆動回路の構成を示す図。
【図６】本発明の第５の形態に係る駆動回路の構成を示す図。
【図７】図６に示す駆動回路を用いた圧電素子の他の駆動方法を説明するための図。
【図８】図６に示す駆動回路を用いた圧電素子のさらに他の駆動方法を説明するための図。
【図９】図６に示す駆動回路を用いた圧電素子のさらに他の駆動方法を説明するための図。
【符号の説明】
１１…支持部材
１１ａ…溝
１２…圧電体
１３…個別電極
１４…共通電極
１５…アレイ電極
１６…駆動回路
１８…超音波集束手段
１９…インク液保持室
２１ａ…スリット
２０…インク液
３１，４１，５１…バースト波発生装置
３２，５３，５４…増幅器
５２…位相反転器
ＳＷ１１１〜ＳＷ１２７…スイッチ
ＳＷ２１１〜ＳＷ２２７…スイッチ
ＳＷ３１１〜３３２…スイッチ
ＳＷ４１１〜４３２…スイッチ
ＳＷ５１１〜５３２…スイッチ
Ｌ４，Ｌ１７…接地ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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