(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動パルスの立ち上がり時、立ち下がり時に瞬間的に容量成分を充放電するために流れる充放電時のピーク電流を小さく抑える。【解決手段】液体吐出ヘッドＨは、第１の共通電極となる振動板電極を含む振動板と、振動板にギャップを介して対向する固定電極とを有し、固定電極は個別電極１４ａと複数のノズルに対応する第２の共通電極１４ｂとで構成され、滴吐出タイミングで、液滴を吐出するノズルについては第１の共通電極と個別電極１４ａ及び第２の共通電極１４ｂとの間にパルス電圧Ｐｖ２を印加して振動板を液滴吐出が可能な変形量で変形させ、液滴を吐出しないノズルについては第１の共通電極と第２の共通電極１４ｂとの間にパルス電圧Ｐｖ１を印加して振動板を液滴を吐出しない程度に変形させる。【選択図】図１２
2008213380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルが連通する液室の少なくとも一部の壁面を構成する可変電極となる振動板及びこの振動板に対向する固定電極となる対向電極を含む液体吐出ヘッドを備えている液体吐出装置において、
前記液体吐出ヘッドは、可変電極及び固定電極のいずれか一方が複数のノズルに共通する第１の共通電極であり、他方が複数のノズルに共通する第２の共通電極とこの第２の電極から電気的に分離された個別電極で構成されるものであり、
液滴の吐出タイミングで、液滴を吐出させるノズルに対応する前記第１の共通電極と前記第２の共通電極及び前記個別電極との間に駆動パルス電圧を印加して前記振動板を液滴吐出が可能な変形量だけ変形させ、液滴を吐出させないノズルに対応する前記第１の共通電極と前記第２の共通電極との間には前記駆動パルス電圧を印加するとともに、前記第１の共通電極と個別電極との間には前記駆動パルス電圧を印加しないで、前記振動板を液滴吐出が生じない変形量で変形させる
ことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体吐出装置において、前記個別電極が前記振動板の短辺長方向中央側に、前記第２の共通電極が前記振動板の短辺長方向外側に配置されていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液体吐出装置において、前記振動板は前記第１の共通電極と前記第２の共通電極及び前記個別電極との間に前記駆動パルス電圧が印加されたときに前記固定電極側に当接することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出装置において、前記第１の共通電極と第２の共通電極との間に印加する駆動パルス電圧と、前記第１の共通電極と個別電極との間に印加する駆動パルス電圧が同じであることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の液体吐出装置において、前記第１の共通電極と前記個別電極間の距離よりも前記第１の共通電極と前記第２の共通電極間の距離が大きいことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出装置において、前記第１の共通電極と第２の共通電極との間に印加する駆動パルス電圧と、前記第１の共通電極と個別電極との間に印加する駆動パルス電圧が異なることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の液体吐出装置において、前記第１の共通電極と前記個別電極との間に印加する前記駆動パルス電圧の電圧値が、前記第１の共通電極と前記第２の共通電極との間に印加する駆動パルス電圧の電圧値よりも絶対値で小さいことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の液体吐出装置において、前記駆動パルスを与える個別電極を選択するドライバＩＣを介さないで前記第２の共通電極に駆動パルスを与えることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項９】
液体吐出装置で液滴を吐出させて画像を形成する画像形成装置において、請求項１ないし８のいずれかに記載の液体吐出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】
本発明は液体吐出装置及び画像形成装置に関し、特に静電型液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プリンタ／ファックス／コピア或いはこれらの機能を複合した画像形成装置としては、例えば、記録液（液体）の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いて、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、液体としての記録液（以下、インクともいう。）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうものがある。
