(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路と、このインク流路の一部の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記振動板を静電気力により変形させて前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置において、
前記インクジェットヘッドの前記振動板側と電極との間に、前記ノズルからインク滴を吐出させる第１駆動信号を印加した後、前記電極側に変位した前記振動板が平衡位置を通過して前記電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに前記振動板を前記平衡位置に向けて変位させる第２駆動信号を印加する手段を備えている
ことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェット記録装置において、前記第２駆動信号を前記電極に印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】
請求項１に記載のインクジェット記録装置において、前記第２駆動信号を前記電極とは電気的に分離され、前記振動板に対向する第３電極に印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】
請求項１に記載のインクジェット記録装置において、前記第２駆動信号を前記電極を設けた基板に印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記振動板が前記電極に当接する前のタイミングで前記第２駆動信号の印加を停止することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項６】
請求項５に記載のインクジェット記録装置において、前記振動板が平衡位置を前記電極の方向に通過する前に前記第２駆動信号の印加を停止することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第２駆動信号は矩形状パルスであることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第２駆動信号の立下り変化速度は第１駆動信号の立下り変化速度よりも緩やかであることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項９】
請求項１乃至９のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第２駆動信号の波高値が前記第１駆動信号の波高値よりも高いことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第２駆動信号の波高値を変化できることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第２駆動信号は、前記第１駆動信号及び第２駆動信号の波高値が略同一としたとき、第２駆動信号を印加したときのインク滴最後尾の速度が第１駆動信号のみを印加したときのインク滴最後尾の速度と略同一になるタイミングで印加することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第２駆動信号の印加時間は、インク滴のパルス幅特性のピーク時間に対して１／４以上３／４未満の時間であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第１駆動信号及び第２駆動信号を印加する場合と、第１駆動信号のみを印加する場合とを選択できることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第１駆動信号及び第２駆動信号を印加する場合の第１駆動信号の波高値が第１駆動信号のみを印加する場合の第１駆動信号の第１波高値よりも小さいことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、前記第２駆動信号は第１駆動信号に対して逆極性の信号であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１４のいずれかに記載のインクジェット記録装置において、駆動周期又は所定回数毎に前記第１駆動信号及び第２駆動信号の両方の極性を反転させることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１７】
インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路と、このインク流路の一部の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記振動板を静電気力により変形させて前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドを駆動制御するヘッド駆動制御装置において、
前記インクジェットヘッドの前記振動板側と電極との間に、前記ノズルからインク滴を吐出させる第１駆動信号を印加した後、前記電極側に変位した前記振動板が平衡位置を通過して前記電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに前記振動板を前記平衡位置に向けて変位させる第２駆動信号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制御装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のヘッド駆動制御装置において、前記第１駆動信号と第２駆動信号とを時系列で生成する手段を備えていることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のヘッド駆動制御装置において、前記第２駆動信号は、前記インクジェットヘッドに印加したときに振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に立ち下がる信号であることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載のヘッド駆動制御装置において、前記第１駆動信号及び第２駆動信号は矩形状パルス信号であることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項２１】
請求項１８乃至２０のいずれかに記載のヘッド駆動制御装置において、前記第２駆動信号の波高値は前記第１駆動信号の波高値よりも高いことを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項２２】
請求項１８乃至２１のいずれかに記載のヘッド駆動制御装置において、前記第２駆動信号は第１駆動信号に対して逆極性の信号であることを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項２３】
請求項１８乃至２２のいずれかに記載のヘッド駆動制御装置において、駆動周期又は所定回数毎に前記第１駆動信号及び第２駆動信号の両方の極性が反転することを特徴とするヘッド駆動制御装置。
【請求項２４】
インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路と、このインク流路の一部の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記振動板を静電気力により変形させて前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドを駆動制御するヘッド駆動制御方法において、
前記インクジェットヘッドの前記振動板側と電極との間に、前記ノズルからインク滴を吐出させる第１駆動信号を印加した後、前記電極側に変位した前記振動板が平衡位置を通過して前記電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに前記振動板を前記平衡位置に向けて変位させる第２駆動信号を印加することを特徴とするヘッド駆動制御方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載のヘッド駆動制御装置において、前記第２駆動信号を印加した後、前記第１駆動信号で変形した振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に前記第２駆動信号の印加を停止することを特徴とするヘッド駆動制御方法。
【請求項２６】
請求項２４又は２５に記載のヘッド駆動制御方法において、前記第１駆動信号及び第２駆動信号は矩形状パルス信号であることを特徴とするヘッド駆動制御方法。
【請求項２７】
請求項２４乃至２６のいずれかに記載のヘッド駆動制御方法において、前記第２駆動信号の波高値は前記第１駆動信号の波高値よりも高いことを特徴とするヘッド駆動制御方法。
【請求項２８】
請求項２４乃至２７のいずれかに記載のヘッド駆動制御方法において、前記第２駆動信号の波高値を記録画像に応じて変化させることを特徴とするヘッド駆動制御方法。
【請求項２９】
インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路と、このインク流路の一部の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、前記振動板を静電気力により変形させて前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘッドを搭載した画像形成装置において、
