(57)【要約】 【課題】残留電荷を除去するために極性の異なるパルス電圧を印加するとき、駆動周波数が下がったり、あるいは、適用できない。【解決手段】駆動波形には、パルスパターンＰＰ１〜ＰＰ３が含まれ、パルスパターンＰＰ１〜ＰＰ３を構成する第１〜第６パルスＰ１〜Ｐ６が１駆動周期内で生成されて出力され、各パルスパターンＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３には同じ数（ＰＰ２の場合）又は一方が他方より１つ多い（ＰＰ１、ＰＰ３の場合）関係で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンＰＰ１〜ＰＰ３に含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数（３個）と負極性の電位を有するパルスの数（３個）が同じ関係である。【選択図】図３
2008023873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１駆動周期内で１ないし複数のパルスを含む複数のパルスパターンを生成出力して静電型アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動装置において、
各パルスパターンには同じ数又は一方が他方より１つ多い関係で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンに含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数と負極性の電位を有するパルスの数が同じ又は一方が他方より１つ多い関係である
ことを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
【請求項２】
静電型アクチュエータを含む液体吐出ヘッドと、前記静電型アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動装置とを備える液体吐出装置において、前記静電型アクチュエータを駆動制御する請求項１に記載のアクチュエータ駆動装置を備えていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３】
静電型アクチュエータを含む液体吐出ヘッドから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、前記静電型アクチュエータを駆動制御する請求項１に記載のアクチュエータ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】
本発明はアクチュエータ駆動装置、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に対するアクチュエータ駆動装置、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】
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静電型アクチュエータを備えた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、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。ドット数変調方式、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制御するヘッド駆動装置としては、従来、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。
【０００６】
また、小さな液滴を形成する方法としては、特許文献１に記載されているように、液滴を吐出するシングルパルスに続いて抑制パルスと呼ばれるパルスを加えることで、シングルパルスにより吐出される液滴体積よりも小さい、１／２程度の小滴を吐出する方法が知られている。
【特許文献１】特開２００２−０９６４６６号公報
【０００７】
ところで、静電型アクチュエータにおいては、可変電極を対向電極側に接触させる駆動方式を採用した場合、常に同じ極性の電位を印加し続けると、電極上に形成される絶縁膜に残留電荷が発生し、結果として、液体吐出ヘッドの場合には、吐出される滴の特性が経時的に変化するという問題が生じる。
【０００８】
そこで、特許文献２には、滴を吐出するためのパルスを第１の電気パルスとすると、第１の電気パルスとは極性が逆で、振動板（可変電極）が対向面に接触する電圧以上の電圧で、かつ、滴を吐出しないようにした第２の電気パルスを、１ドットもしくは１行毎に印加することで、残留電荷の除去を図ることが記載されている。
【特許文献２】特許第３２５２６０８号公報
【０００９】
また、特許文献３には、１ドットを形成するのに２滴を用い、この２滴を形成する際に、印加する電圧の向きを逆にすることで残留電荷の抑制を図ることが記載されている。
