(57)【要約】 【課題】  大きなドット若しくは大きなドットに相当するドット群を得るために、複数回の駆動パルス印加を行なうと、長期間の駆動で電極上の絶縁膜が損傷を受けアクチュエータの機能が維持できなくなる。【解決手段】  １駆動周期内で３つの駆動パルスを順次印加するとき、各駆動パルスの間の区間（時間間隔）Ｔｄ３１，Ｔｄ３２において、駆動パルス電圧と同極性で、かつ、０より大きく、駆動パルスの電位Ｖｐより小さい電圧Ｖｐ３１ｄ及びＶｐ３２ｄを印加する駆動波形を印加する。【選択図】図３
2006175760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録液の液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室と、この液室の壁面を形成する振動板の少なくとも一部を構成する可変電極と、この可変電極に対向する対向電極とを有し、前記電極間に駆動パルスが印加されることによって前記振動板が変位して機械的な力により前記ノズルから液滴を吐出する液体吐出ヘッドを駆動する駆動装置において、１駆動周期内で複数の駆動パルスを含む駆動波形を印加するとき、前記複数の駆動パルス間の内の少なくとも１区間は前後の駆動パルスと同極性で０ではない電位である駆動波形を印加する手段を備えていることを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動装置。
【請求項２】
記録液の液滴を吐出させる液体吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置において、請求項１に記載の液体吐出ヘッドの駆動装置を備えていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
記録液の液滴を吐出させる液体吐出ヘッドを搭載し、被記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、請求項１に記載の液体吐出ヘッドの駆動装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッドの駆動装置、液体吐出装置及び画像形成装置に関し、特に静電型アクチュエータを用いる液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置としては、記録液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、加圧室、インク流路等とも称される。）と、この液室の壁面を形成する振動板の少なくとも一部を構成する可変電極と、この可変電極に対向する対向電極とを有し、電極間に電圧が印加されることによって可変電極（振動板）を静電力で変位させて、振動板の機械的な復元力によって液室内に圧力を発生させることでノズルから液滴が吐出される静電型アクチュエータを含む静電型液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして搭載したものがある。
【０００３】
このような記録液吐出方式の画像形成装置において、高画質画像を形成するためには、階調記録が不可欠であり、そのため、従前から、多値記録（中間調記録）を行なう方法として、濃度の異なる同色系のインクを複数有して、濃度を変化させる濃度変調方式、微小なドットをほぼ同じ位置に複数形成し、これによりドットの大きさを変調させるドット数変調方式、複数の容量（滴体積）のインク滴を打ち分け、ドットの大きさを変調させるドット径変調方式などで液体吐出ヘッドを駆動することが行なわれている。
【０００４】
これらの変調方式のうち、ドット数変調方式は複数のドットで一つのドットを代替するため、ドット形状がいびつになって画質が十分でない。また、濃度変調方式は、技術的に達成難易度は低いが、増大させたインク色の数に応じて一定数のノズルを割り当てる必要があり、それだけヘッドのコストが上がるか、もしくは各色のノズルの割り当て数を減らす結果、印刷速度が低下することは避けられない。これらに対して、滴体積の異なる液滴を打ち分けるドット径変調方式は、ヘッドコストを上げることなく、画質と印刷速度を両立させるのに有効な中間調記録方式である。
【０００５】
そこで、静電型液体吐出ヘッドを用いてドット径変調方式で駆動する駆動装置としては、従来、例えば特許文献１に記載されているように、複数回のパルス状の駆動電圧を印加し、液室内の圧力変動が正圧となる時間毎に振動板を復元させ、大きな滴を吐出させ或いは吐出させた後に飛翔中に合体させて大きな滴にするものが知られている。