前記インクジェットヘッドの前記振動板側と電極との間に、前記ノズルからインク滴を吐出させる第１駆動信号を印加した後、前記電極側に変位した前記振動板が平衡位置を通過して前記電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに前記振動板を前記平衡位置に向けて変位させる第２駆動信号を印加する手段を備えている
ことを特徴とする画像形成装置。
インクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はインクジェット記録装置及び画像形成装置、ヘッド駆動制御装置及びヘッド駆動制御方法並びにインクジェットヘッドに関する
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いるインクジェット記録装置において使用するインクジェットヘッドとして、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク流路（吐出室、圧力室、加圧液室、液室等とも称される。）と、このインク流路内の壁面の一部を形成する振動板と、この振動板に対向する電極とを有し、振動板を静電気力で変形変位させてインク流路内インクを加圧してノズルからインク滴を吐出させる静電型インクジェットヘッドがある。
【０００３】
静電型インクジェットヘッドは、静電気力を用いるために、同じ体積に蓄えるエネルギーが小さく、アクチュエータ手段としてピエゾ素子や発熱抵抗体を用いる他の形式のインクジェットヘッドに比べて、低消費電力化、多数ノズルの同時駆動による高速化を図ることできる。すなわち、静電型以外のヘッドでは、インク滴の運動エネルギーよりも数桁大きいエネルギーを使用してインク滴を吐出させるために、余分なエネルギーはヘッド或いはドライバＩＣ（駆動回路）で発熱することになり、蓄熱等の影響で同時に駆動できるノズル数や駆動周波数に限界がある。
【０００４】
ところで、インクジェット記録装置においては、画質の高品位化、記録速度の高速化が求められているので、より微小なインク滴をより高周波で吐出させる必要があるが、吐出周波数の限界から、微小滴だけでは高速記録は難しく、１つのノズルからインク滴量の異なるインク滴を吐出させる多値化が求められている。
【０００５】
この場合、静電型インクジェットヘッドにおいては、振動板を電極側に引く引力だけしか発生できない静電力の力の方向性、振動板と電極との間の距離の２乗に反比例する静電力の非線形性が原因となって、インク滴吐出力の制御性が他の方式に比べて難しいことから、多値化駆動方式が確立できていない。
【０００６】
また、微小なインク滴を吐出させるためにノズルを小径化する傾向にあるが、ノズルの小径化は他方でノズルの目詰まりが発生し易くなるという問題を伴なうことから、ノズル径に対して相当の大きさのインク滴と、より微小なインク滴とを吐出できることが望まれる。
【０００７】
そこで、従来の静電型インクジェットヘッドとして、▲１▼特開平８−７２２４０号公報に開示されているように、１つの振動板に対向する複数のインク滴吐出用の電極を備え、階調信号に応じて駆動する電極数を変化させて、階調信号に応じた滴量のインク滴を吐出させるようにしたものがある。
【０００８】
また、▲２▼特開平９−３９２３５号公報に開示されているように、振動板に対向する電極を階段状に形成して、振動板との間で大きな隙間、中間の隙間、小さい隙間を形成し、振動板をいずれの段階まで変形させるかによって振動板の変形量を変化させることで、インク滴吐出量を可変としたものがある。
【０００９】
さらに、▲３▼特開平９−２５４３８１号公報に開示されているように、第１駆動電圧を印加し、この第１駆動電圧で変形変位した振動板が電極側に近づいたタイミングで第１駆動電圧より低い第２駆動電圧（補助電圧）を印加して振動板を強制的に電極側に当接させることで、振動板の変位を拘束して、高周波駆動を可能にするとともに、インク系の固有振動数を短くすることで微小なインク滴が吐出されるようにしたものもある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように▲１▼１つの振動板に対向する複数のインク滴吐出用の電極を備えることは、電極を独立して駆動しなければならないので、配線数、ドライバの数が増加して構成が複雑になり、装置の大型化、高コストを招くことになる。
【００１１】
また、▲２▼振動板に対向する電極を階段状に形成して、振動板との間で大きな隙間、中間の隙間、小さい隙間を形成することは、ヘッド構成が複雑となり、製造工程も複雑になって、コストが高くなる。また、このようなヘッドを駆動するには、駆動電圧値を変化させる複雑な駆動波形を印加しなければならないので、駆動回路の構成も複雑になって高コスト化を招くことになる。
【００１２】
さらに、▲３▼第１駆動電圧を印加し、この第１駆動電圧で変形変位した振動板が電極側に近づいたタイミングで第１駆動電圧より低い第２駆動電圧（補助電圧）を印加して振動板を強制的に電極側に当接させることで、インク系の固有振動数を短くするものにあっては、固有振動数が短くなるほど微小滴を吐出できるということについて技術的説明ができず、また、実際には滴速度を確保しながら微小滴を吐出することは不可能である。
【００１３】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、単純な構成で微小滴を吐出できるインクジェット記録装置及び画像形成装置、単純な構成で微小滴を吐出させることができるヘッド駆動制御装置及びヘッド駆動制御方法、単純な構成で微小滴を吐出させることが可能なインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係るインクジェット記録装置及び画像形成装置は、インクジェットヘッドの振動板側と電極との間に、ノズルからインク滴を吐出させる第１駆動信号を印加した後、電極側に変位した振動板が平衡位置を通過して電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに振動板を平衡位置に向けて変位させる第２駆動信号を印加する手段を備えた構成としたものである。
【００１５】
ここで、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。
【００１６】
また、振動板が電極に当接する前のタイミングで第２駆動信号の印加を停止することが好ましい。この場合、振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に第２駆動信号の印加を停止することがより好ましい。
【００１７】
さらに、第２駆動信号は矩形状パルスであることが好ましい。また、第２駆動信号の立下り変化速度は第１駆動信号の立下り変化速度よりも緩やかとすることもできる。さらに、第２駆動信号の波高値が第１駆動信号の波高値よりも高いことが好ましい。さらにまた、第２駆動信号の波高値を変化できることが好ましい。
【００１８】
また、第２駆動信号は、第１駆動信号及び第２駆動信号の波高値が略同一としたとき、第２駆動信号を印加したときのインク滴最後尾の速度が第１駆動信号のみを印加したときのインク滴最後尾の速度と略同一になるタイミングで印加することが好ましい。なお、「インク滴最後尾」とは、サテライトがある場合はサテライトを意味するものとする。さらに、第２駆動信号の印加時間は、インク滴のパルス幅特性のピーク時間に対して１／４以上３／４未満の時間であることが好ましい。
【００１９】
さらに、第１駆動信号及び第２駆動信号を印加する場合と、第１駆動信号のみを印加する場合とを選択できることが好ましい。また、第１駆動信号と第２駆動信号とを印加する場合の第１駆動信号の波高値を第１駆動信号のみを印加する場合の第１駆動信号の波高値よりも小さくすることができる。
【００２０】
さらにまた、第２駆動信号は第１駆動信号に対して逆極性とすることができる。また、駆動周期又は所定回数毎に第１駆動信号及び第２駆動信号の両方の極性を反転させることができる。
【００２１】
本発明に係るヘッド駆動制御装置は、インクジェットヘッドの振動板側と電極との間に、ノズルからインク滴を吐出させる第１駆動信号を印加した後、電極側に変位した振動板が平衡位置を通過して電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに振動板を平衡位置に向けて変位させる第２駆動信号を印加する手段を備えている構成としたものである。
【００２２】
ここで、第１駆動信号と第２駆動信号とを時系列で生成する手段を備えていることが好ましい。さらに、第２駆動信号はインクジェットヘッドに印加したときに振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に立ち下がる信号であることが好ましい。なお、本明細書において、「立ち下がる」とは「絶対値が小さくなる：０になる」ことを意味するものとして用いる。
【００２３】
また、第１駆動信号及び第２駆動信号は矩形状パルス信号であることが好ましい。さらに、第２駆動信号の波高値は第１駆動信号の波高値よりも高いことが好ましい。
【００２４】
さらに、第２駆動信号は第１駆動信号に対して逆極性の信号とすることができる。また、駆動周期又は所定回数毎に第１駆動信号及び第２駆動信号の両方の極性を反転させることができる。
【００２５】
本発明に係るヘッド駆動制御方法は、インクジェットヘッドの振動板側と電極との間に、ノズルからインク滴を吐出させる第１駆動信号を印加した後、電極側に変位した振動板が平衡位置を通過して電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに振動板を平衡位置に向けて変位させる第２駆動信号を印加する構成としたものである。
【００２６】
ここで、第２駆動信号を印加した後、第１駆動信号で変形した振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に第２駆動信号の印加を停止することが好ましい。