【特許文献３】特許第３５３６４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した従来技術のように、残留電荷を除去するために極性の異なるパルス電圧を印加することは効果的である。
【００１１】
しかしながら、特許文献２に記載のように残留電荷除去のためだけにパルス電圧を印加することは、そのための時間を要することであり、駆動周波数を下げることにつながるという課題がある。
【００１２】
また、特許文献３に記載のように残留電荷の発生を抑制するために１ドット形成に２滴を要しており、結果として駆動周波数を下げることにつながり、また、ドット径変調方式を採用した場合に１ドット形成するために印加するパルス数が偶数とは限らないので適用できないという課題がある。
【００１３】
さらに、上述したような残留電荷対策は、非常に残留電荷が発生し易い静電型アクチュエータに対しては、絶対に必要な対策と考えられるが、或る程度残留電荷が発生し難い静電型アクチュエータにとってはオーバースペックであり、その結果、アクチュエータの駆動周波数を下げてしまうことになる。
【００１４】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、駆動周波数を下げることなく残留電荷の発生を抑制して静電型アクチュエータを駆動制御可能なアクチュエータ駆動装置、このアクチュエータ駆動装置と静電型液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置、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】
【００１５】
上記の課題を解決するため、本発明に係るアクチュエータ駆動装置は、１駆動周期内で１ないし複数のパルスを含む複数のパルスパターンを生成出力して静電型アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動装置において、各パルスパターンには同じ数又は一方が他方より１つ多い関係で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンに含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数と負極性の電位を有するパルスの数が同じ又は一方が他方より１つ多い関係である構成とした。
【００１６】
本発明に係る液体吐出装置は、静電型アクチュエータを含む静電型液体吐出ヘッドと本発明に係るアクチュエータ駆動装置とを備えたものである。
【００１７】
本発明に係る画像形成装置は、静電型アクチュエータを含む静電型液体吐出ヘッドと本発明に係るアクチュエータ駆動装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るアクチュエータ駆動装置によれば、１駆動周期内で生成出力する１ないし複数のパルスを含む複数のパルスパターンについて、各パルスパターンには同じ数又は一方が他方より１つ多い関係で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンに含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数と負極性の電位を有するパルスの数が同じ又は一方が他方より１つ多い関係である構成としたので、駆動周波数を下げることなく残留電荷の発生を抑制することができる。
【００１９】
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、本発明に係るアクチュエータ駆動装置を備えているので、高い駆動周波数で液滴を吐出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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を含む液体吐出装置の構成の一例について図１を参照して説明する。
【００２１】
液体吐出ヘッド１０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６をおいて対向する対向電極７を設けた支持基板８とを備えている。ここで、可変電極である振動板５と対向電極７によって静電型アクチュエータが構成される。
【００２２】
なお、振動板５は全体を可変電極とすることもできるし、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８と一体に形成することもできる。
【００２３】
この液体吐出ヘッド１０の可変電極である振動板５と対向電極７との間に、アクチュエータ駆動装置１１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７との間に静電力が生じて、振動板５が対向電極７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３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３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９（又は液滴９ａ、９ｂなど連続する複数の液滴）が吐出され、被記録媒体Ｐに着弾する。