【特許文献１】特開２００２−１１３８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したドット数変調方式、あるいはドット径変調方式では、大きなドット若しくは大きなドットに相当するドット群を得るために、複数回の駆動パルス印加が必要である。一方で、静電型アクチュエータは電極間への電圧印加により駆動するが、長期駆動を行うと、電圧印加により電極上に設けられた絶縁膜が損傷を受け、静電型アクチュエータの機能が維持できなくなってしまうという課題がある。
【０００７】
したがって、１つの駆動パルス印加により吐出する通常の大きさのドットに対して大きなドットを吐出する割合が多い場合、静電型アクチュエータの耐久性（印字回数）が低下してしまうことは避けられないが、静電アクチュエータにおいても耐久性の確保は最重要項目であり、これ無くして液体吐出ヘッドとして実用化することは困難である。
【０００８】
この対策として、絶縁膜の経時的な絶縁破壊に起因する静電型アクチュエータの損傷を防ぐために、絶縁膜の厚みを厚くする、もしくは印加電圧を下げれば良いのであるが、両者は相反する対策であり、結果的には印加電圧を上げる、もしくは絶縁膜を薄くすることになる。さらに、静電型アクチュエータを液体吐出ヘッドのアクチュエータ手段として利用する場合、液滴を吐出するための十分な吐出力が必要であり、上記の対策では仕様を満足できない場合もあるという課題がある。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、静電型アクチュエータの絶縁膜損傷を防ぎ、耐久性の低下を回避した液体吐出ヘッドの駆動装置、及びこの駆動装置を備えた液滴吐出装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液滴吐出ヘッドの駆動装置は、１駆動周期内で複数の駆動パルスを含む駆動波形を印加するとき、複数の駆動パルス間の内の少なくとも１区間は前後の駆動パルスと同極性で０ではない電位である駆動波形を印加する手段を備えている構成とした。
【００１１】
本発明に係る液体吐出装置及び画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドの駆動装置を備えた構成とした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの駆動装置、液体吐出装置及び画像形成装置によれば、１駆動周期内で複数の駆動パルスを含む駆動波形を印加するとき、複数の駆動パルス間の内の少なくとも１区間は前後の駆動パルスと同極性で０ではない電位である駆動波形を印加するので、静電型アクチュエータの絶縁膜損傷が低減して耐久性が向上し、信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。まず、本発明を適用する静電型液体吐出ヘッドの構成について図１を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの液室短手方向（ノズルの並び方向）の断面説明図である。
【００１４】
この液体吐出ヘッドは、記録液の液滴を吐出するノズル１を形成したノズル板２と、このノズル１が連通する液室３を形成する流路板４と、液室３の壁面を形成する可変電極である導電層５ａ及び絶縁層５ｂからなる振動板５と、この可変電極である振動板５に所定のギャップ（空隙）１０をおいて対向する対向電極６を設けた支持基板７とを備えている。なお、対向電極６の表面には絶縁膜６ｂを形成している。ここで、可変電極である振動板５と対向電極６によって静電型アクチュエータが構成される。
【００１５】
なお、振動板５は全体を可変電極とすることもできるし、上述したように複層構造にして一部を可変電極とすることもできる。また、振動板５はシリコン基板の異方性エッチングなどで流路板４と一体形成することもできるし、犠牲層エッチングを用いて支持基板７と一体に形成することもできる。
【００１６】
この液体吐出ヘッドにおいては、可変電極である振動板５と対向電極６との間に駆動回路Ｖから所定の駆動パルスを印加することによって、振動板５と対向電極６との間に静電力が生じて、振動板５が対向電極６側に当接するまで変位し（破線図示の状態）、駆動パルスが立ち下がることによって静電力が消失することにより、振動板５が自身の復元力によって液室６側に復元するので、この振動板５の機械的な力によって液室６内の記録液（以下「インク」ともいう。）が加圧されて、ノズル１から液滴８（又は液滴８ａ、８ｂ，８ｃなど連続する複数の液滴）が吐出され、被記録媒体１１に着弾する。