【００２７】
また、第１駆動信号及び第２駆動信号は矩形状パルス信号であることが好ましい。さらに、第２駆動信号の波高値は第１駆動信号の波高値よりも高いことが好ましい。さらにまた、第２駆動信号の波高値を記録画像に応じて変化させることが好ましい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１は本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の機構部の概略斜視説明図、図２は同機構部の側面説明図である。
【００３４】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部２等を収納し、給紙カセット４或いは手差しトレイ５から給送される用紙３を取り込み、印字機構部２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ６に排紙する。
【００３５】
印字機構部２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１１と従ガイドロッド１２とでキャリッジ１３を主走査方向（図２で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ１３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドからなるヘッド１４をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ１３の上側にはヘッド１４に各色のインクを供給するための各インクタンク（インクカートリッジ）１５を交換可能に装着している。
【００３６】
ここで、キャリッジ１３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド１１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド１２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１７で回転駆動される駆動プーリ１８と従動プーリ１９との間にタイミングベルト２０を張装し、このタイミングベルト２０をキャリッジ１３に固定している。
【００３７】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド１４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。さらに、ヘッド１４としては、後述するように、インク流路の壁面の少なくとも一部を形成する振動板とこれに対向する電極とを備え、静電力で振動板を変形変位させてインクを加圧する静電型インクジェットヘッドを用いている。
【００３８】
一方、給紙カセット４にセットした用紙３をヘッド１４の下方側に搬送するために、給紙カセット４から用紙３を分離給装する給紙ローラ２１及びフリクションパッド２２と、用紙３を案内するガイド部材２３と、給紙された用紙３を反転させて搬送する搬送ローラ２４と、この搬送ローラ２４の周面に押し付けられる搬送コロ２５及び搬送ローラ２４からの用紙３の送り出し角度を規定する先端コロ２６とを設けている。搬送ローラ２４は副走査モータ２７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００３９】
そして、キャリッジ１３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ２４から送り出された用紙３を記録ヘッド１４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材２９を設けている。この印写受け部材２９の用紙搬送方向下流側には、用紙３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ３１、拍車３２を設け、さらに用紙３を排紙トレイ６に送り出す排紙ローラ３３及び拍車３４と、排紙経路を形成するガイド部材３５，３６とを配設している。
【００４０】
また、キャリッジ１３の移動方向右端側にはヘッド１４の信頼性を維持、回復するための信頼性維持回復機構（以下「サブシステム」という。）３７を配置している。キャリッジ１３は印字待機中にはこのサブシステム３７側に移動されてキャッピング手段などでヘッド１４をキャッピングされる。
【００４１】
次に、このインクジェット記録装置のヘッド１４を構成するインクジェットヘッドについて図３乃至図６を参照して説明する。なお、図３はインクジェットヘッドの分解斜視説明図、図４は同ヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図、図５は同ヘッドの振動板長手方向に沿う要部拡大断面説明図、図６は同ヘッドの振動板短手方向に沿う要部拡大断面図である。
【００４２】
インクジェットヘッド４０は、単結晶シリコン基板、多結晶シリコン基板、ＳＯＩ基板などのシリコン基板等を用いた第一基板である流路基板４１と、この流路基板４１の下側に設けたシリコン基板、パイレックスガラス基板、セラミックス基板等を用いた第二基板である電極基板４２と、流路基板４１の上側に設けた第三基板であるノズル板４３とを備え、複数のインク滴を吐出するノズル４４、各ノズル４４が連通するインク流路である加圧室４６、各加圧室４６にインク供給路を兼ねた流体抵抗部４７を介して連通する共通液室流路４８などを形成している。
【００４３】
流路基板４１には加圧室４６及びこの加圧室４６の壁面である底部をなす第１電極を兼ねた振動板５０を形成する凹部を形成し、ノズル板４３には流体抵抗部４７を形成する溝を形成し、また流路基板４１と電極基板４２には共通液室流路４８を形成する貫通部を形成している。
【００４４】
ここで、流路基板４１は、例えば単結晶シリコン基板を用いた場合、予め振動板厚さにボロンを注入してエッチングストップ層となる高濃度ボロン層を形成し、電極基板４２と接合した後、加圧室４６となる凹部をＫＯＨ水溶液などのエッチング液を用いて異方性エッチングすることにより、このとき高濃度ボロン層がエッチングストップ層となって振動板５０が高精度に形成される。また、多結晶シリコン基板で振動板５０を形成する場合は、液室基板上に振動板となる多結晶シリコン薄膜を形成する方法、または、予め電極基板４２を犠牲材料で平坦化し、その上に多結晶シリコン薄膜を成膜した後、犠牲材料を除去することで形成できる。
【００４５】
なお、振動板５０に別途電極膜を形成してもよいが、上述したように不純物の拡散などによって振動板が電極を兼ねるようにしている。また、振動板５０の電極基板４２側の面に絶縁膜を形成することもできる。この絶縁膜としてはＳiＯ2等の酸化膜系絶縁膜、Ｓi3Ｎ4等の窒化膜系絶縁膜などを用いることができる。絶縁膜の成膜は、振動板表面を熱酸化して酸化膜を形成したり、成膜手法を用いたりすることができる。
【００４６】
また、電極基板４２には酸化膜層４２ａを形成し、この酸化膜層４２ａの部分に凹部５４を形成して、この凹部５４底面に振動板５０に対向する第２電極である電極１５を設け、振動板５０と電極５５との間にギャップ５６を形成し、これらの振動板５０と電極５５とによってアクチュエータ部を構成している。なお、電極５５表面にはＳiＯ2膜などの酸化膜系絶縁膜、Ｓi3Ｎ4膜などの窒化膜系絶縁膜からなる電極保護膜５７を成膜しているが、電極表面５５に電極保護膜５７を形成しないで、振動板５０側に絶縁膜を形成することもできる。
【００４７】
この電極基板４２として単結晶シリコン基板を用いる場合には通常のシリコンウエハーを用いることができる。その厚さはシリコンウエハーの直径で異なるが、直径４インチのシリコンウエハーであれば厚さが５００μｍ程度、直径６インチのシリコンウエハーであれば厚さは６００μｍ程度であることが多い。シリコンウエハー以外の材料を選択する場合には、流路基板のシリコンと熱膨張係数の差が小さい方が振動板と接合する場合に信頼性を向上できる。
【００４８】
これらの流路基板４１と電極基板４２との接合は、接着剤による接合も可能であるが、より信頼性の高い物理的な接合、例えば電極基板４２がシリコンで形成される場合、酸化膜を介した直接接合法を用いることができる。この直接接合は１０００℃程度の高温化で実施する。また、電極基板４２がガラスの場合、陽極接合を行うことができる。電極基板４２をシリコンで形成して、陽極接合を行う場合には、電極基板４２と流路基板４１との間にパイレックスガラスを成膜し、この膜を介して陽極接合を行うこともできる。さらに、流路基板４１と電極基板４２にシリコン基板を使用して金等のバインダーを接合面に介在させた共晶接合で接合することもできる。
【００４９】
また、電極基板４２の電極５５としては、通常半導体素子の形成プロセスで一般的に用いられるＡｌ、Ｃｒ、Ｎｉ等の金属材料や、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ等の高融点金属、または不純物により低抵抗化した多結晶シリコン材料などを用いることができる。電極基板４２をシリコンウエハで形成する場合には、電極基板４２と電極５５との間には絶縁層（上述した酸化膜層４２ａ）を形成する必要がある。電極基板４２にガラス等の絶縁性材料を用いる場合には電極５５との間に絶縁層を形成する必要はない。
【００５０】
また、電極基板４２にシリコン基板を用いる場合、電極５５としては、不純物拡散領域を用いることができる。この場合、拡散に用いる不純物は基板シリコンの導電型と反対の導電型を示す不純物を用い、拡散領域周辺にｐｎ接合を形成し、電極５５と電極基板４２とを電気的に絶縁する。
【００５１】