【００２４】
ここで、本発明に係るアクチュエータ駆動装置１１は、図２に示すように、１駆動周期内で１ないし複数のパルスを含む複数のパルスパターンを生成出力する駆動波形生成部１２と、駆動波形生成部１２から出力される駆動波形から所要のパルスパターンに含まれるパルスを選択して、選択されたパルスを選択信号に応じて液体吐出ヘッド１０の静電型アクチュエータ１４に与える選択部１３とを備えている。なお、１つの静電型アクチュエータ１４は振動板５とこれに対向する１つの対向電極７によって構成され、液体吐出ヘッド１０としては複数の静電型アクチュエータ１４を有することになる。
【００２５】
駆動波形生成部１１は、パルスパターンの波形データを格納するＲＯＭなどの格納手段と、この格納手段から読み出された所要のパルスパターンの波形データをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換手段、電圧増幅器、電流増幅器などで構成される。また、選択部１３は、液体吐出ヘッド１０の所要のアクチュエータを駆動するための画像データを入力するシフトレジスタ、ラッチ回路、アナログスイッチなどで構成され、駆動波形生成部１１から出力さされるパルスを画像データに応じて選択する。
【００２６】
そこで、駆動波形生成部１２が生成出力する駆動波形の第１例について図３を参照して説明する。
この例では、小滴、中滴、大滴の３つの大きさの液滴を打ち分ける駆動波形としている。この駆動波形には、小滴形成のためのパルスパターンＰＰ１と、中滴形成のためのパルスパターンＰＰ２と、大滴形成のためのパルスパターンＰＰ３が含まれ、これらのパルスパターンＰＰ１〜ＰＰ３を構成する第１〜第６パルスＰ１〜Ｐ６が１駆動周期内で生成されて出力される。なお、１駆動周期とは１印字周期であり、１印字周期とは、各アクチュエータが媒体に各ドットを形成するための時間間隔であって、液体吐出ヘッドの駆動周波数を逆数とした時間に等しい。
【００２７】
ここで、小滴用パルスパターンＰＰ１は第１パルスＰ１のみで構成され、中滴用パルスパターンＰＰ２は第２、第３パルスＰ２、Ｐ３で構成され、大滴用パルスパターンＰＰ３は第４〜第６パルスＰ４〜Ｐ６で構成される。そして、小滴用パルスパターンＰＰ１を構成する第１パルスＰ１は正極性、中滴用パルスパターンＰＰ２を構成する第２パルスＰ２は正極性、第３パルスＰ３は負極性、大滴用パルスパターンＰＰ３を構成する第４パルスＰ４は負極性、第５パルスＰ５は正極性、第６パルスＰ６は負極性である。
【００２８】
つまり、各パルスパターンＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３には同じ数（ＰＰ２の場合）又は一方が他方より１つ多い（ＰＰ１、ＰＰ３の場合）関係で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンＰＰ１〜ＰＰ３に含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数（３個）と負極性の電位を有するパルスの数（３個）が同じ関係である。
【００２９】
そして、液体吐出ヘッド１０の一方の電極（例えば可動電極となる振動板５）を共通電極としてグランド電位にし、他方の電極（例えば対向電極７）を個別電極として図３に示す電位ＡのパルスパターンＰＰ１〜ＰＰ３の内から所要のパルスパターンを選択して当該パルスパターンに含まれるパルスを印加している。
【００３０】
この場合、パルスパターンＰＰ２では、極性の異なるパルスＰ２、Ｐ３が１パルスづつ、合計２パルス印加されているので、振動板５が対向電極７側に当接した場合でも絶縁膜７Ａでの残留電荷の発生は無い。
【００３１】
これに対し、パルスパターンＰＰ１、ＰＰ３では、一方の極性のパルスの数が１つ多い構成、すなわち、パルスパターンＰ１では正極性のパルスが、パルスパターンＰＰ３では負極性のパルスが１つ多い構成となっている。
【００３２】
そのため、例えばあるアクチュエータ（振動板５と１つの対向電極７で構成される部位）において、パルスパターンＰＰ１の電圧印加が連続してしまうと、残留電荷が発生してしまうことになる。しかしながら、当該アクチュエータにおいて、パルスパターンＰＰ１の電圧印加が半無限に続くということはあり得ない。
【００３３】
そこで、アクチュエータが或る程度残留電荷の発生し難いものであれば、各パルスパターンについて正極性パルスの数と負極性のパルスの数が同じ、又は一方の極性のパルス数が一つだけ多い場合で、かつ、すべてのパルスパターンに含まれるすべてのパルスを見た場合、正極性パルスの数と負極性のパルスの数が同じ、又は一方の極性のパルス数が一つだけ多い関係に構成すれば、短期的には、残留電荷がほとんど発生しないことになる。
【００３４】
一方で、アクチュエータに生じた残留電荷は、駆動せずに放置しておけば、非常にゆっくりではあるが、減少していくことが分かっている。したがって、液体吐出ヘッドを使用しない時間も含めた半年，１年，２年というような長期的観点で見れば、駆動により生じた残留電荷が僅かであれば、無視することができる。