【００１７】
ここで、１印字周期内（１駆動周期内）に３つの駆動パルス（パルス電圧）を印加することで、通常の大きさの３ドット、あるいは３滴分に相当する大きなドットを被記録媒体に付着させる駆動波形（以下、「トリプルパルス」という。）について説明する。
図２（ａ）に示すように、１駆動周期内で、３つの駆動パルスを印加するとき、各駆動パルスの印加時間をそれぞれＰｗ３１，Ｐｗ３２，Ｐｗ３３とし、各パルス間の間隔時間をＴｄ３１，Ｔｄ３２とする。また、Ｐｗ＊＊における電圧値はＶｐ＊＊、Ｔｄ＊＊における電圧値はＶｐ＊＊ｄと表記することとする。
【００１８】
一方、図２（ｂ）におけるシングルパルスのパルス幅はＰｗ１１、そのときの電圧値をＶｐ１１とする。
【００１９】
ここで、図２（ａ）のトリプルパルスにおいて、Ｖｐ３１＝Ｖｐ３２＝Ｖｐ３３＝Ｖｐ，Ｐｗ３１＝Ｐｗ３２＝Ｐｗ３３＝Ｐｗであり、図２（ｂ）のシングルパルスがＶｐ１１＝Ｖｐ，Ｐｗ１１＝Ｐｗであれば、静電型アクチュエータにトリプルパルスを印加し続ける場合は、シングルパルスを印加し続ける場合に比べて、３倍早くアクチュエータとしての機能が低下することになる。
【００２０】
つまり、半導体では電極間に設けられた絶縁層に関して経時的絶縁破壊という現象があり、電極間に印加された或る一定電圧Ｖｓにより絶縁膜は何らの損傷を受けない場合でも、この一定電圧Ｖｓを長時間印加し続けると絶縁膜が損傷するというものである。
【００２１】
このことを考慮すると、トリプルパルスはシングルパルスに比べて、（同電圧の）電圧印加時間が３倍長いために絶縁膜の損傷が早いものと考えられる。しかしながら、静電型アクチュエータの耐久試験を行ったところ、トリプルパルス駆動によって絶縁膜の損傷が早まるのは、電圧印加時間が長いためではなく、パルス電圧のＯＮ，ＯＦＦの回数が多いためであることが明らかとなった。つまり、図２（ｃ）のようなシングルパルスではあるが、パルス幅が図２（ａ）の各パルスの３倍である駆動波形を用いると、図２（ｂ）のシングルパルス駆動の場合と同程度の耐久性を有することが確認された。
【００２２】
これより、静電型アクチュエータの絶縁膜損傷に依存する耐久性は、電圧印加時間ではなく電圧印加の際のＯＮ，ＯＦＦ回数と、ＯＮ，ＯＦＦ時の遷移電圧差に大きく依存するものと考えられる。
【００２３】
したがって、トリプルパルスを印加する場合、例えば、図３（ａ）ないし（ｃ）に示すように、複数の駆動パルスの間の少なくとも１区間におけるパルス間の時間間隔Ｔｄ３１，Ｔｄ３２において、駆動パルス電圧Ｖｐと同極性で、かつ、０より大きく、電位Ｖｐより小さい電圧Ｖｐｄを印加することで、耐久性を向上できることになる。
【００２４】
図３（ａ）の駆動波形は、３つの駆動パルスの間隔Ｔｄ３１，Ｔｄ３２のいずれでも、駆動パルス電圧Ｖｐと同極性で、かつ、０より大きく、電圧Ｖｐより小さい電圧Ｖｐ３１ｄ及びＶｐ３２ｄを印加する波形としたものである。
【００２５】
また、図３（ｂ）の駆動波形は、３つの駆動パルスの間隔Ｔｄ３１，Ｔｄ３２の内、間隔Ｔｄ３１で、駆動パルス電圧Ｖｐと同極性で、かつ、０より大きく、電圧Ｖｐより小さい電圧Ｖｐ３１ｄを印加し、間隔Ｔｄ３２では電圧Ｖｐ３２ｄを「０」とする波形としたものである。
【００２６】
さらに、図３（ｃ）の駆動波形は、３つの駆動パルスの間隔Ｔｄ３１，Ｔｄ３２の内、間隔Ｔｄ３２で、駆動パルス電圧Ｖｐと同極性で、かつ、０より大きく、電圧Ｖｐより小さい電圧Ｖｐ３２ｄを印加し、間隔Ｔｄ３１では電圧Ｖｐ３１ｄを「０」とする波形としたものである。
【００２７】
つまり、このような駆動波形を印加することによって、電圧印加の際のＯＮ，ＯＦＦ回数は変わらないが、ＯＮ，ＯＦＦ時の遷移電圧差を小さくすることができ、これによって耐久性（印字回数）の低下を防ぐことができる。もちろん、このとき吐出される滴速度Ｖｊが、シングルパルス駆動の場合の速度と変わってしまうと好ましくないため、電圧Ｖｐ３１ｄ，Ｖｐ３２ｄは或る値以下に制限される。
【００２８】
このように、複数の駆動パルスの間の少なくとも１区間でパルス電圧と同極性でかつ０より大きい電位の駆動波形を印加することによる作用効果は、例えば図４（ａ）に示すように１つの駆動パルスの電位を低く（Ｖｐｄ´）したり、同図（ｂ）に示すようにすべての駆動パルスに電位Ｖｐｄの下駄を履かせたりすることによっては得られてない。