ノズル板４３は多数のノズル４４を二列配置して形成したものであり、吐出面には撥水処理を施している。ここでは、このノズル板４３はＮｉ電鋳工法で製作しているが、この他、例えば樹脂と金属層の複層構造のものなども用いることができる。このノズル板４３は流路基板４１に接着剤にて接合している。
【００５２】
このインクジェットヘッド４０ではノズル４４を二列配置し、この各ノズル４４に対応して加圧室４６、振動板５０、電極５５なども二列配置し、各ノズル列の中央部に共通液室流路４８を配置して、左右の加圧室４６にインクを供給する構成を採用している。これにより、簡単なヘッド構成で多数のノズルを有するマルチノズルヘッドを構成することができる。
【００５３】
そして、インクジェットヘッド４０の電極５５は外部に延設して接続部（電極パッド部）５５ａとし、これにヘッド駆動回路であるドライバＩＣ６０を搭載したＦＰＣケーブル６１を異方性導電膜などを介して接続している。このとき、電極基板４２とノズル板４３との間は図４に示すようにエポキシ樹脂等の接着剤を用いたギャップ封止剤６２にて気密封止している。
【００５４】
さらに、インクジェットヘッド４０全体をフレーム部材６５上に接着剤で接合している。このフレーム部材６５にはインクジェットヘッド４０の共通液室流路４８に外部からインクを供給するためのインク供給穴６６を形成しており、またＦＰＣケーブル６１等はフレーム部材６５に形成した穴部６７に収納される。
【００５５】
このフレーム部材６５とノズル板４３との間は図４に示すようにエポキシ樹脂等の接着剤を用いたギャップ封止剤６８にて封止し、撥水性を有するノズル板４３表面のインクが電極基板４２やＦＰＣケーブル６１等に回り込むことを防止している。
【００５６】
そして、このヘッド１４のフレーム部材６５にはインクカートリッジ１５とのジョイント部材７０が連結されて、フィルタ７１を介してインクカートリッジ１５からインク供給穴６６を通じて共通液室流路４８にインクが供給される。
【００５７】
このインクジェットヘッド４０においては、振動板５０を共通電極とし、電極５５を個別電極として、振動板５０と電極５５との間に駆動電圧を印加することによって、振動板５０と電極５５との間に発生する静電力によって振動板５０が電極５５側に変形変位し、この状態から振動板５０と電極５５間の電荷を放電させることによって振動板５０が復帰変形して、加圧室４６の内容積（体積）／圧力が変化することによって、ノズル４４からインク滴が吐出される。
【００５８】
すなわち、個別電極とする電極５５にパルス電圧を印加すると、共通電極となる振動板５０との間に電位差が生じて、個別電極５５と振動板５０の間に静電力が生じる。この結果、振動板５０は印加した電圧の大きさに応じて変位する。その後、印加したパルス電圧を立ち下げることで、振動板５０の変位が復元して、その復元力により加圧室４６内の圧力が高くなり、ノズル４４からインク滴が吐出される。この場合、振動板５０を電極５５（実際には絶縁保護膜５７表面）に当接するまで変位させる方式を当接駆動方式、振動板５０を電極５５に当接させない位置まで変位させる方式を非当接駆動方式と称する。
【００５９】
次に、このインクジェット記録装置の制御部の概要について図７を参照して説明する。
この制御部は、この記録装置全体の制御を司るマイクロコンピュータ（以下、「ＣＰＵ」と称する。）８０と、プログラム、駆動信号の電圧値データなどの所要の固定情報を格納したＲＯＭ８１と、ワーキングメモリ等として使用するＲＡＭ８２と、ホスト側から転送される画像データを処理したデータを格納する画像メモリ８３と、パラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８４と、入力バッファ８５と、パラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８６と、波形生成回路８７と、ヘッド駆動回路８８及びドライバ８９等を備えている。
【００６０】
ここで、ＰＩＯポート８４にはホスト側から画像データなどの各種情報、図示しない操作パネルからの信頼性回復指示情報等の各種指示情報、用紙の始端、終端を検知する紙有無センサからの検知信号、キャリッジ１３のホームポジション（基準位置）を検知するホームポジションセンサ等の各種センサからの信号等が入力され、またこのＰＩＯポート８４を介してホスト側や操作パネル側に対して所要の情報が送出される。
【００６１】
また、波形生成回路８７は、インクジェットヘッド４０の振動板５０と電極５５との間にインク滴を吐出させるエネルギーを発生する、つまり、振動板５０をインク滴が吐出するだけの変位量、タイミングで電極５５側に変位させるインク滴を吐出するための第１駆動信号Ｐ１と、この第１駆動信号Ｐ１から所定時間Ｔｄ経過後に振動板５０の変形を抑制する第２駆動信号Ｐ２とを時系列で生成して出力する。
【００６２】
ヘッド駆動回路８８は、ＰＩＯポート８６を介して与えられる各種データ及び信号に基づいて、ヘッド１４の各ノズル４４に対応するエネルギー発生手段（振動板５０と電極５５）に対して駆動波形等を印加する。さらに、ドライバ８９は、ＰＩＯポート８６を介して与えられる駆動データに応じて主走査モータ１７及び副走査モータ２７を各々駆動制御することで、キャリッジ１３を主走査方向に移動走査し、搬送ローラ２４を回転させて用紙３を所定量搬送させる。
【００６３】
次に、この制御部における本発明に係るヘッド駆動制御装置としてのヘッド駆動制御部に係わる部分について図８を参照して説明する。
このヘッド駆動制御部は、前述したＣＰＵ８０、ＲＯＭ８１、ＲＡＭ８２及び周辺回路等を含む主制御部９１と、波形生成回路８７と、アンプ９２と、駆動回路（ドライバＩＣ）９３等とを備えている。
【００６４】
主制御部９１は、波形生成回路８７に対して第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２を生成するためのデータを与え、ドライバＩＣ９３に対して印字信号（シリアルデータである）ＳＤ、シフトクロックＣＬＫ、ラッチ信号ＬＡＴなどを与える。
【００６５】
波形生成回路８７は、前述したようにインクジェットヘッド４０のアクチュエータ部に対してノズル４４からインク滴を吐出させるエネルギーを発生させる矩形状パルスである第１駆動信号Ｐ１と、この第１駆動信号から所定時間Ｔｄ経過後に第１駆動信号Ｐ１が印加されなくなることで復元する振動板５０の変形を抑制する矩形状パルスである第２駆動信号Ｐ２とを１駆動周期内で時系列で発生する。
【００６６】
この波形生成回路８７にはＤ／Ａ変換器を用いて主制御部９１から与えられる電圧データをＤ／Ａ変換することにより第１駆動信号Ｐ１及び第２駆動信号Ｐ２を時系列で生成出力するようにしている。主制御部９１のＲＯＭ８１には各駆動信号Ｐ１、Ｐ２及び所定時間Ｔｄを一体とするデータを格納しており、このＲＯＭ８１と波形生成回路８７で第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２を時系列で生成出力する手段を構成している。
【００６７】
ドライバＩＣ９３は、印字信号に応じて波形生成回路８７から与えられる第1駆動信号及び第２駆動信号をヘッド１４を構成するインクジェットヘッド４０の各個別電極５５に与える。
【００６８】
すなわち、ドライバＩＣ９３は、主制御部９１からのシリアルクロック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９５と、シフトレジスタ９５のレジスト値を主制御部９１からのラッチ信号ＬＡＴでラッチするラッチ回路９６と、ラッチ回路９６の出力値をレベル変化するレベル変換回路９７と、このレベル変換回路９７でオン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ９８とからなる。アナログスイッチアレイ９８は、インクジェットヘッド４０のｍ個（ノズル数をｍ個とする。）の個別電極５５に接続したアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳｍからなる。なお、インクジェットヘッド４０の共通電極となる振動板５０は接地している。
【００６９】
そして、このシフトレジスタ９５にシフトクロックに応じてシリアルデータ（印字信号）ＳＤを取込み、ラッチ回路９６でラッチ信号ＬＡＴによってシフトレジスタ回路９５に取り込んだシリアルデータＳＤをラッチしてレベル変換回路９８に入力する。このレベル変換回路９８は、データの内容に応じて各アクチュエータ部の個別電極５５に接続しているアナログスイッチＡＳｍ（ｍ＝１〜ｍ）をオン／オフする。
【００７０】
このアナログスイッチＡＳｍ（ｍ＝１〜ｍ）には波形生成回路８７からアンプ９２を介して駆動波形Ｐｖ（第１駆動信号Ｐ１及び第２駆動信号Ｐ２）を与えているので、アナログスイッチＡＳｍ（ｍ＝１〜ｍ）がオンしたときに駆動波形Ｐｖが個別電極５５に与えられる。
【００７１】
このヘッド駆動制御部による駆動波形印加の作用について図９を参照して簡単に説明する。
まず、上述したように、波形生成回路９２からは、同図（ａ）に示すように、１駆動周期毎に、いずれも矩形状パルスである第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２とが所定時間Ｔｄの間隔で時系列で生成出力され、これがドライバＩＣ９３のアナログスイッチＡＳ１〜ＡＳｍに与えられている。
【００７２】
そこで、主制御部９１から印字信号を与えることによって、例えば同図（ｂ）に示すように、ドライバＩＣ９３のアナログスイッチＡＳｎ（ｎ＝１〜ｍのいずれか）がオン又はオフし、アナログスイッチＡＳｎがオンしている間に入力される第１駆動信号Ｐ１及び第２駆動信号Ｐ２が選択されて、同図（ｃ）に示すようにインクジェットヘッド４０の個別電極５５に与えられる。
【００７３】