【００３５】
したがって、ある程度残留電荷が発生し難いアクチュエータを駆動するときには、各パルスパターンについて正極性パルスの数と負極性のパルスの数が同じ、又は一方の極性のパルス数が一つだけ多い場合で、かつ、すべてのパルスパターンに含まれるすべてのパルスを見た場合、正極性パルスの数と負極性のパルスの数が同じ、又は一方の極性のパルス数が一つだけ多い関係の駆動波形を用いることで、実用的に、十分に残留電荷の発生を抑えることができ、駆動周波数を下げることなく、残留電荷の影響を最小限に抑えながらアクチュエータを駆動することができる。
【００３６】
なお、ここで、パルス数としてカウントするのは、液滴を吐出することのできる最小の駆動電圧値以上の電圧値を有するパルスであって、例えば液室内の液体の揺動のみを目的とするパルスはパルス数にカウントしない。
【００３７】
次に、駆動波形の第２例について図４を参照して説明する。
この例は、前記特許文献１に記載されている抑制パルスを用いる駆動波形である。この駆動波形には、中滴形成のためのパルスパターンＰＰ２と、大滴形成のためのパルスパターンＰＰ３と、小滴形成のためのパルスパターンＰＰ１と、が含まれ、これらのパルスパターンＰＰ１〜ＰＰ３を構成する第１〜第４パルスＰ１１〜Ｐ１４及び抑制パルスＰ１５が１駆動周期内で生成されて出力される。なお、この例における「小滴」、「中滴」、「大滴」の大きさは前記第１例の駆動波形の場合よりも相対的に小さくなる。
【００３８】
ここで、中滴用パルスパターンＰＰ２は第１パルスＰ１１のみで構成され、大滴用パルスパターンＰＰ３は第１、第２、第３パルスＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３で構成され、小滴用パルスパターンＰＰ１は第４パルスＰ１４及び抑制パルスＰ１５で構成される。そして、中滴用パルスパターンＰＰ２を構成する第１パルスＰ１１は正極性、大滴用パルスパターンＰＰ３を構成する第１パルスＰ１１は正極性、第２、第３パルスＰ１２、Ｐ１３は負極性、小滴用パルスパターンＰＰ１を構成する第４パルスＰ１４は正極性、抑制パルスＰ１５は負極性である。
【００３９】
この場合、各パルスパターンＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３には同じ数（ＰＰ１の場合）又は一方が他方より１つ多い（ＰＰ２、ＰＰ３の場合）関係で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンＰＰ１〜ＰＰ３に含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数（３個）と負極性の電位を有するパルスの数（３個）が同じ関係である。補足的に説明すると、この駆動波形に含まれるパルスは第１〜第５パルスＰ１１〜Ｐ１５の５個であるが、パルスパターンＰＰ１では２パルス、パルスパターンＰＰ２では１パルス、パルスパターンＰＰ３では３パルス（パルスパターンＰＰ２の１パルスを含む）を有しているので、「すべてのパルスパターンに含まれるパルス数」というのは、３つのパルスパターンＰＰ１〜ＰＰ３に含まれる合計６パルスになる。
【００４０】
このように、ここでも、各パルスパターンには同じ数又は一方が他方より１つ多い関係で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンに含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数と負極性の電位を有するパルスの数が同じ又は一方が他方より１つ多い関係となるので、残留電荷を抑制しつつ、高い駆動周波数で駆動することができる。
【００４１】
なお、抑制パルスを用いる場合、抑制パルス法の適用するパルスパターン１を構成している２パルスのうち後パルスはパルス幅が短い（図４の例でＰＷ１５＜ＰＷ１４）ので、「すべての駆動パルスパターンに含まれるパルス数」が奇数となる場合には、抑制パルスの後パルスと同じ極性のパルス数を１つ多くする方が好ましい。
【００４２】
次に、駆動波形の第３例について図５を参照して説明する。
この駆動波形は、共通電極に印加する電位がグランド電位でない場合の例であり、各アクチュエータの個別電極には一方の電位（例えば、電位Ａ）のパルスを印加し、共通電極には逆極性の電位（電位Ｂ）のパルスが印加される。また、ここでも、抑制パルス法（パルスパターンＰＰ１）を用いた例としている。なお、図では電位Ａと電位Ｂの大きさを略同じように表現しているが、必ずしもその必要はない。
【００４３】
この駆動波形には、中滴形成のためのパルスパターンＰＰ２と、大滴形成のためのパルスパターンＰＰ３と、小滴形成のためのパルスパターンＰＰ１と、が含まれる。そして、電位Ａのパルスとして、パルスパターンＰＰ１〜ＰＰ３を構成する第１〜第３パルスＰ２１Ａ〜Ｐ２３Ａ及び抑制パルスＰ２４Ａが、電位Ｂのパルスとして、パルスパターンＰＰ１〜ＰＰ３を構成する第１〜第３パルスＰ２１Ｂ〜Ｐ２３Ｂ及び抑制パルスＰ２４Ｂが、１駆動周期内で生成されて出力される。なお、この例における「小滴」、「中滴」、「大滴」の大きさも前記第１例の駆動波形の場合よりも相対的に小さくなる。