【０００３】
なお、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することをも意味する。また、液体吐出装置とは、液体吐出ヘッドから液体を吐出する装置を意味し、画像形成を行うものに限定されるものではない。
【０００４】
液体吐出ヘッドとしては、電気機械変換素子などの圧電型アクチュエータを用いたもの、電気熱変換素子に膜沸騰を利用するサーマル型アクチュエータを用いたもの、振動板と電極間の静電力を利用する静電型アクチュエータを用いたものなどがあり、この中でも静電型アクチュエータを用いたヘッドは、小型化、高速化、高密度化、省電力化において他の方式のヘッドに比べて優位であるという利点を有している。
【０００５】
このような静電型液体吐出ヘッド及びこれを含む液体吐出装置、画像形成装置として、従来、特許文献１には、インクが充填されノズルを有する液室５、該液室の一部に形成された振動板３、該振動板に設けられた第１の電極１、該第１の電極と微小間隔隔てて対向して設けられた第２の電極２で構成し、その際、振動板の一つに対して設けられる前記第１の電極あるいは前記第２の電極の少なくとも一方を複数個に分割した構造の分割電極２ａ，２ｂ，２ｃで構成し、分割電極を構成するそれぞれの電極を駆動することによって、第１及び第２の電極１，２間に電位差を生ぜしめ、静電力で該振動板３を変形させてノズルからインクを吐出するようにすることが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−０１５８０１号公報
【０００６】
その他、特許文献２には、１つの振動板に対し、振動板の変形を規制する支柱を設け、支柱が１つの振動板に対向する隣り合う電極間に設けられ、面積の異なる複数の電極を配し、階調信号に応じて所定数の電極にパルス電圧を印加し、階調信号に応じた量のインク滴を前記ノズルから吐出する駆動手段とすることが記載されている。
【特許文献２】特許第３５００７８１号公報
【０００７】
特許文献３には、振動板をインク搬送路の後方からノズルに向かって次第に変形させるようにすることが記載されている。
【特許文献３】特開平１１−３０９８５５号公報
【０００８】
特許文献４には、高インピーダンスの出力トランジスタと低インピーダンスの出力トランジスタの並列回路を備え、充電時に、まず、高インピーダンスの出力トランジスタをオンし、その所定時間後に低インピーダンスの出力トランジスタをオンすることにより、反対側の電極に発生する誘導電圧のピーク値を低く抑えることが記載されている。
【特許文献４】特開２００２−０９４３６４号公報
【０００９】
特許文献５には、インク滴を吐出させる第１駆動信号と、この第１駆動信号から所定時間経過後に振動板の変位を抑制する第２駆動信号を印加する手段を備え、第２駆動信号は電極に印加することができるし、或いは、第２駆動信号を電極とは電気的に分離され、振動板に対向する第３電極に印加することもできるし、若しくは電極を設ける基板に印加することもできることが記載されている。
【特許文献５】特開２００２−０９６４６６号公報
【００１０】
特許文献６には、振動板を電極側に当接させる駆動方式が記載されている。
【特許文献６】特開平８−１１８６２６号公報
【００１１】
特許文献７には、可変電極と固定電極のいずれか一方の電極の対向面に凸構造が設けられ、凸構造の部もしくは凸構造の対向部に相当する可変電極の一部が電気的に切り離された構成とすることが記載されている。
【特許文献７】特開２００５−０９４９４８号公報
【００１２】
特許文献８には、振動板の一部で突起部を形成することが記載されている。
【特許文献８】特開２００４−２５５７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
静電型ヘッドにおいては、駆動パルスの駆動パルスの立ち上がり時、立ち下がり時に瞬間的に容量成分を充放電するための充放電電流が流れ、この充放電電流はドライバＩＣを通して個別電極に供給されるので、ドライバＩＣのコストを低減するためには充放電時のピーク電流を小さく抑えることが必要である。
【００１４】
この場合、単に充放電時のピーク電流を抑えるだけであれば、抵抗素子を介装して電流を制限したり、駆動パルスそのものを所定の立ち上がり時間、立ち下がり時間でリニアに立ち上がり、立ち下がる波形としたり、高インピーダンスと低インピーダンスの２種類のアナログスイッチを用いて、最初に高インピーダンスのスイッチをオンし、所定時間後に低インピーダンスのアナログスイッチをオンしたりする構成とすることで対応できる。