同図（ｃ）は１つのノズルに対応する個別電極５５に印加されるパルスを示しているものであり、このノズルは、図示している最初の駆動周期では印字（駆動）であるので、第１駆動信号Ｐ１及び第２駆動信号Ｐ２を順次印加して微小なインク滴を吐出させ、次の駆動周期では非印字（非駆動）であるので第１駆動信号Ｐ１及び第２駆動信号Ｐ２のいずれも印加せず、次の駆動周期では印字であるので同様に第１駆動信号Ｐ１及び第２駆動信号Ｐ２を順次印加して微小なインク滴を吐出させる。
【００７４】
この動作から分かるように、アナログスイッチＡＳｎのオン時間／オフ時間を印字信号に応じて変化させることで、駆動波形Ｐｖの選択を行うことができるので、例えば、同図（ｃ）に破線で示すように、第１駆動信号Ｐ１を印加した後アナログスイッチＡＳｎをオフ状態にすることで、同じ印字でも、第１駆動信号Ｐ１のみによるインク滴吐出を行わせることができる。すなわち、第１駆動信号Ｐ１のみによる通常の大きさのインク滴の吐出と、第１駆動信号Ｐ１及び第２駆動信号Ｐ２による微小なインク滴の吐出とを選択的に行うことができ、多値記録を行うことができる。
【００７５】
そこで、このヘッド駆動制御装置で生成出力する駆動波形Ｐｖを構成する第１駆動信号Ｐ１及び第２駆動信号Ｐ２について図１０以降をも参照して説明する。まず、インクジェットヘッドにおけるインク滴吐出特性（インク滴吐出速度Ｖｊ及びインク滴体積Ｍｊ）の駆動波形（駆動信号）のパルス幅Ｐｗに対する依存性について図１０を参照して説明する。
【００７６】
インクジェットヘッドの電極５５に矩形状パルス電圧が印加されて振動板５０が電極５５側に引き付けられるときには、加圧室４６内には負圧が生じている。圧力は加圧室４６の固有振動数で振動するので、パルス立ち下げ時の圧力は、パルス立ち上げ時の残留圧力振動と、振動板５０の復元による圧力の重ね合せになる。
【００７７】
したがって、静電型インクジェットヘッドにおいては、印加するパルス電圧のパルス幅Ｐｗによってインク滴吐出特性に差が生じる。すなわち、例えば、図１０に示すように、吐出特性（吐出滴速度Ｖｊ、吐出滴体積Ｍｊ）は、パルス幅Ｐｗによる圧力の重ね合せのタイミングによって変動する。なお、同図の例は、加圧室４６の長さを８００μｍ、振動板５０の厚さを２μｍ、ノズル径を２２μｍとするヘッド構成とした場合である。
【００７８】
ここで、このインクジェット記録装置においては、波形生成回路８７から図９に示すように、インク滴を吐出させるための第１駆動信号Ｐ１（電圧値Ｖｐ１、パルス幅Ｐｗ１）と振動板５０の変位を抑制するための第２駆動信号Ｐ２（電圧値Ｖｐ２、パルス幅Ｐｗ２）とを時系列で生成して出力し、第１駆動信号Ｐ１の印加を停止した後（立下り後）所定時間Ｔｄを経過した時に第２駆動信号Ｐ２の印加を開始する。
【００７９】
このようにインク滴を吐出させるための第１駆動信号Ｐ１（電圧値Ｖｐ１、パルス幅Ｐｗ１）と振動板５０の変位を抑制するための第２駆動信号Ｐ２（電圧値Ｖｐ２、パルス幅Ｐｗ１）を印加したときの振動板５０の変形動作の一例について図１１を参照して説明する。
【００８０】
先ず、駆動波形を印加しない状態では、同図（ａ）に示すように振動板５０は平衡位置（初期位置）にあり、この状態で第１駆動信号Ｐ１を印加すると、電極５５との間に発生する静電力によって振動板５０は電極５５側に変形して、同図（ｂ）に示すように電極５５側（保護膜５７表面）に当接する。
【００８１】
ここで、第１駆動信号Ｐ１を立ち下げて印加を停止することによって、振動板５０が開放されて平衡位置に復帰しようと加圧室４６内のインクに圧力を加えて、インク滴が吐出するエネルギーを与える。ただし、同図（ａ）から（ｂ）の間に、加圧室４６内では負圧が生じ、圧力は加圧室４６の固有振動数で振動しようとするので、前述したように吐出力は残留圧力振動と振動板５０の復元力の重ね合わせになる。
【００８２】
その後、振動板５０は、加圧室４６の圧力振動と慣性により平衡位置を中心として振動しようとする。したがって、同図（ｃ）に示すように、平衡位置を通過した振動板５０は同図（ｄ）に示すように更に電極５５から離れる方向に変形変位しようとする。
【００８３】
ここで、第１駆動信号Ｐ１から所定時間Ｔｄ経過した時に第２駆動信号Ｐ２を印加すると、振動板５０と電極５５との間に再び静電吸引力が発生するので、同図（ｄ）に示すように、電極５５から最も離れた破線位置まで変形変位しようとする振動板５０の変形変位が抑制され、振動板５０は実線図示の位置で変形が停止し、電極５５側に向けて変位を開始し、同図（ｅ）に示すように平衡位置に復帰する。この場合、第２駆動信号Ｐ２を立ち下げて印加を停止することで、振動板５０は略平衡位置で停止し、電極５５側には再度当接しない。
【００８４】
このように、第１駆動信号Ｐ１でインク滴の吐出を開始して所定時間経過後Ｔｄ経過後に第２駆動信号Ｐ２を印加することにより、第１駆動信号Ｐ１によってノズル４４のインクメニスカス面から外方に向かって形成されるインク柱に余分なインクが追従することを抑えることができ、細いインク柱を形成できるとともに、インク柱後端の液切れ早くして、吐出インク量を微小化することができる。そして、微小滴を吐出することで粒状感を抑えた良好な画質得ることができるようになる。
【００８５】
そこで、このインクジェット記録装置で用いる駆動波形Ｐｖの詳細、すなわち、駆動波形Ｐｖを構成する第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２のパルス幅Ｐｗ１，Ｐｗ２、電圧値（波高値）Ｖｐ１，Ｖｐ２、第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２との間隔（所定時間：第２駆動信号Ｐ２の印加開始タイミング）Ｔｄなどの詳細について図１２以降をも参照して説明する。
【００８６】
先ず、第２駆動信号Ｐ２の印加開始タイミングＴｄについて図１２及び図１３を参照して説明する。
図１２に示すように、第１駆動信号Ｐ１及び第２駆動信号Ｐ２からなる駆動波形Ｐｖにおいて、第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２の間の所定時間Ｔｄ（第２駆動信号Ｐ２の印加開始タイミング）を変化させて電極５５に印加した場合の吐出特性（吐出滴速度Ｖｊ、吐出滴体積Ｍｊ）を測定した。
【００８７】
このとき、図１３の測定結果に示すように、印加開始タイミングＴｄに対して吐出滴速度Ｖｊは破線で示すように変化し、印加開始タイミングＴｄに対して吐出滴体積（適量）Ｍｊは実線で示すように変化した。また、第１駆動信号Ｐ１のみを印加して駆動した場合のインク滴（これを「通常のインク滴」という。）の吐出滴速度Ｖｊは同図に▲１▼線で示す値に、同じく吐出滴体積Ｍｊは▲２▼線で示す値になった。
【００８８】
なお、各特性を測定するときの駆動波形は、所定時間Ｔｄを含めて第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２とを一纏めにしてＲＯＭ７１に書き込み、所定時間Ｔｄを変えるときには別の駆動波形を読み出すようにした。また、第１駆動信号Ｐ１は、図１０を参考にして、吐出効率の良いパルス幅Ｐｗ１＝６μｓ、電圧値Ｖｐ１＝３４Ｖとし、第２駆動信号Ｐ２はパルス幅Ｐｗ２＝３μｓ、電圧値Ｖｐ２（＝Ｖｐ１）＝３４Ｖとした。
【００８９】
この測定結果から分かるように、第２駆動信号Ｐ２の印加開始タイミングＴｄを選択することで、通常のインク滴よりも滴量の小さな微小インク滴を吐出することができる。ただし、この場合、微小インク滴が吐出する印加開始タイミングＴｄ（Ｔｄ＜２．５μｓ）では、滴速度Ｖｊも同時に小さくなる。したがって、滴速度Ｖｊを確保できる印加開始タイミングＴｄ（Ｔｄ＞２．５μｓ）では滴体積Ｍｊの変化量としては大きく取ることができず、図１３の例では、滴体積Ｍｊは７．５ｐｌ〜８．６ｐｌの範囲で、１０数％しか変化させることができない。
【００９０】
したがって、印加開始タイミングＴｄを制御するだけでは、滴速度Ｖｊの遅い微小滴しか吐出できない。用紙とヘッドとの間で確保しなければならない距離、インク滴の着弾位置精度などを考慮すると、通常のインク滴の吐出速度Ｖｊで微小滴を吐出できることが好ましい。
【００９１】
このように、所定時間（印加開始タイミング）Ｔｄが短いと、インクに吐出するための十分なエネルギー伝わる前に振動板５０の動きが抑制されるので、滴体積Ｍｊは少なくなるが、滴速度Ｖｊも小さくなる。したがって、十分な滴速度Ｖｊを確保するためには、第１駆動信号Ｐ１を立ち下げて振動板５０が復元して平衡位置（図１１(ｃ)）を通り過ぎるまで、第２駆動信号Ｐ２の印加開始タイミングＴｄを遅らせることが好ましい。
【００９２】
また逆に、図１１（ｄ）に破線で示すように、振動板５０が電極５５から最も離れた状態に達した後に第２駆動信号Ｐ２を印加した場合、インクを引き戻す速度が速くなるのでインク滴量（滴体積）Ｍｊを若干少なくすることはできるが、滴体積Ｍｊの変化量を大きくすることができないことが分かった。
【００９３】
これらの点から、第２駆動信号Ｐ２の印加開始タイミング（第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２との間の所定時間）Ｔｄは、振動板５０が平衡位置（初期状態）を通過するタイミングから電極５５から最も離れるタイミングの間とすることが好ましい。
【００９４】
これにより、吐出するインク滴には十分な吐出エネルギーが伝達され、十分なインク滴吐出速度Ｖｊが確保できると共に、また、第２駆動信号Ｐ２が、加圧室４６の圧力振動および振動板５５の慣性により振動板５５が動くことを抑制することができ、余分なインクの追従を抑えて細いインク柱を形成すると共に、インク柱後端の液切れを早くして、吐出インク量（滴体積Ｍｊ）を微小化することができるようになる。
【００９５】
次に、第２駆動信号Ｐ２の印加時間（パルス幅Ｐｗ）について図１４及び図１５を参照して説明する。
図１４に示すように、第１駆動信号Ｐ１及び第２駆動信号Ｐ２からなる駆動波形において、第２駆動信号Ｐ２のパルス幅Ｐｗ２（第２駆動電圧Ｖｐ２の印加時間）を変化させて電極５５に印加した場合の吐出特性（吐出滴速度Ｖｊ、吐出滴体積Ｍｊ）を測定した。