【００４４】
ここで、中滴用パルスパターンＰＰ２は第１パルスＰ２１ＡとＰ２１Ｂで構成され、大滴用パルスパターンＰＰ３は第１〜第３パルスＰ２１Ａ〜Ｐ２３ＡとＰ２１Ｂ〜Ｐ２３Ｂで構成され、小滴用パルスパターンＰＰ１は第３パルスＰ２３Ａ及び抑制パルスＰ２４Ａと第３パルスＰ２３Ｂ及び抑制パルスＰ２４Ｂで構成される。
【００４５】
そして、中滴用パルスパターンＰＰ２を構成する電位Ａの第１パルスＰ２１Ａは正極性、電位Ｂの第１パルスＰ２１Ｂは負極性、大滴用パルスパターンＰＰ３を構成するは電位Ａの第１パルスＰ２１Ａは正極性、電位Ｂの第１パルスＰ２１Ｂは負極性、電位Ａの第２、第３パルスＰ２２Ａ、Ｐ２３Ａは負極性、電位Ｂの第２、第３パルスＰ２２Ｂ、Ｐ２３Ｂは正極性、小滴用パルスパターンＰＰ１を構成する電位Ａの第３パルスＰ２３Ａは負極性、電位Ｂの第３パルスＰ２３Ｂは正極性、電位Ａの抑制パルスＰ２４Ａは正極性、電位Ｂの抑制パルスＰ２４Ｂは負極性である。
【００４６】
この場合、各パルスパターンＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３には同じ数で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンＰＰ１〜ＰＰ３に含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数と負極性の電位を有するパルスの数が同じ関係である。したがって、残留電荷を抑制しつつ、高い駆動周波数で駆動することができる。
【００４７】
なお、共通電極に印加される電位は、その電圧だけでは液滴を吐出させることのできない大きさである。したがって、液滴が吐出するのは、共通電極に与えられる電位とは逆極性の電位が個別電極にも与えられた場合のみである。ここで、個別電極にパルス電圧が印加されない場合でも、共通電極には１印字周期毎に４つのパルスが印加される。個別電極にパルスが印加されず、かつ、共通電極にパルスが印加される場合、液滴は吐出されないが、ノズル付近の液体粘度が上昇しないように流路系の液体を攪拌させることができ、アクチュエータとしては都合が良い。
【００４８】
次に、駆動波形の第４例について図６を参照して説明する。
この駆動波形も、共通電極に印加する電位がグランド電位でない場合の例であり、各アクチュエータの個別電極には一方の電位（例えば、電位Ａ）のパルスを印加し、共通電極には逆極性の電位（電位Ｂ）のパルスが印加される。また、ここでは、抑制パルス法（パルスパターンＰＰ１）を用いない例としている。なお、図では電位Ａと電位Ｂの大きさを略同じように表現しているが、必ずしもその必要はない。
【００４９】
この駆動波形には、小滴形成のためのパルスパターンＰＰ１と、中滴形成のためのパルスパターンＰＰ２と、大滴形成のためのパルスパターンＰＰ３と、が含まれる。そして、電位Ａのパルスとして、パルスパターンＰＰ１〜ＰＰ３を構成する第１〜第４パルスＰ３１Ａ〜Ｐ３４Ａが、電位Ｂのパルスとして、パルスパターンＰＰ１〜ＰＰ３を構成する第１〜第４パルスＰ３１Ｂ〜Ｐ３４Ｂが、１駆動周期内で生成されて出力される。
【００５０】
ここで、小滴用パルスパターンＰＰ１は第１パルスＰ３１ＡとＰ３１Ｂで構成される。中滴用パルスパターンＰＰ２は第１パルスＰ３１ＡとＰ３１Ｂ、第２パルスＰ３２ＡとＰ３２Ｂで構成され、大滴用パルスパターンＰＰ３は第１〜第４パルスＰ３１Ａ〜Ｐ３４ＡとＰ３１Ｂ〜Ｐ３４Ｂで構成される。
【００５１】
そして、小滴用パルスパターンＰＰ１を構成する電位Ａの第１パルスＰ３１Ａは負極性、電位Ｂの第１パルスＰ３１Ｂは正極性、中滴用パルスパターンＰＰ２を構成する電位Ａの第１パルスＰ３１Ａは正極性、電位Ｂの第１パルスＰ３１Ｂは負極性、電位Ａの第２パルスＰ３２Ａは負極性、電位Ｂの第２パルスＰ３２Ｂは正極性、大滴用パルスパターンＰＰ３を構成するは電位Ａの第１パルスＰ３１Ａは正極性、電位Ｂの第１パルスＰ３１Ｂは負極性、電位Ａの第２パルスＰ３２Ａは負極性、電位Ｂの第２パルスＰ３２Ｂは正極性、電位Ａの第３パルスＰ３３Ａは正極性、電位Ｂの第３パルスＰ３３Ｂは負極性、電位Ａの第４パルスＰ３４Ａは負極性、電位Ｂの第４パルスＰ３４Ｂは正極性である。
【００５２】
この場合、各パルスパターンＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３には同じ数で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンＰＰ１〜ＰＰ３に含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数と負極性の電位を有するパルスの数が同じ関係であるので、残留電荷を抑制しつつ、高い駆動周波数で駆動することができる。
【００５３】
なお、以上の各例においてはパルスパターンが３つの例で説明しているが、これに限るものではない。
【００５４】