【００１５】
しかしながら、抵抗素子を介装したのでは、充放電の時間が長くなるために駆動パルスの変化に対する電極間での電圧変化が遅れることになり、所望の吐出特性が得られなくなる。つまり、電極への信号伝達路中に抵抗素子が介在することにより、駆動パルスの電圧立ち上げ時には電極間の電圧が小さくなって振動板を引く力が弱くなり、電圧立ち下げ時には、電極間に電圧が残って振動板の反発力を阻害することになり、いずれも、吐出効率が低下することになるという課題がある。
【００１６】
また、駆動パルスをリニアに立ち上がり、立ち下がる波形形状とする構成、インピーダンスの異なる２種類のアナログスイッチを用いる構成では、吐出効率の低下は抑えられるものの、波形発生回路、ドライバ回路が複雑になりコストが高くなるという課題がある。
【００１７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ドライバＩＣの構成を複雑にすることなく充放電時にドライバＩＣに流れるピーク電流を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出装置は、液滴を吐出するノズルが連通する液室の少なくとも一部の壁面を構成する可変電極となる振動板及びこの振動板に対向する固定電極となる対向電極を含む液体吐出ヘッドを備えている液体吐出装置において、液体吐出ヘッドは、可変電極及び固定電極のいずれか一方が複数のノズルに共通する第１の共通電極であり、他方が複数のノズルに共通する第２の共通電極とこの第２の電極から電気的に分離された個別電極で構成されるものであり、液滴の吐出タイミングで、液滴を吐出させるノズルに対応する第１の共通電極と第２の共通電極及び個別電極との間に駆動パルス電圧を印加して振動板を液滴吐出が可能な変形量だけ変形させ、液滴を吐出させないノズルに対応する第１の共通電極と第２の共通電極との間には駆動パルス電圧を印加するとともに、第１の共通電極と個別電極との間には駆動パルス電圧を印加しないで、振動板を液滴吐出が生じない変形量で変形させる構成とした。
【００１９】
ここで、個別電極が振動板の短辺長方向中央側に、第２の共通電極が振動板の短辺長方向外側に配置されていることが好ましい。
【００２０】
また、振動板は第１の共通電極と第２の共通電極及び個別電極との間に駆動パルス電圧が印加されたときに固定電極側に当接することが好ましい。
【００２１】
また、第１の共通電極と第２の共通電極との間に印加する駆動パルス電圧と、第１の共通電極と個別電極との間に印加する駆動パルス電圧が同じで構成とすることができる。この場合、第１の共通電極と個別電極間の距離よりも第１の共通電極と第２の共通電極間の距離が大きいことが好ましい。
【００２２】
また、第１の共通電極と第２の共通電極との間に印加する駆動パルス電圧と、第１の共通電極と個別電極との間に印加する駆動パルス電圧が異なる構成とすることができる。この場合、第１の共通電極と個別電極との間に印加する駆動パルス電圧の電圧値が、第１の共通電極と第２の共通電極との間に印加する駆動パルス電圧の電圧値よりも絶対値で小さいことが好ましい。
【００２３】
また、駆動パルスを与える個別電極を選択するドライバＩＣを介さないで第２の共通電極に駆動パルスを与えることが好ましい。
【００２４】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出装置を備えているものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る液体吐出装置、本発明に係る画像形成装置によれば、液体吐出ヘッドは、可変電極及び固定電極のいずれか一方が複数のノズルに共通する第１の共通電極であり、他方が複数のノズルに共通する第２の共通電極とこの第２の電極から電気的に分離された個別電極で構成されるものであり、液滴の吐出タイミングで、液滴を吐出させるノズルに対応する第１の共通電極と第２の共通電極及び個別電極との間に駆動パルス電圧を印加して振動板を液滴吐出が可能な変形量だけ変形させ、液滴を吐出させないノズルに対応する第１の共通電極と第２の共通電極との間には駆動パルス電圧を印加するとともに、第１の共通電極と個別電極との間には駆動パルス電圧を印加しないで、振動板を液滴吐出が生じない変形量で変形させる構成としたので、共通電極と個別電極間、個別電極と基板間の容量が小さくなり、液滴を吐出させるときに吐出特性に影響を与える電極の充放電時間を大きく変えることなく、滴を吐出させるノズルに対応する電極間の充放電時にドライバＩＣに流れるピーク電流を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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、本発明に係る液体吐出装置を構成する液体吐出ヘッドの一例について図１ないし図９を参照して説明する。