【００９６】
このとき、図１５の測定結果に示すように、印加時間に対して吐出滴速度Ｖｊは破線で示すように変化し、印加時間に対して吐出滴体積Ｍｊは実線で示すように変化した。また、第１駆動信号Ｐ１のみを印加して駆動した場合の通常のインク滴の吐出滴速度Ｖｊは同図に▲１▼線で示す値に、同じく吐出滴体積Ｍｊは▲２▼線で示す値になった。
【００９７】
なお、ここでも、各特性を測定するときの駆動波形は、所定時間Ｔｄを含めて第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２とを一纏めにしてＲＯＭ７１に書き込み、パルス幅Ｐｗを変えるときには別の駆動波形を読み出すようにした。また、第１駆動信号Ｐ１は、図１０を参考にして、吐出効率の良いパルス幅Ｐｗ１＝６μｓ、電圧値Ｖｐ１＝３４Ｖとし、第２駆動信号Ｐ２は電圧値Ｖｐ２（＝Ｖｐ１）＝３４Ｖとし、印加開始タイミングＴｄ＝３μｓとした。
【００９８】
この場合、第２駆動信号Ｐ２のパルス幅Ｐｗ２＞６μｓの領域では、第２駆動信号Ｐ２でインク滴が非常に遅い速度で吐出され、或いは、液垂れでノズル面を濡らすことを確認した。ただし、第２駆動信号Ｐ２の立下りを緩やかにするなど、第２駆動信号Ｐ２でインク滴を吐出させない手段はあるので、第２駆動信号Ｐｗ２に対する制限は微小滴を吐出するための制限ではない。
【００９９】
そして、この測定結果から分かるように、第２駆動信号Ｐ２のパルス幅Ｐｗ２≦６μｓの範囲においては、通常のインク滴の滴体積Ｍｊよりも微小なインク滴を吐出させることはできるが、パルス幅Ｐｗ２を変化させることによる滴体積Ｍｊの変化量は大きく取れない。
【０１００】
このように、第２駆動信号Ｐ２のパルス幅Ｐｗ２（印加時間）の長さは、インク滴の微小化には直接関係しないので、第２駆動信号Ｐ２によって振動板５５を再び電極５５側に当接させることは、インク滴を微小化するには関係ない。
【０１０１】
しかしながら、振動板５０が電極５５側に当接した状態から第２駆動信号Ｐ２を立ち下げる（印加を停止する）ことによって振動板５０を開放したとき、振動板５０は復元力によって平衡位置に戻ろうとするため、インク滴が吐出される可能性が高くなる。したがって、第２駆動信号Ｐ２によって生じる静電力では振動板５０が再び電極５５側に当接しない方が好ましい。
【０１０２】
そのため、第２駆動信号Ｐ２のパルス幅Ｐｗ２（印加時間）は、インク滴吐出後、振動板５５が電極５５に最も接近する前に第２駆動信号Ｐ２が立ち下がる（第２駆動信号Ｐ２の印加が停止される）パルス幅に設定することで、振動板５０が再び電極５５側に当接することを防止して、第２駆動信号Ｐ２によるインク滴吐出や液垂れを防止することができる。
【０１０３】
この場合、第２駆動信号Ｐ２のパルス幅Ｐｗ２（印加時間）は、振動板５０が平衡位置（初期位置）を電極５５方向に通過する前に、第２駆動信号Ｐ２が立ち下げる（第２駆動信号Ｐ２の印加が停止される）パルス幅に設定することで、より確実に第２駆動信号Ｐ２によるインク滴の吐出或いはインク垂れを防止することができるようになる。
【０１０４】
特に、本実施形態のように第２駆動信号として矩形状パルスである第２駆動信号Ｐ２を用いる場合には、パルス幅Ｐｗ２（印加時間）を振動板５０が平衡位置（初期位置）を電極５５方向に通過する前に立ち下がるパルス幅に設定することが好ましい。
【０１０５】
すなわち、静電型インクジェットヘッドの場合、電圧波形に対して振動板５０の動きに適当な遅れがあるため、矩形状パルスで駆動しても圧電体のように破壊することはなく、回路として可能な限り速い立ち上がり、立ち下がりに設定することができ、立ち上がり、立ち下がりの時定数を設定するために、抵抗値などを管理する必要がない。駆動回路としては、「時定数Δｔ以下」の回路構成の方が「時定数ｔ0±Δｔ」の回路構成よりも簡単である。したがって、駆動波形としては矩形状パルスを用いることが好ましい。
【０１０６】
したがって、本実施形態のように記憶手段（ここではＲＯＭとＤ／Ａ変換回路）を使わなくても、駆動信号発生手段としてはスイッチ等で容易に構成することができる。また、特開平９−２５４３８１号公報に開示されている駆動回路を用いることもできる。
【０１０７】
ただし、矩形状パルスを用いた場合、第２駆動信号（第２駆動信号）の立ち下げで振動板５０は急に開放されるので、第２駆動信号で振動板５０が電極５５側に当接していると、それだけ第２駆動信号によるインク滴吐出が生じ易くなる。そのためには、上述したように、振動板５０が対向電極５５に最も接近する前に、より好ましくは、振動板５５が平衡位置（初期位置）を対向電極５５方向に通過する前に、第２駆動信号を立ち下げる。
【０１０８】
次に、第２駆動信号Ｐ２の波高値Ｖｐ２と第１駆動信号Ｐ１の波高値Ｖｐ１との関係について図１６及び図１７を参照して説明する。
図１６に示すように、第１駆動信号Ｐ１及び第２駆動信号Ｐ２からなる駆動波形において、第２駆動信号Ｐ２の波高値（電圧値）Ｖｐ２を変化させて電極５５に印加した場合の吐出特性（吐出滴速度Ｖｊ、吐出滴体積Ｍｊ）を測定した。
【０１０９】
このとき、図１７の測定結果に示すように、波高値Ｖｐ２に対して吐出滴速度Ｖｊは破線で示すように変化し、波高値Ｖｐ２に対して吐出滴体積Ｍｊは実線で示すように変化した。また、第１駆動信号Ｐ１のみを印加して駆動した場合の通常のインク滴の吐出滴速度Ｖｊは同図に▲１▼線で示す値に、同じく吐出滴体積Ｍｊは▲２▼線で示す値になった。さらに、第２駆動信号Ｐ２の波高値Ｖｐ２を高くすると、サテライト滴が発生し、このサテライト滴の吐出速度Ｖｊは同図に二点鎖線で示すように変化した。
【０１１０】
なお、ここでも、各特性を測定するときの駆動波形は、所定時間Ｔｄを含めて第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２とを一纏めにしてＲＯＭ７１に書き込み、波高値Ｖｐ２を変えるときには別の駆動波形を読み出すようにした。また、第１駆動信号Ｐ１は、図１０を参考にして、吐出効率の良いパルス幅Ｐｗ１＝６μｓ、電圧値Ｖｐ１＝３４Ｖとし、第２駆動信号Ｐ２はパルス幅Ｐｗ２＝３μｓとし、印加開始タイミングＴｄ＝３μｓとした。
【０１１１】
この測定結果から分かるように、第２駆動信号Ｐ２の波高値（電圧値）Ｖｐ２を高くするに従ってインク滴体積Ｍｊが小さく、滴速度Ｖｊが大きくなる。図では示していないが、電圧値Ｖｐ２を３４Ｖから小さくしていくと、インク滴体積Ｍｊは第１駆動信号Ｐ１のみで駆動した場合のＭｊ＝８．６ｐｌに近づくので、ここでは、インク滴体積Ｍｊの変化量は８．６ｐｌ〜４．７ｐｌの４５％となり、幅広い変化量が得られる。
【０１１２】
このように、第２駆動信号Ｐ２の波高値Ｖｐ２を通常のインク滴を吐出させる第１駆動信号Ｐ１の波高値Ｖｐ１よりも高くすることで、滴速度Ｖｊを確保しつつ、通常のインク滴に対して大きな変化量の微小滴を吐出させることができる。つまり、第２駆動信号（第２駆動信号Ｐ２）によってインク滴を吐出させてはいけないので、第２駆動信号（第２駆動信号Ｐ２）の波高値をインク滴吐出用の第１駆動信号の波高値よりも小さくするというのが技術的常識であるが、本発明は、静電型インクジェットヘッド特有の構成に着目して、敢えてこの技術的常識を覆して、第２駆動信号の波高値を第１駆動信号の波高値より高く設定するものである。
【０１１３】
これは、前述したように、第２駆動信号Ｐ２の印加開始タイミングＴｄを、振動板５０が平衡位置（初期状態）を通過するタイミングから電極５５から最も離れるタイミングまでの間に設定すると、振動板５０と電極５５とのギャップは振動板５０が平衡位置にあるときよりも広がった状態になるので、振動板５０が電極５５から遠ざかる方向に慣性を持って移動している状態になっている。
【０１１４】
この場合、振動板５０と電極５５との間に発生する静電力は、ギャップ長の２乗に反比例するので、ギャップが広がった位置にある振動板５０の動きを十分に抑制するために、第２駆動信号Ｐ２の波高値Ｖｐ２を第１駆動信号Ｐ１の波高値Ｖｐ１より高く設定して所望の静電力を発生させるのである。
【０１１５】
なお、前述した図１７に示すように、第２駆動信号Ｐ２の波高値Ｖｐ２＝４８Ｖにしたときに、第２駆動信号Ｐ２でインク滴が吐出しているが、これは、振動板５０が第２駆動信号Ｐ２で電極５５側に当接したためで、第２駆動信号Ｐ２の波高値Ｖｐ２によっては、前述したように、印加時間（パルス幅Ｐｗ２）を短くするなど当接させないようにするか、当接しても吐出しないように立ち下げを緩やかにするなど駆動波形を制御することが好ましい。
【０１１６】
次に、第２駆動信号Ｐ２の波高値Ｖｐ２を可変する例について前述した図１３及び図１７のほか、図１８及び図１９をも参照して説明する。
図１８に示すように、第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２との間の所定時間Ｔｄを図１６に示したＴｄ＝３μｓからＴｄ＝２．５μｓに変更して、第２駆動信号Ｐ２の波高値（電圧値）Ｖｐ２を変化させて電極５５に印加した場合の吐出特性（吐出滴速度Ｖｊ、吐出滴体積Ｍｊ）を測定した。
【０１１７】
このとき、図１８の測定結果に示すように、波高値Ｖｐ２に対して吐出滴速度Ｖｊは破線で示すように変化し、波高値Ｖｐ２に対して吐出滴体積Ｍｊは実線で示すように変化した。また、第１駆動信号Ｐ１のみを印加して駆動した場合の通常のインク滴の吐出滴速度Ｖｊは同図に▲１▼線で示す値に、同じく吐出滴体積Ｍｊは▲２▼線で示す値になった。さらに、同図に示すＳ線はサテライト滴の滴速度Ｖｊである。なお、図中で通常のインク滴の吐出速度Ｖｊとサテライト滴の吐出速度Ｖｊ（Ｓ）が交差しているのは、滴の大きさが入れ替わったことを表している。ここでは、複数の滴が吐出した場合、一番大きい滴を主滴としている。
【０１１８】