【００２９】
つまり、図４（ａ）の駆動波形では、２つ目の駆動パルスによって振動板を十分に撓めることができず、結局、吐出効率が落ちることになる。このことは、静電型アクチュエータのδ(変位量)−Ｖｐ(電圧値)特性（図５参照）が非線形であるために生じる。
【００３０】
具体的に説明すると、図５における変位量δは、図６における可変電極短辺長中心ＹＡでの変位量である。電圧Ｖｃの印加により、振動板が電極間の実効Ｇａｐ(eff-Gap)の１／３変位すると、電圧Ｖｃ以上の電圧では非連続的に変位が増大する。このような、非線形性の結果として、静電型アクチュエータの可変電極に蓄えられるエネルギー（復元力）は、電位差を一定とすると、電圧値が高くなる程大きくなる。
【００３１】
したがって、図３（ａ）における２つ目の駆動パルスの電位Ｖｐｄ´＝電圧差Ｖｐ−Ｖｐｄと、図４（ａ）における２つ目のパルスの電位＝電圧差Ｖｐ−Ｖｐｄが同じであっても、可変電極に蓄えられるエネルギー（復元力）は、図４（ａ）の場合の方が小さくなるため、図４（ａ）の駆動波形では十分な吐出滴速度Ｖｊが得られなくなるのである。
【００３２】
また、図４（ｂ）に示す駆動波形を用いて滴吐出を行うと、滴速度を落とさずに吐出する条件が得られないことが分かった。この場合は明確な説明ではないが、全てのパルスにおいて可変電極の戻りを制限することで、結局、吐出効率を落としているものと推測される。
【００３３】
一方で、ドライバＩＣの規格制限を考慮すると、図３（ａ）〜（ｃ）の駆動波形を用いる場合、可変電極の戻り力を大きくするために、３つのパルスの電圧値は同一になるようにして、パルス間電圧Ｖｐ３１ｄ、Ｖｐ３２ｄを変化させると良い。
【００３４】
次に、具体的な実施例について説明する。
〔実施例１〕
先ず、試作した静電型アクチュエータの作製プロセスを図７ないし図９を参照して概略説明する。
図７（ａ）に示すように、図示しないＳｉ基板に熱酸化膜３０を形成し、その上に対向電極（固定電極）の導電層となるポリシリコン（PolySi）３１を０．５μｍ厚みで積層する。次に、図７（ｂ）に示すように、後述するように、駆動時に両電極は可変電極側に設けられる凸部を介してのみ接触するのであるが、この凸部と凸部に対応する部分を電気的にフロートにするためのスリット３２を形成する。
【００３５】
その後、図７（ｃ）に示すように、絶縁膜となるＨＴＯ３３を０．２μｍ厚さで積層する。このとき、スリット３２の部分でも他の部分同様、積層したＨＴＯ３３の厚みは同じなので、スリット３２の部分では段差が生じ、その後積層される材料層でも段差が残ることになるが、この段差は図示していない。
【００３６】
次に、図７（ｄ）に示すように、両電極間のギャップ空間（空隙）を形成するために犠牲層３４としてポリシリコンを０．４μｍ厚みで積層した後、図７（ｅ）に示すように、両電極同士を当接させる部分となる凸部を形成するため、犠牲層３４の凸部に相当する部分に凹部３５を深さ０．０６μｍエッチングする。
【００３７】
この後さらに、図８（ａ）に示すように、犠牲層３４上に絶縁膜となるＨＴＯ３５を０．２μｍ厚で成膜する。ここでも、凹部３５では他の部分同様、積層したＨＴＯ３５の厚みは同じなので、凹部３５の部分では段差が生じ、その後積層される材料層でも段差が残ることになるが、この段差は図示していない。
【００３８】
次に、図８（ｂ）に示すように、可変電極の導電層となるポリシリコン３７を０．２μｍ厚みで積層し、図８（ｃ）に示すように、凸部を電気的にフロートにするためのスリット３８を形成している。
【００３９】
さらに、図８（ｄ）に示すように、ポリシリコン３７上に、引張内部応力を有するＳｉ３Ｎ４３８を０．１２μｍ厚みで、その上に図９（ａ）に示すようにＨＴＯ３９を０．６μｍ厚みで順次積層形成している。ここでも、スリット３８の部分に積層される材料には段差が生じるが図示していない。
【００４０】
この後、図９（ｂ）に示すように、犠牲層３４を除去するための除去孔（図示せず）を通じて犠牲層であるポリシリコン３４をＩＣＰにより除去し、空隙（Ｇａｐ空間）１０を形成する。このとき、前述した凹部３５に対応する部分が凸部４１として形成されることになる。最後に、図９（ｃ）に示すように、接液層である樹脂ポリイミド層４２を１μｍ厚みに積層して、可変電極５と対向電極６とがギャップ３を介して対向する静電型アクチュエータを完成し、これに図示しないが流路板やノズル板を順次積層して、複数集積した液体吐出ヘッドとした。
【００４１】