なお、図１は同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図、図２は同じく透過状態で示す平面説明図、図３は図２のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図、図４は図２のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図、図５は図２のＹ１−Ｙ１線に沿う断面説明図、図６は図２のＹ２−Ｙ２線に沿う断面説明図、図７は固定電極の部分の拡大平面説明図、図８は図７のＹ３−Ｙ３線に沿う断面説明図、図９は図７のＹ４−Ｙ４線に沿う断面説明図である。
【００２７】
この液体吐出ヘッドＨは、基板の面部に設けたノズル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８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。また、共通液室８にはアクチュエータ基板１に設けた液供給口１９を介して外部から記録液が供給される。
【００２８】
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可変電極（振動板電極）を含む振動板１１を形成する振動板部材１２と、この振動板部材１２の振動板１１に、犠牲層エッチングによって形成した空隙（ギャップ）１３を介して対向する固定電極（対向電極）１４を備え、これらの振動板１１と固定電極１４によって各液室６に対応する静電型アクチュエータを構成する。
【００２９】
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８などを溝部（凹部）として形成している。また、流路基板２の上に接合するノズル基板３は、例えば、厚さ５０μｍのニッケルを用い、ノズル４はドライ又はウェットエッチングやレーザー加工など周知の方法で形成することができる。なお、アクチュエータ基板１と流路基板２、流路基板２とノズル板３とは接着剤接合している。
【００３０】
このように構成した液滴吐出ヘッドにおいては、各液室６内に記録液（インク）が満たされた状態で、図示しない制御部からの画像データに基づいて、記録液の吐出を行いたいノズル４に対応する固定電極１４に対して、駆動回路により所定のパルス電圧を印加する。この電圧を印加することにより固定電極１４の表面にプラス電荷が帯電し、固定電極１４と、振動板電極を含む振動板１１との間に静電力による吸引作用が働いて、振動板１１が下方へ撓む。これにより、液室６の容積が広げられることから、その容積分の記録液が共通液室８より流体抵抗部７を介して液室６へ流入する。
【００３１】
その後、固定電極１４へのパルス電圧を０Ｖにする（印加を止める）ことにより、静電力により下方へ撓んだ振動板１１は自身の剛性により元の位置に戻る。これにより、液室６内の圧力が急激に上昇して、液室６に連通するノズル４より記録液の液滴が吐出される。そして、この動作を繰り返してノズル４から記録液を連続的に吐出することにより、液滴吐出ヘッドに対向して配置した被記録媒体（用紙）に画像を形成する。
【００３２】
このとき、パルス電圧が印加されて振動板１１が引き付けられるときには、液室6内には負圧が発生し、圧力が液室６の固有振動数で振動する。パルス電圧の立ち下げ時の圧力は、パルス電圧立ち上げ時に発生した残留圧力振動と、振動板１１の復元により発生する圧力の重ね合わせになる。したがって、静電型液体吐出ヘッドにおいて、効果的に液滴を吐出させるためには、振動板１１の復元時だけでなく、振動板１１の変形時（撓ませる時）も強い力で振動板１１を固定電極側に引き付ける必要がある。
【００３３】
そこで、この液体吐出ヘッド１におけるアクチュエータ基板１の詳細について説明する。
アクチュエータ基板１０には、シリコン基板２１上に絶縁層２２を形成し、この絶縁層２２上に固定電極１４を形成する固定電極層２４を形成し、この固定電極層２４上に絶縁膜２３を形成している。なお、固定電極１４を形成する固定電極層２４は分離されることで一部がスペーサ部１４となっている。さらに、絶縁膜２３上に犠牲層２５を形成して、その一部をエッチング除去することで空隙１３とし、犠牲層２５上に多層膜からなる振動板部材１２を形成している。この振動板部材１２は、犠牲層２５上に絶縁膜３１を形成し、この絶縁膜３１上に複数のノズル４に対応する第１の共通電極となる振動板電極３２ｂを形成する振動板電極層３２し、更に振動板電極層３２上に応力調整膜３３、振動板割れ防止膜３４及び接液膜３５を順次積層形成したものである。なお、振動板電極３２ｂを形成する振動板電極層３２は分離されることで一部がスペーサ部３２ｃとなっている。