なお、ここでも、各特性を測定するときの駆動波形は、所定時間Ｔｄを含めて第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２とを一纏めにしてＲＯＭ７１に書き込み、波高値Ｖｐ２を変えるときには別の駆動波形を読み出すようにした。また、第１駆動信号Ｐ１は、前述したように、吐出効率の良いパルス幅Ｐｗ１＝６μｓ、電圧値Ｖｐ１＝３４Ｖとし、第２駆動信号Ｐ２はパルス幅Ｐｗ２＝３μｓとし、印加開始タイミングＴｄ＝２．５μｓとした。
【０１１９】
この図１９に示す測定結果と前述した図１７に示す測定結果とを対比すると分かるように、所定時間Ｔｄを短く設定すると、第２駆動信号Ｖｐ２の波高値Ｖｐ２に対するインク滴体積Ｍｊの変化率は大きくなるが、サテライト滴が発生し、波高値Ｖｐ２に従って主滴とサテライト滴の時間差が広がる。
【０１２０】
これは、十分な吐出エネルギーがインク滴に伝わる前に、振動板５０の動きを抑制してしまうため、インク滴の後端速度（サテライトのある場合はサテライトの速度）が波高値Ｖｐ２とともに低くなるためであり、サテライト滴の発生や主滴とサテライト滴の時間差の拡大はドット形状、画像品質上は好ましくない。
【０１２１】
このことから、所定時間Ｔｄは、インク滴量Ｍｊとは別に、インク滴の後端速度（サテライトのある場合はサテライトの速度）が確保できるタイミングに設定する方が良いことが分かる。
【０１２２】
そこで、第２駆動信号Ｐ２の波高値Ｖｐ２を可変にすることでインク滴量Ｍｊを制御することによって、吐出させるインク滴量Ｍｊに関わらず、インク滴の後端速度（サテライトのある場合はサテライト）を確保できるタイミングで第２駆動信号Ｐ２の印加を行うことができる。なお、波高値Ｖｐ２を可変にするためには、前述したように所要範囲の各波高値Ｖｐ２を含む駆動波形のデータを格納して読み出すようにすればよい。
【０１２３】
次に、第２駆動信号Ｐ２の印加開始タイミング（所定時間）Ｔｄの設定についての他の例を説明する。
この例は、第２駆動信号Ｐ２の印加を開始するタイミングである所定時間Ｔｄを図１３の測定結果から設定するものである。すなわち、駆動条件を設定する際、振動板５０の動きを測定しながら決定するのは実際は難しい。しかし、図１９で説明したように、所定時間Ｔｄの設定を誤ると、印字品質に多大な影響が生じることになり、一方、製造工程ではヘッドのでき上がりにバラツキがあるため、所定時間Ｔｄを既定値に設定しては問題が生じる場合もある。
【０１２４】
そこで、ここでは、第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２とが略同一の電圧値（Ｖｐ１＝Ｖｐ２）としたとき、インク滴最後尾（サテライトがある場合はサテライト）の速度が、第１駆動信号Ｐ１のみを印加した場合のインク滴最後尾（サテライトがある場合はサテライト）の速度と略同一になる時間（タイミング）に所定時間Ｔｄを設定すると、第２駆動信号Ｐ２の波高値Ｖｐ２を大きくしても、滴速度Ｖｊが確保できることを見出した（図１７参照）。
【０１２５】
これにより、振動板の動きを直接観測することなく、製造バラツキによる各ヘッドの個体差を補正し、最適な所定時間（第２駆動信号の印加開始タイミング）Ｔｄを設定することができる。したがって、サテライトなどの飛び散りの少ないきれいなドットを形成でき、画像品質が向上する。
【０１２６】
次に、第２駆動信号の印加時間（パルスの場合はパルス幅Ｐｗ２）の設定の他の例について説明する。
この例では、第２駆動信号の印加時間（パルスの場合はパルス幅Ｐｗ２）をインク滴のパルス幅特性のピークの時間に対して１／４以上〜３／４未満の範囲内の時間に設定している。
【０１２７】
前述した図１０に示すパルス幅特性には、第１駆動信号の立ち上がり（静電気による振動板の引き込み）と立ち下がり（振動板の開放）の圧力振動の重ね合わせが反映されている。つまり、同図の山谷を生じる圧力振動はインク液室（加圧室４６）の固有振動周期に関連する。
【０１２８】
第２駆動信号の電圧Ｖｐ２の大きさで若干周期の短い方向にシフトするが、振動板５０の基本振動周期はインク液室（加圧室６）の固有振動周期、即ち、図１０のパルス幅特性の山谷から推測できる。ここで、第２駆動信号で再び振動板を当接させないためには、パルス幅特性のピークの時間に対して１／４以上〜３／４未満の時間に設定する。
【０１２９】
これにより、振動板の動きを直接観測することなく、製造バラツキによる各ヘッドの個体差を補正し、最適な第２駆動信号の印加時間（パルス幅Ｐｗ２）を容易に設定できる。
【０１３０】
次に、インクジェットヘッドに与える駆動波形の他の異なる例について図２０乃至図２３をも参照して説明する。
図２０に示す駆動波形は、同図（ａ）に示すように第１駆動信号Ｐ１のみでインク滴を吐出させるときには、波高値Ｖｐ１、パルス幅Ｐｗ１の駆動波形とし、同図（ｂ）に示すように第１駆動信号Ｐ１及び第２駆動信号Ｐ２で微小滴を吐出させるときには、第１駆動波形Ｐ１を波高値Ｖｐ１’（Ｖｐ１’＜Ｖｐ１）、パルス幅Ｐｗ１としている。
【０１３１】
すなわち、図１７に示したように、第２駆動信号Ｐ２の波高値Ｖｐ２を大きくしていくと、インク滴量Ｍｊはより小さく、インク滴速度Ｖｊはより大きくなる。これは、インク滴量Ｍｊが小さくなることで、第１駆動信号Ｐ１で与えられた運動エネルギーが、速度に反映されるからである。
【０１３２】
ここで、インク滴速度Ｖｊは、一定値であることが着弾位置精度などの点から好ましいので、第１駆動信号Ｐ１及び第２駆動信号Ｐ２を印加して微小滴を吐出させるときの第１駆動信号Ｐ１の波高値Ｖｐ１’を、第１駆動信号Ｐ１のみを印加する場合の波高値Ｖｐ１より小さくする（Ｖｐ１＞Ｖｐ１’）。
【０１３３】
これにより、インク滴量Ｍｊが更に微少化するので、より小さなドットが形成できる。また、粒状感が少なくなり、印刷画像の画質を向上させることができる。なお、インク滴速度Ｖｊが多少速い分にはドット径、画像品質に与える影響は少ないので、無理にインク滴速度Ｖｊを下げる必要はない。
【０１３４】
次に、図２１に示す駆動波形は、第２駆動信号Ｐ２の立下り変化速度を緩やかにした（立ち下がり時定数ｔｆを大きくした）ものである。
【０１３５】
すなわち、第２駆動信号Ｐ２の波高値Ｖｐ２により更なる微小滴化を行うためには、波高値Ｖｐ２を更に高くする必要があるが、前述した図１７の例では、既に第２駆動信号Ｐ２の波高値Ｖｐ２＝４８Ｖで、インク滴の吐出が開始している。これは、振動板５０が第２駆動信号Ｐ２で電極５５側に当接したためで、更なる微小滴化には、当接しても吐出しない第２駆動信号Ｐ２を形成する必要がある。
【０１３６】
また、振動板５０が当接しないまでも、吐出周波数が高くなった時に、圧力振動が重畳され、液垂れの原因になる。したがって、第２駆動信号Ｐ２によるインク液室内圧力振動はできるだけ小さくすることが好ましい。
【０１３７】
そこで、第２駆動信号Ｐ２の立ち下がりの変化速度を緩やかにすることで、インク室（加圧室４６）の圧力振動がより小さくなり、高周波で駆動したときにも、第２駆動信号Ｐ２でのインク滴の吐出、液垂れを抑えることができる。また、インク滴の吐出、液垂れのおそれが少ないので、第２駆動信号Ｐ２の波高値Ｖｐ２をより高く設定することができるようになり、より微小量のインク滴を吐出することができる。これにより、粒状感が少なくなり、印刷画像の画質を向上させることができる。
【０１３８】
次に、図２２に示す駆動波形は、第１駆動信号Ｐ１に対して第２駆動信号Ｐ２を逆極性の電圧信号としたものである。
【０１３９】
すなわち、静電型アクチュエータの場合、保護層５７に残留電荷が蓄積する場合がある。残留電荷が蓄積すると、実効的な電界強度が弱まり、インク滴の安定吐出ができなくなる。なお、残留電荷は、保護層５７の残留分極や、電界放出、トンネル効果による帯電が原因と言われている。
【０１４０】
そこで、第２駆動信号Ｐ２を第１駆動信号Ｐ１に対して逆極性にすることで、残留電荷の蓄積を防止し、微少インク滴を安定して吐出することができるようになる。この場合、１駆動周期毎に同じ波形を使用できるので、駆動制御が容易である。
【０１４１】
次に、図２３に示す駆動波形は、第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２の両方の極性を駆動周期毎に反転させている。なお、ここでは、１駆動周期毎に極性を反転させているが、駆動周期の所定回数毎に極性を反転させても良い。
【０１４２】
これにより、上記の例と同様に保護層５７の残留電荷蓄積を防止する効果がある。ここで、残留電荷の蓄積の仕方は、当接／非当接の状態、非当接でも振動板５０と保護層５７の距離により変化し、また、非当接の場合、環境温度によるインク粘度変化などの要因で、振動板５０と保護層５７の距離は変化することが考えられる。したがって、第２駆動信号Ｐ２により振動板５０を当接させない場合は、当接させる第１駆動信号Ｐ１を含んで波形全体の極性を反転させた方が、安定して残留電荷を消去できる。
【０１４３】
本発明は、第２駆動信号Ｐ２による振動板５０の当接をできるだけ避ける方向なので、前記のように第２駆動信号Ｐ２のみ極性を反転させる場合に比べて、残留電荷をより確実に防止することができる。
【０１４４】
次に、本発明の他の実施形態について図２４及び図２５をも参照して説明する。なお、図２４は同実施形態の要部平面説明図、図２５は同実施形態におけるインクジェットヘッドの振動板長手方向に沿う断面説明図である。なお、前記実施形態におけるインクジェットヘッド４０と対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。
【０１４５】
この実施形態におけるインクジェットヘッド１００は、各振動板５０にそれぞれ対向し、第２駆動信号が印加される第３電極１０１を、電極５５と同一平面に設け、すべての第３電極１０１は共通部１０２に接続している。
【０１４６】