次に、具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１で用いた液体吐出ヘッドを構成する静電型アクチュエータの作製プロセスの概略について図７及び図８を参照して説明する。この静電型アクチュエータは振動板と対向電極との間のギャップを犠牲層エッチング形成したものである。
先ず、図７（ａ）に示すように、図示しないシリコン基板上に熱酸化膜３０を形成し、熱酸化膜３０上に対向電極となるポリシリコン３１を０．５μｍ厚で積層する。そして、図７（ｂ）に示すように、駆動時、可変電極と対向電極は可変電極側（振動板側）に設けられる凸部を介してのみ接触する構成とするため、この凸部、凸対応部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。
【００５５】
その後、図７（ｃ）に示すように、絶縁膜となるＨＴＯ３３を０．１５μｍ厚で積層する。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、その後に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。
【００５６】
次に、図７（ｄ）に示すように、対向する電極間のギャップ（Ｇａｐ）空間を形成するために犠牲層３４としてのポリシリコンを０．４μｍ厚で積層した後、対向電極同士を接触させる部分となる凸部を形成するため、同図（ｅ）に示すように、犠牲層３４の凸部に相当する部分に深さ０．０４μｍの掘り込み部３５をエッチングして形成する。
【００５７】
この後、図７（ｆ）に示すように、絶縁膜となるＨＴＯ４１を０．１５μｍ厚で積層する。ここでも、掘り込み部３５では他の部分同様、積層したＨＴＯ４１の厚みは同じなので、掘り込み部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。
【００５８】
次に、図７（ｇ）に示すように、ＨＴＯ４１上に可変電極の導電層となるＡｓを注入したポリシリコン４２を０．２μｍ厚で積層した後、図８（ａ）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４３を形成する。
【００５９】
そして、図８（ｂ）に示すように、ポリシリコン４２上に引張内部応力を有するＳｉ３Ｎ４４４を０．１２μｍ厚で、この上に図８（ｃ）に示すようにＨＴＯ４５を０．６μｍ厚で順次積層形成する。ここでも、スリット４３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。
【００６０】
その後、図８（ｄ）に示すように、犠牲層３４を除去するための図示しない除去孔を通して犠牲層３４であるポリシリコンをＩＣＰにより除去して、ギャップ空間５３を形成する。このとき凸部４７も形成される。最後に、図８（ｅ）に示すように、接液層であるポリイミド層４６を１μｍ厚で積層し、振動板５１と対向電極５２とがギャップ５３を介して対向する静電アクチュエータを完成する。
【００６１】
そして、図示しないが、この静電型アクチュエータの振動板５１側に液室を形成した流路板及びノズルを形成したノズル板を積層して液体吐出ヘッドを完成する。
【００６２】
なお、導電層となるポリシリコン３１、４２は伝導率をあげるためにＡｓを注入している。また、ギャップ空間５３内には可変電極（振動板）５１の対向面への貼り付きを防止するため、撥水材料を塗布されている。
【００６３】
（実施例２）
実施例２で用いた液体吐出ヘッドを構成する静電型アクチュエータの作製プロセスの概略について図９及び図１０を参照して説明する。この静電型アクチュエータは振動板と対向電極との間のギャップを犠牲層エッチング形成したものである。
先ず、図９（ａ）に示すように、図示しないシリコン基板上に熱酸化膜３０を形成し、熱酸化膜３０上に対向電極となるポリシリコン３１を０．５μｍ厚で積層する。その後、図９ｂｃ）に示すように、絶縁膜となるＨＴＯ３３を０．１５μｍ厚で積層する。
【００６４】
次に、図９（ｃ）に示すように、対向する電極間のギャップ（Ｇａｐ）空間を形成するために犠牲層３４としてのポリシリコンを０．４μｍ厚で積層する。この後、図９（ｄ）に示すように、絶縁膜となるＨＴＯ４１を０．１５μｍ厚で積層する。
【００６５】
次に、図９（ｅ）に示すように、ＨＴＯ４１上に可変電極の導電層となるＡｓを注入したポリシリコン４２を０．２μｍ厚で積層する。そして、図１０（ａ）に示すように、ポリシリコン４２上に引張内部応力を有するＳｉ３Ｎ４４４を０．１２μｍ厚で、この上に図１０（ｂ）に示すようにＨＴＯ４５を０．６μｍ厚で順次積層形成する。
【００６６】
その後、図１０（ｃ）に示すように、犠牲層３４を除去するための図示しない除去孔を通して犠牲層３４であるポリシリコンをＩＣＰにより除去して、ギャップ空間５３を形成する。最後に、図１０（ｄ）に示すように、接液層であるポリイミド層４６を１μｍ厚で積層し、振動板５１と対向電極５２とがギャップ５３を介して対向する静電アクチュエータを完成する。
【００６７】