なお、導電層であるポリシリコン３１，３７は伝導率を上げるため、Ａｓを注入している。また、可変電極の短辺長＝６０μｍ，可変電極の長辺長＝１２００μｍとした。
【００４２】
そして、パラメータが同一である上述の静電型アクチュエータを用いて、駆動条件を変え、可変電極を振動させるだけの振動耐久試験を行った。アクチュエータの耐久性の良否判断は、アクチュエータの振動耐久試験を行なった後、アクチュエータから可変電極１を除去し、可変電極（振動板）５，固定電極（対向電極）６に形成されたＨＴＯ（絶縁膜、酸化膜）３６，３３の損傷の有無により評価した。
【００４３】
なお、本実施例における耐久試験は、液滴を吐出しながら行なった訳では無いが、本実施例の耐久試験の結果は、液滴を吐出しながら行なう耐久試験の結果に直接繋がるものである。従って、液滴吐出ヘッドにおけるアクチュエータの耐久性も本実施例から直接判断することができる。
【００４４】
駆動波形は図２（ｂ）の駆動波形（パルス間電圧が０Ｖ）であるシングルパルスである。駆動条件と耐久試験結果を表１に示している。また、アクチュエータの駆動時に、酸化膜（絶縁膜）に最も電界が加わるのは、両電極同士が最も接近した状態、つまり凸部を介して両電極が接触した状態である。そこで、印加したパルス電圧のパルス幅と共に、当接時間をも表１に示している。
【００４５】
【表１】
2006175760.tif 000003
【００４６】
この結果から、試験後の酸化膜の損傷は試験Ｂのサンプルが最も大きく、次に試験Ａであり、試験Ｃ，Ｄ，Ｅの酸化膜損傷は小さく、それらの差異は判断し難いものであった。
【００４７】
これらの試験ＡとＥの比較と試験ＢとＥの比較と試験Ｄ，Ｅの比較より、酸化膜の損傷は、トータル当接時間（概ね電圧印加時間の合計）でなく、印加したパルス数に大きく依存していることが分かる。また、当然ではあるが、試験Ｂ，Ｃの比較より駆動電圧の大きさも酸化膜の損傷に影響を与えることが分かる。
【００４８】
〔実施例２〕
図２（ａ）の駆動波形を用いた振動耐久試験（試験Ｆ）と、図３（ａ）の本発明に係る駆動波形を用いた振動耐久試験Ｇ（試験Ｇ）を行なって、耐久性を比較した。なお、駆動周波数１２．５ｋHz（１印字周期８０μｓ）、試験Ｆ，Ｇ共にＶｐ３１＝Ｖｐ３２=Ｖｐ３３=６３Ｖ，Ｐｗ３１＝Ｐｗ３２＝Ｐｗ３３＝６μｓ、Ｔｄ３１=Ｔｄ３２＝１０μｓとして、試験ＦではＶｐ３１ｄ＝Ｖｐ３２ｄ＝０Ｖ、試験ＧではＶｐ３１ｄ＝Ｖｐ３２ｄ＝３１．５Ｖとした。このときの条件及び結果を表２に示している。
【００４９】
【表２】
2006175760.tif 000004
【００５０】
試験Ｇでは試験Ｆに対して、Ｔｄ３１，Ｔｄ３２間において余分な電圧が印加されているが、酸化膜（ＨＴＯ）の損傷は明らかに試験Ｆの方が大きく、本発明に係る駆動波形である図３（ａ）に示す駆動波形の効果が確認できた。
【００５１】
〔実施例３〕
静電型インクジェットヘッドに同一の静電型アクチュエータを用いて、駆動条件を変え、インク吐出評価を行った。なお、ここでは、トリプルパルス駆動により、インク滴が被記録媒体に達する前に複数滴が大きな１滴、あるいはノズルから大きな１滴として吐出される条件、つまりドット径変調方式の条件で評価したが、ドット数変調方式の条件でも結論は同じである。
【００５２】
図２（ｂ）の駆動波形（シングルパルス）を用いた場合の、インク滴速度(Ｖｊ)，インク滴体積(Ｍｊ)と駆動電圧パルス幅(Ｐｗ１１)の相関関係を図１０に示している。なお、駆動電圧はＶｐ１１＝７３Ｖである。
【００５３】
また、図２（ａ）の通常のトルプルパルス駆動波形を用いて大滴を形成した場合の、同じくインク滴速度(Ｖｊ)，インク滴体積(Ｍｊ)と駆動電圧パルス幅(Ｐｗ３３)の相関関係を図１１に示している。また、このときの駆動波形条件を表３に示している。
【００５４】
【表３】
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【００５５】
ここで重要なのは、シングルパルス駆動における滴速度Ｖｊに対して、同じ駆動電圧で同等の滴速度Ｖｊを形成可能な条件が有るかどうかである。
【００５６】
次に、本発明に係る図３（ａ）に示すトルプルパルス駆動波形を用いて大滴を形成した場合の、インク滴速度(Ｖｊ)，インク滴体積(Ｍｊ)と駆動電圧パルス幅(Ｐｗ３３)の相関関係を図１２に示している。また、このときの駆動波形条件を表４に示している。
【００５７】
【表４】
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【００５８】