【００３４】
ここで、固定電極１４は、互いに電気的にも分離された、ノズル４ごとの個別の個別電極１４ａと複数のノズル４に対応する第２の共通電極１４ｂとからなる構成としている。そして、第１の共通電極である振動板電極３２と、第２の共通電極１４ｂに対してはそれぞれ個別的に電圧を印加できる構成としている。つまり、図２に示すように、第１の共通電極（振動板電極）３２については、電極−配線接続孔４１を介して配線４２に接続して外部への電気的接続部４３まで引き出している。また、第２の共通電極１４ｂについては、電極−配線接続孔４４を介して配線４５に接続して、第１の共通電極３２とは別の、電気的接続部４６に引き出している。また、個別電極１４ａについては、電極−配線接続孔４７を介して配線４８に接続して外部への電気的接続部４９まで引き出している。
【００３５】
この場合、静電型アクチュエータにあっては、振動板と固定電極が当接する場合としない場合で発生するエネルギーが大幅に異なる閾値特性を持つことから、当接までの振動板の撓み量への寄与率の大きい振動板短辺方向の中央部側に個別電極１４ａを配置し、撓み量への寄与率の比較的小さい振動板短辺方向両端側に第２の共通電極１４ｂ、１４ｂを配置して、第２の共通電極１４ｂと第１の共通電極である振動板電極３２ｂとの間に滴吐出用のパルス電圧を印加しても振動板１１は滴を吐出できる程度まで撓まない構成としている。
【００３６】
また、振動板１１の固定電極１４（正確には固定電極側絶縁層２３表面であるが、以下では振動板と固定電極での当接と省略して記載する。）と当接する部分に凸部３６を設けて、この凸部３６に対応する固定電極層２４及び振動板電極層３２をその周辺と分離溝にて分離して、スペーサ部１４ｃ、振動板電極３２ｂとすることで、当接部分で振動板−固定電極間に電圧が印加されないようにしている。なお、用途、仕様などに応じて、凸部やその部分を電気的に分離する構成としないこともできる。
【００３７】
また、ここでは、第１の共通電極３２、第２の共通電極１４ｂはいずれもヘッド内のすべてのノズルで共通としているが、複数のノズルを２以上のブロックに分割し、各ブロックごとの共通電極とすることもできる。さらに、振動板電極を第１の共通電極とし、固定電極を個別電極と第２の共通電極からなる構成としたが、固定電極を第１の共通電極とし、振動板電極を個別電極と第２の共通電極からなる構成とすることもできる。
【００３８】
次に、この液体吐出ヘッドＨを駆動するヘッド駆動制御回路について図１０を参照して説明する。
このヘッド駆動制御回路は、主制御部７１からの各種信号及びデータに基づいて、液体吐出ヘッドＨを駆動するための駆動波形を発生する駆動波形発生手段である駆動波形生成回路７２及び駆動波形（パルス電圧）を選択的に液体吐出ヘッドＨの個別電極１４ａに与えるドライバＩＣ（ヘッドドライバ）７３とを備えている。
【００３９】
主制御部７１は、１行分のドットパターンデータをシリアルデータＳＤでクロック信号ＣＬＫに同期して送出し、また所定のタイミングでラッチ信号ＬＡＴをヘッドドライバ７３に送出する。
【００４０】
駆動波形生成回路７２は、駆動波形（パルス電圧）のパターンデータを格納したＲＯＭ（主制御部７１内のＲＯＭ７５で構成することもできる。）と、このＲＯＭから読み出される駆動波形のデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器を含む波形生成回路及びアンプで構成している。
【００４１】
ドライバＩＣ７３は、主制御部７１からのクロック信号ＣＬＫ及び印字信号であるシリアルデータＳＤを入力するシフトレジスタ８１と、シフトレジスタ８１のレジスト値を主制御部７１からのラッチ信号ＬＡＴでラッチするラッチ回路８１と、ラッチ回路８１の出力値をレベル変化するレベル変換回路（レベルシフタ）８３と、このレベルシフタ８３でオン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ（スイッチ手段）８４とからなる。
【００４２】
このアナログスイッチアレイ８４は、駆動波形生成回路７２からのパルス電圧を入力するアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳｎのアレイからなり、各スイッチＡＳ１〜ＡＳｎは液体吐出ヘッドＨの各ノズル４に対応する個別電極１４ａにそれぞれ接続されている。
【００４３】
また、液体吐出ヘッドＨの第２の共通電極１４ｂには駆動波形生成回路７２からのパルス電圧がそのまま直接的に印加されるように接続されている。また、第１の共通電極となる振動板電極３２ｂは接地している。
【００４４】
そこで、この液体吐出装置における動作について図１１を参照して説明する。なお、ここでは、同図（ａ）のパルス電圧Ｐｖの○印を付したタイミングに対応して同図（ｂ）に吐出ノズルの状態を、同図（ｃ）に非吐出ノズルの状態を模式的に示している。