そして、図示しないが、この静電型アクチュエータの振動板５１側に液室を形成した流路板及びノズルを形成したノズル板を積層して液体吐出ヘッドを完成する。
【００６８】
そこで、実施例１、２の静電型アクチュエータを用いて、片方の極性のパルスのみを印加した場合にアクチュエータにどれ程の残留電荷が発生するかを評価した。実施例１についての結果を図１１に、実施例２についての結果を図１２に示している。
【００６９】
実施例１の静電型アクチュエータに対する駆動条件は、駆動電圧＋６７Ｖ（正極性）、駆動周波数６１ｋＨｚ、パルス幅６μｓ、駆動時間２３．７時間、駆動回数５．２Ｅ＋９回とした。実施例２の静電型アクチュエータに対する駆動条件は、駆動電圧＋６７Ｖ（正極性）、駆動周波数６１ｋＨｚ、パルス幅６μｓ、駆動時間５分、駆動回数３．６Ｅ＋７回とした。
【００７０】
このように、実施例１、２ともに正極性のパルス電圧を６１ｋＨｚの周波数で印加している。この場合、実施例２の静電型アクチュエータでは、駆動回数３．６Ｅ＋７回で、可変電極が対向面に当接する電圧が６１．４Ｖ→６４．４Ｖになり、３．０Ｖ上昇している。つまり、３．０Ｖ分の残留電荷が発生したことになる。これに対して、実施例１の静電型アクチュエータでは、駆動回数５．２Ｅ＋９回で、可変電極が対向面に当接する電圧が６１．４Ｖ→６３．９Ｖになり、２．５Ｖ上昇している。この結果から、実施例２の静電型アクチュエータの構成に対して、実施例１の静電型アクチュエータの構成では、残留電荷が発生し難い構成であることが分かる。
【００７１】
一方で、アクチュエータの構成にもよるが、駆動電圧値を３〜５Ｖ変化させると、吐出された滴の速度はおおよそ１ｍ／ｓ変化する。したがって、実施例２では同じ極性の電圧のみで１５分程（２０ｋＨｚ）連続駆動すると、吐出される液滴の速度が１ｍ／ｓ低下することになる。実際の液体吐出装置では、あるアクチュエータに同じ極性の電圧が暫く連続して印加されるということは十分起こり得ることである。したがって、実施例２のように残留電荷が生じやすい構成のアクチュエータを利用するためには、例えば、各印字（１ドット形成する間）毎に、もしくはキャリッジが１往復する毎に残留電荷をキャンセルできるようにする必要がある。
【００７２】
次に、実施例１の構成のアクチュエータに関して見てみる。現在のインクジェットプリンタなどの画像形成装置の駆動周波数は３０ｋＨｚ以下であり、通常のチャートにおける総ドット数は画像にもよるが、せいぜい１Ｅ＋５のオーダーである。したがって、上記評価結果を考慮して、実施例１のアクチュエータを含む液体吐出ヘッドを画像形成装置に搭載した場合、短期的観点で見ると、実質的に残留電荷による滴吐出特性は変化しないと扱うことができる。
【００７３】
一方で、データとして程度を示せないが、アクチュエータに生じた残留電荷は、駆動せずに放置しておけば、非常にゆっくりではあるが、減少していくことが分かっている。したがって、駆動により生じる残留電荷が実施例１の構成のアクチュエータのように極僅かであれば、画像形成装置を使用しない時間も含めた半年，１年というような長期的観点から見て、この僅かな残留電荷を無視することができる。
【００７４】
つまり、実施例１の構成のように残留電荷が発生し難い静電型アクチュエータに対して本発明に係る駆動波形を与えて駆動することによって、実質的な（滴吐出特性に影響を与える）残留電荷の発生を抑えることができる。
【００７５】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドのヘッド駆動制御装置を搭載した本発明に係る液体吐出装置を含む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、駆動プーリ１０６と従動プーリ１０７との間に張り渡したタイミングベルト１０５を介して図１４で矢示方向（主走査方向）に移動走査する。
【００７６】
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液体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。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アクチュエータを含む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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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ローラ１２６を備えている。
【００８０】
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１１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。
【００８１】