ここでも重要なのは、シングルパルス駆動における滴速度Ｖｊに対して、同じ駆動電圧で同等の滴速度Ｖｊを形成可能な条件が有るかどうかである。表４に見るように、図２（ａ）の駆動波形の場合と比べて、設定を多少変更する必要があるが、図３（ａ）の駆動波形でも滴速度Ｖｊを変えることなく、大きなインク滴が吐出可能であることが分かる。
【００５９】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの駆動装置を搭載した本発明に係る画像形成装置の一例について図１３及び図１４を参照して説明する。なお、図１３は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、図１４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でタイミングベルト１０５を介して図１４で矢示方向（主走査方向）に移動走査する。
【００６０】
このキャリッジ１０３には、例えば、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）のインク滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドからなる４個の記録ヘッド１０７を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００６１】
記録ヘッド１０７を構成する液体吐出ヘッドとしては、前述したように静電型液体吐出ヘッドを用いている。なお、異なる色を吐出する複数のノズル列を備えた１又は複数の液体吐出ヘッドで記録ヘッドを構成することもできる。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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１４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。
【００６６】
また、図１４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。
【００６７】
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。
【００６８】
また、キャリッジ１０３の前方側には、図１４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。
【００６９】
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。
【００７０】
また、背部には両面給紙ユニット１６１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１６１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。
【００７１】
さらに、図１４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１９１を配置している。
【００７２】
この維持回復機構１９１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１９２ａ〜１９２ｄ（区別しないときは「キャップ１９２」という。）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１９３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１９４などを備えている。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
そこで、キャリッジ１０３を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１５４に排紙する。
【００７６】
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１６１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
【００７７】
また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１０３は維持回復機構１９１側に移動されて、キャップ１９２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１９２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１９３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。