先ず、駆動波形生成回路７２からは電圧Ｖｐのパルス電圧Ｐｖが生成出力され、個別電極１４ａ及び第２の共通電極１４ｂに与えられる。つまり、この場合、１つのパルス電圧Ｐｖを用いるので第１の共通電極（振動板電極）３２ｂと個別電極１４ａとの間に印加される駆動パルス電圧と、第１の共通電極（振動板電極）３２ｂと第２の共通電極１４ｂとの間に印加される駆動パルス電圧とは同じものとなる。
【００４５】
一方、ドライバＩＣ７３は、液滴を吐出するノズル４については、図１１（ｂ）に示すように、アナログスイッチＡＳがオン（ＯＮ）状態になり、液滴を吐出しないノズル４については、図１１（ｃ）に示すように、アナログスイッチＡＳがオフ（ＯＦＦ）状態のままである。
【００４６】
したがって、滴吐出タイミングで、図１１（ｂ）に示すように、液滴を吐出するノズル４については、パルス電圧Ｐｖが０Ｖのときには振動板１１は初期位置にあり、個別電極１４ａと第１の共通電極（振動板電極）３２ｂとの間及び第２の共通電極１４ｂと第１の共通電極３２ａとの間にパルス電圧Ｐｖが印加されたとき（電圧Ｖｐに立ち上がったとき）に振動板１１と個別電極１４ａ及び第２の共通電極１４ｂとの間に静電力が生じて振動板１１が個別電極１４ａに当接するまで変位し、その後、パルス電圧Ｐｖが０Ｖに戻ることによって（電圧Ｖｐから立ち下がったときに）振動板１１が自身の復元力で復元してノズル４から液滴５０が吐出される。
【００４７】
一方、図１１（ｃ）に示すように、液滴を吐出しないノズル４については、個別電極１４ａと第１の共通電極（振動板電極）３２ｂとの間にはパルス電圧Ｐｖが印加されない。この場合、第１の共通電極３２ｂと第２の共通電極１４ｂ間にはパルス電圧Ｐｖが印加されるが、当接までの振動板１１の撓み量への寄与率の大きい振動板短辺方向の中央部側に個別電極１４ａが配置され、撓み量への寄与率の比較的小さい振動板短辺方向両端側に第２の共通電極１４ｂが配置されているので、振動板１１と第２の共通電極１４ｂとの間に生じる静電力では、振動板１１は液滴を吐出できる程度の変位量が得られない。したがって、ノズル４から液滴５０が吐出されない。言い換えれば、パルス電圧Ｐｖの電圧値、第１の共通電極３２ｂに対する第２の共通電極１４ｂの電極配置は、第１の共通電極３２ｂと第２の共通電極１４ｂ間にはパルス電圧Ｐｖが印加されても、振動板１１が液滴を吐出できない変形量で変形する構成とする。
【００４８】
このような構成にすることで、個別電極−共通電極、個別電極−基板の容量が小さくなるので、充放電時にドライバＩＣに流れるピーク電流を小さく抑えることができ、吐出特性の劣化を生じることがなく、また、複雑な回路を用いる必要がなくなって、ドライバＩＣの構成が簡単で済み、コストの低減を図ることができる。つまり、本発明の構成とすることで、ドライバＩＣを介して電圧（電流）が供給される個別電極の面積が小さくなるので、個別電極−第１の共通電極間の静電容量が小さくなり、これによって、個別電極−第１の共通電極間を充放電するときにドライバＩＣに流れるピーク電流（電流のピーク値）が小さくなる。言い換えれば、従来、ドライバＩＣを介して個別電極に供給していた電流の一部を、ドライバＩＣを介さない第２の共通電極に供給する構成としたので、ドライバＩＣに流れるピーク電流を小さくすることができる。そして、ドライバＩＣに流れるピーク電流が小さくなることによってコストの低減を図ることができる。
【００４９】
次に、本発明に係る液体吐出装置の第２実施形態におけるヘッド駆動制御回路について図１２を参照して説明する。
ここでは、個別電極１４ａに印加する第１のパルス電圧Ｐｖ１を生成出力する第１の駆動波形生成回路７２ａと、第２の共通電極１４ｂに印加する、第１のパルス電圧Ｐｖ１と同極性、同位相の第２のパルス電圧Ｐｖ２を生成出力する第２の駆動波形生成回路７２ｂとを備えている。ここで、第１のパルス電圧Ｐｖ１の電圧Ｖｐ１と第２のパルス電圧Ｐｖ２とは同じタイミングで生成出力され（パルス幅も同じ）、絶対値｜Ｖｐ１｜＜｜Ｖｐ２｜の関係にしている。
【００５０】
このように構成した液体吐出装置における動作について図１３を参照して説明する。なお、ここでは、同図（ａ）のパルス電圧Ｐｖ１、同図（ｂ）のパルス電圧Ｐｖ２の○印を付したタイミングに対応して同図（ｃ）に吐出ノズルの状態を、同図（ｄ）に非吐出ノズルの状態を模式的に示している。
先ず、第１の駆動波形生成回路７２ａからは電圧Ｖｐ１の第１のパルス電圧Ｖｐ１が生成出力され、個別電極１４ａに印加される。また、第２の駆動波形生成回路７２ｂからは電圧Ｖｐ２の第２のパルス電圧Ｖｐ２が生成出力され、アナログスイッチＡＳを介して第２の共通電極１４ｂに印加される。
【００５１】