また、キャリッジ１０３の前方側には、図１３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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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１９１を配置している。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
このとき、図示しない制御部のＡＣバイアス供給部から帯電ローラ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２１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。
【００８８】
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。
【００８９】
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
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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手段である駆動波形生成部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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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ないし複数のパルスで構成される複数のパルスパターンを含む駆動波形をヘッドドライバ２０８に対して出力する。
【００９７】
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複数の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。
【００９８】
この制御部２００のＣＰＵ２９１と駆動波形生成部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を駆動する本発明に係るアクチュエータ駆動装置を構成している。
【００９９】
したがって、駆動波形生成部２０７で生成する駆動波形として、前述したように、各パルスパターンについて正極性パルスの数と負極性のパルスの数が同じ、又は一方の極性のパルス数が一つだけ多い場合で、かつ、すべてのパルスパターンに含まれるすべてのパルスを見た場合、正極性パルスの数と負極性のパルスの数が同じ、又は一方の極性のパルス数が一つだけ多い関係の駆動波形を用いることで、実用的に、十分に残留電荷の発生を抑えることができ、駆動周波数を下げることなく、残留電荷の影響を最小限に抑えながら液体吐出ヘッドを駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【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】本発明に係るアクチュエータ駆動装置の説明に供する説明図である。
【図３】駆動波形の第１例を示す説明図である。
【図４】駆動波形の第２例を示す説明図である。
【図５】駆動波形の第３例を示す説明図である。
【図６】駆動波形の第４例を示す説明図である。
【図７】実施例１の静電型アクチュエータを製造工程ととともに示す断面説明図である。
【図８】同じく図７に続く工程を示す断面説明図である。
【図９】実施例２の静電型アクチュエータを製造工程ととともに示す断面説明図である。
【図１０】同じく図７に続く工程を示す断面説明図である。
【図１１】実施例１の静電型アクチュエータの駆動結果の説明に供する説明図である。
【図１２】実施例２の静電型アクチュエータの駆動結果の説明に供する説明図である。
【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】
【０１０１】
１…ノズル
２…ノズル板
３…液室
４…流路板
５…振動板
６…ギャップ
７…対向電極
１０…アクチュエータ駆動装置
１１…駆動波形生成部
１２…選択部
２０７…駆動波形生成部
２０８…ドライバ
【図１】
2008023873.tif 000003
【図２】
2008023873.tif 000004
【図３】
2008023873.tif 000005
【図４】
2008023873.tif 000006
【図５】
2008023873.tif 000007
【図６】
2008023873.tif 000008
【図７】
2008023873.tif 000009
【図８】
2008023873.tif 000010
【図９】
2008023873.tif 000011
【図１０】
2008023873.tif 000012
【図１１】
2008023873.tif 000013
【図１２】
2008023873.tif 000014
【図１３】
2008023873.tif 000015
【図１４】
2008023873.tif 000016
【図１５】
2008023873.tif 000017