【００７８】
次に、この画像形成装置の制御部の概要について図１５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。
【００７９】
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、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を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２１４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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
駆動波形生成部２０７は、駆動パルス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の駆動パルス及び前述した条件を満たす複数の駆動パルス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。
【００８４】
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パルスを選択的に記録ヘッド７の振動板と対向電極との間に印加してヘッドを駆動する。
【００８５】
この制御部では駆動波形生成部２０７及びヘッドドライバ２０８によって液体吐出ヘッドである記録ヘッドに対して駆動波形を印加する本発明に係る駆動装置を構成している。したがって、安定して大滴を形成することができ、高画質での階調記録が可能になり、印刷速度と画質を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明を適用する静電型液体吐出ヘッドの一例を示す液室短手方向に沿う断面説明図である。
【図２】同ヘッドの駆動に用いる比較例に係る駆動波形を構成する駆動パルスの異なる例を示す説明図である。
【図３】本発明に係る駆動装置で生成出力するトリプルパルスからなる駆動波形の異なる例を示す説明図である。
【図４】同ヘッドの駆動に用いる他の比較例に係る駆動波形を構成する駆動パルスの異なる例を示す説明図である。
【図５】印加電圧と振動板の変位特性（空隙の変化）の関係を示す説明図である。
【図６】同じく静電型アクチュエータの模式的説明図である。
【図７】静電型アクチュエータの製造工程の説明に供する説明図である。
【図８】同じく図７の工程に続く工程の説明に供する説明図である。
【図９】同じく図８の工程に続く工程の説明に供する説明図である。
【図１０】図２（ｂ）の駆動波形を用いた場合の滴速度、滴吐出量−パルス幅の測定結果の一例を示す説明図である。
【図１１】図２（ｃ）の駆動波形を用いた場合の滴速度、滴吐出量−パルス幅の測定結果の一例を示す説明図である。
【図１２】図２（ａ）の駆動波形を用いた場合の滴速度、滴吐出量−パルス幅の測定結果の一例を示す説明図である。
【図１３】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。
【図１４】同画像形成装置の要部平面説明図である。
【図１５】同画像形成装置の制御部の概要を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００８７】
１…ノズル
２…ノズル板
３…液室
４…流路板
５…振動板
６…対向電極
２０７…駆動波形生成部
２０８…ドライバ
【図１】
2006175760.tif 000007
【図２】
2006175760.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006175760.tif 000011
【図６】
2006175760.tif 000012
【図７】
2006175760.tif 000013
【図８】
2006175760.tif 000014
【図９】
2006175760.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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