一方、液滴を吐出するノズル４については、図１３（ｃ）に示すように、アナログスイッチＡＳがオン（ＯＮ）状態になり、液滴を吐出しないノズル４については、図１３（ｄ）に示すように、アナログスイッチＡＳがオフ（ＯＦＦ）状態のままである。
【００５２】
したがって、滴吐出タイミングで、図１３（ｃ）に示すように、液滴を吐出するノズル４については、第１のパルス電圧Ｐｖ１、第２のパルス電圧Ｐｖ２がいずれも０Ｖのときには振動板１１は初期位置にあり、個別電極１４ａと第１の共通電極（振動板電極）３２ｂとの間には第１のパルス電圧Ｐｖ１（電圧Ｖｐ１）が印加され、第２の共通電極１４ｂと第１の共通電極３２ｂとの間に第２のパルス電圧Ｐｖ２（電圧Ｖｐ２）が印加されたときに振動板１１と個別電極１４ａ及び第２の共通電極１４ｂとの間に静電力が生じて振動板１１が個別電極１４ａに当接するまで変位し、その後第１、第２のパルス電圧Ｐｖ１、Ｐｖ２が０Ｖに戻ることによって振動板１１が自身の復元力で復元してノズル４から液滴５０が吐出される。
【００５３】
一方、図１３（ｄ）に示すように、液滴を吐出しないノズル４については、個別電極１４ａと第１の共通電極（振動板電極）３２ｂとの間には第１のパルス電圧Ｐｖ１が印加されない。この場合、第１の共通電極３２ｂと第２の共通電極１４ｂとの間には第２のパルス電圧Ｐｖ２が印加されるが、第２のパルス電圧Ｐｖ２の電圧Ｖｐ２は、第１の共通電極３２ｂと第２の共通電極１４ｂとの間に印加した場合、振動板１１の変位量が液滴を吐出させない変位量になる電圧値にしているので、振動板１１と第２の共通電極１４ｂとの間に生じる静電力では、振動板１１は液滴を吐出できる程度の変位量が得られない。したがって、ノズル４から液滴５０が吐出されない。
【００５４】
この場合には、第２の駆動波形生成回路が新たに必要となるため、その分のコストアップが生じるが、一方で、前述した実施形態よりも個別電極に印加する駆動用のパルス電圧の電圧値（振幅）を小さくしても同等の吐出性能が得られるので、吐出ノズル選択用のドライバＩＣの耐圧（電圧規格）を下げることができ、その結果ドライバＩＣのコストをより低減することできる。
【００５５】
次に、本発明の第３実施形態に係る液体吐出装置を構成する液体吐出ヘッドについて図１４及び図１５を参照して説明する。なお、図１４は図１１のＸ３−Ｘ３線に相当する断面説明図、図１５は図１１のＸ４−Ｘ４線に相当する断面説明図である。
ここでは、振動板電極３２ｂの個別電極１４ａに対向する部分３２ｂ１と第２の共通電極１４ｂに対向する部分３２ｂ２との間に段差部を設けて、振動板電極部分３２ｂ１と個別電極１４ａとの間の距離よりも振動板電極部分３２ｂ２と第２の共通電極１４ｂとの間の距離を大きく（広く）している。
【００５６】
このような構成とすることにより、凸部３６以外で振動板１１と固定電極１４が当接することに対するマージンを増やすことができ、より信頼性を向上させることができる。
【００５７】
この場合、吐出特性については、電極間距離の増加に対し第２の共通電極１４ｂに印加する第２のパルス電圧Ｖｐ２の電圧Ｖｐ２を大きくすることにより、前記実施形態と同等に保つことができる。なお、前述したように、用途、仕様に応じては凸部３６を形成しない構成もとり得るが、そのときにも、比較的電圧の小さい、第１の共通電極３２ｂ１と個別電極１４ａ間で振動板１１と個別電極１４が当接するようにして、第１の共通電極３２ｂ２と第２の共通電極１４ｂ間では当接しないようにすることができ、耐久性の大幅な低下を抑えることができる。また、ここでは、振動板側に段差を形成して、固定電極−振動板電極間距離を変えたが、固定電極側に段差を形成しても良い。
【００５８】
次に、上述したような構成の本発明に係る液体吐出装置を含む本発明に係る画像形成装置の一例について図１６及び図１７を参照して説明する。なお、図１６は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図１７は同装置の要部平面説明図である。
【００５９】
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、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個の本発明に係る液体吐出装置における液体吐出ヘッド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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、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。
【００６５】
また、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。
【００６６】
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。
【００６７】
また、キャリッジ１０３の前方側には、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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
さらに、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。この維持回復機構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。
【００７１】
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。
【００７２】
このとき、図示しない制御回路によってＡＣバイアス供給部（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。
【００７３】
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１５４に排紙する。
【００７４】
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
【００７５】
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。
【００７６】
この画像形成装置においても、液体吐出ヘッドである記録ヘッド１０７を駆動するヘッド駆動回路の構成は前記各実施形態のものを使用しているので、ヘッド駆動回路のコストの低減を図れ、これにより画像形成装置全体のコストの低減を図ることができる。
【００７７】
なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、インク以外の液体である記録液や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に係る液体吐出装置を構成する液体吐出ヘッドの一例を示す分解斜視説明図である。
【図２】同じく同ヘッドを透過状態で示す平面説明図である。
【図３】同じく図２のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図である。
【図４】同じく図２のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図である。
【図５】同じく図２のＹ１−Ｙ１線に沿う断面説明図である。
【図６】同じく図２のＹ２−Ｙ２線に沿う断面説明図である。
【図７】同じく固定電極の部分の拡大平面説明図である。
【図８】同じく図７のＹ３−Ｙ３線に沿う断面説明図である。
【図９】同じく図７のＹ４−Ｙ４線に沿う断面説明図である。
【図１０】同液体吐出装置の第１実施形態における液体吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図１１】同液体吐出装置の作用説明に供する説明図である。
【図１２】本発明に係る液体吐出装置の第２実施形態における液体吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図１３】同液体吐出装置の作用説明に供する説明図である。
【図１４】本発明に係る液体吐出装置の第３実施形態における液体吐出ヘッドを示す図１１のＸ３−Ｘ３線に相当する断面説明図である。
【図１５】同じく図１１のＸ４−Ｘ４線に相当する断面説明図である。
【図１６】本発明に係る画像形成装置の一例を説明する側面説明図である。
【図１７】同画像形成装置の要部平面説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１…アクチュエータ基板
２…流路基板
３…ノズル板
４…ノズル
６…液室
１１…振動板
１３…空隙（ギャップ）
１４…固定電極
１４ａ…個別電極
１４ｂ…第２の共通電極
３２ｂ…第１の共通電極
７２…駆動波形生成回路
７２ａ…第１の駆動波形生成回路
７２ｂ…第２の駆動波形生成回路
１０７ｋ、１０７ｃ、１０７ｍ、１０７ｙ…記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
【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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【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】
2008213380.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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