そして、この実施形態では、このインクジェットヘッド１００の各電極５５に対しては第１駆動信号生成部１０３から第１駆動信号ＰＶ１を前述したドライバＩＣ９３を介して印加するようにし、各第３電極１０１には第２駆動信号生成部１０４から第２駆動信号ＰＶ２を印加するようにしている。
【０１４７】
この第１駆動信号生成部１０３は、図２６（ａ）に示すように、波高値Ｖｐ１、パルス幅Ｐｗ１の第１駆動信号ＰＶ１を生成して出力する。また、第２駆動信号生成部１０４は、同図（ｂ）に示すように、第１駆動信号ＰＶ１に対して所定時間Ｔｄ遅れたタイミングで波高値Ｖｐ２、パルス幅Ｐｗ２の第２駆動信号ＰＶ２を生成して出力する。
【０１４８】
このように構成したので、インク滴を吐出させるときに第１駆動信号ＰＶ１を電極５５に印加して振動板５０との間に静電力を発生させ、振動板５０の動きを抑制する第２駆動信号ＰＶ２を第３電極１０１に印加することで、振動板５０と第３電極１０１との間に静電力を発生させる。
【０１４９】
このように、第１駆動信号と第２駆動信号を別の経路で印加するようにした場合、第１駆動信号と第２駆動信号との間の短い所定時間Ｔｄに、放電と充電を完了させる必要がなくなる。したがって、第１駆動信号によるインク吐出に影響が少ない範囲で、ドライバＩＣのＯＮ抵抗を高くしても良く、ドライバＩＣのコストを下げることができる。また、各信号を別々に発生する（同期は必要）ので、駆動信号発生手段が簡単な回路で構成できる。なお、第２駆動信号により振動板の動きを抑制することで、微小なインク滴を吐出することが可能になることは前記実施形態と同様である。
【０１５０】
この実施形態の他の例について図２７を参照して説明する。この例は、第２駆動信号が印加される第３電極としてシリコン基板からなる電極基板４２を用いて、インク滴を吐出させる第１駆動信は電極５５に印加し、振動板５０の動きを抑制する第２駆動信号を電極基板４２に印加している。
【０１５１】
このように、第３電極として電極基板を使用することで、特別の電極パターンを構成する必要がないため、ヘッド構成が簡略化する。また、振動板の全面積に静電力が作用するので、インク滴に作用する効果も大きくなる。ただし、電極基板から振動板までの距離が電極から振動板までの距離より長いため、電極或いは電極と同一平面の第３電極を用いる場合よりは第２駆動信号の電圧値を高くする必要がある。
【０１５２】
次に、この実施形態の更に他の例について図２８及び図２９を参照して説明する。この例におけるインクジェットヘッド１１０は、各振動板５０にそれぞれ対向し、第２駆動信号が印加される第３電極１１１を、電極５５と同一平面で、かつ、ノズル４４側に設け、電極５５と同様に外部に引き出している。複数の第３電極１１１は、電極引き出し用のＦＰＣ上にパターンニングされた配線により、ひとつに接続している。
【０１５３】
なお、このインクジェットヘッド１１０の各電極５５に対しては第１駆動信号生成部１０３から第１駆動信号ＰＶ１を前述したドライバＩＣ９３を介して印加するようにし、各第３電極１１１には第２駆動信号生成部１０４から第２駆動信号ＰＶ２を印加するようにしている。
【０１５４】
この第１駆動信号生成部１０３は、前述した図２６（ａ）に示すように、波高値Ｖｐ１、パルス幅Ｐｗ１の第１駆動信号ＰＶ１を生成して出力する。また、第２駆動信号生成部１０４は、同図（ｂ）に示すように、第１駆動信号Ｐ１に対して所定時間Ｔｄ遅れたタイミングで波高値Ｖｐ２、パルス幅Ｐｗ２の第２駆動信号ＰＶ２を生成して出力する。
【０１５５】
このように、第３電極を部分的に設ける場合には、ノズル４４の周辺に対応する部分のみで振動板５０に対向する領域に、言いかえれば、ノズル４４により近い部分に設けることにより、ノズル４４に近い部分で振動板５０の変形を効果的に抑制でき、インク滴の切れが速くなり、より微少なインク滴を吐出できる。
【０１５６】
次に、本発明の更に他の実施形態について図３０乃至図３２を参照して説明する。なお、図３０は同実施形態における振動板の動作を説明する説明図、図３１は同実施形態における駆動波形を説明する説明図、図３２は同実施形態の説明に供する印加開始タイミングとインク滴吐出特性の関係を示す説明図である。なお、前記実施形態と同一部分には同一符号を用いる。
【０１５７】
この実施形態は、第１駆動信号Ｐ１で振動板５０を電極５５側に当接させるとともに、第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２との間の所定時間Ｔｄを短くし、第１駆動信号Ｐ１の印加停止で振動板５０が初期位置に復帰する前のタイミングで第２駆動信号Ｐ２を印加することによって、主敵の前にサテライト滴を吐出させることで微小なインク滴を吐出するようにしたものである。
【０１５８】
すなわち、図３０に示すように、駆動波形を印加しない状態では、同図（ａ）に示すように振動板５０は平衡位置（初期位置）にあり、この状態で第１駆動信号Ｐ１を印加すると、電極５５との間に発生する静電力によって振動板５０は電極５５側に変形して、同図（ｂ）に示すように電極５５側（保護膜５７表面）に当接する。このとき、駆動電圧を高くしていくと、振動板５０が当接する面積が増えて、蓄えられるエネルギーが大きくなる。
【０１５９】
ここで、第１駆動信号Ｐ１を立ち下げて印加を停止し、振動板５０を開放すると、同図（ｃ）に示すように、振動板５０は変形曲率の大きな部分、すなわち、当接している部分の両端部から急激に復元を開始する。この急激な振動板５０の復元変形によって圧力波が発生し、振動板５０が平衡位置に戻る前に、すなわち主滴の前にサテライト滴（主滴より速度が大きいので、「前サテライト滴」という。）を吐出するエネルギーが生じ、ノズル４４から主滴に比べて微小な前サテライト滴が吐出される。
【０１６０】
その後、同図（ｄ）に示すように振動板５０は大きな変形部分がなくなって平衡位置に復帰しようとするので、このタイミングで第２駆動信号Ｐ２を印加することにより、振動板５０の復元力が弱まり、同図（ｅ）に示すように、緩やかに平衡位置に復帰するので、インク滴（主滴）を吐出するだけのエネルギーがなくなり、ノズル４４からは主滴が吐出されない。この場合、第２駆動信号Ｐ２の波高値Ｖｐ２は第１駆動信号Ｐ１の波高値Ｖｐ１よりも大きくする。
【０１６１】
このように、当接している振動板５０の初期復元開始圧力を利用して前サテライト滴を吐出させて微小滴とする場合、前サテライトは、十分な速度を有するので、ドット位置ずれも少なく、また、主滴に対してかなり小さいので、粒状感を抑えることができる。
【０１６２】
この場合の第１駆動信号Ｐ１及び第２駆動信号Ｐ２並びに所定時間Ｔｄについて図３１及び図３２を参照して説明する。
図３１に示すように、第１駆動信号Ｐ１及び第２駆動信号Ｐ２からなる駆動波形について、第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２の間の所定時間Ｔｄ（第２駆動信号Ｐ２の印加開始タイミング）Ｔｄを０．５μｓ〜２．０μｓの間で変化させて電極５５に印加した場合の吐出特性（吐出滴速度Ｖｊ、吐出滴体積Ｍｊ）を測定した。
【０１６３】
このとき、図３２の測定結果に示すように、印加開始タイミングＴｄに対して吐出滴速度Ｖｊは実線で示すように変化し、印加開始タイミングＴｄに対して吐出滴体積Ｍｊは破線で示すように変化し、前サテライト滴の吐出速度Ｖｊは二点鎖線Ｓで示すように変化した。また、第１駆動信号Ｐ１のみを印加して駆動した場合、主滴の吐出滴速度Ｖｊは同図に▲１▼線で示す値に、同じく主滴の吐出滴体積Ｍｊは▲２▼線で示す値、サテライト滴の吐出速度Ｖｊは同図に▲３▼線で示す値になった。
【０１６４】
なお、各特性を測定するときの駆動波形は、所定時間Ｔｄを含めて第１駆動信号Ｐ１と第２駆動信号Ｐ２とを一纏めにしてＲＯＭ７１に書き込み、所定時間Ｔｄを変えるときには別の駆動波形を読み出すようにした。また、第１駆動信号Ｐ１は、図１０を参考にして、吐出効率の良いパルス幅Ｐｗ１＝６μｓ、電圧値Ｖｐ１とし、第２駆動信号Ｐ２はパルス幅Ｐｗ２＝３μｓ、電圧値Ｖｐ２（＞Ｖｐ１）とした。
【０１６５】
また、ヘッド構成については、前記実施形態における構成において、加圧液室長８００μｍ、振動板厚さ２μｍ、ノズル径２０μｍとして、流体抵抗を少し大きくした。これは、ノズル径を小さくして流体抵抗を大きくすると、インクが流れ難くなるので、インクの追従が遅くなり、前サテライトが発生し易くなるためである。
【０１６６】
この測定結果から分かるように、第１駆動信号Ｐ１による振動板５０の開放から極めて短い所定時間Ｔｄで第２駆動信号Ｐ２を印加することによって、前サテライト滴のみを吐出させることができる。
【０１６７】
この場合、第１駆動信号印加時のインク液室の残留圧力及び振動板開放時に発生したインクと振動板の運動エネルギーがあるので、振動板を緩やかに復帰させる（インク滴を吐出させない）ためには、第２駆動信号は、第１駆動信号より波高値を高くする。これにより、主滴を吐出させることなく、先行した微小滴（前サテライト）だけを吐出させることができる。
【０１６８】
また、振動板５０が平衡位置に戻る前に第２駆動信号を印加する場合は、図３２に示したように所定時間（印加開始タイミングＴd）を変化させることによって階調を制御することが好ましい。これにより、安定してドット径を制御することができるようになる。
【０１６９】
なお、上記各実施形態においては、静電型インクジェットヘッドの振動板と電極の平面形状を矩形とした例で説明したが、平面形状を台形、三角形とすることもできる。また、上記各実施形態ではインクジェットヘッドは振動板と液室とを流路基板として同一部材から形成しているが、振動板と液室形成部材とを別部材で形成して接合することもできる。
【０１７０】
また、本発明で駆動制御するインクジェットヘッドは流路基板中に形成したノズル、加圧室、流体抵抗部、共通流路液室の形状、配置、形成方法は適切に変更することができる。例えば、上記実施形態においては、ノズルは振動板の変位方向にインク滴が吐出するように形成したサイドシュータ方式のインクジェットヘッドであるが、ノズルを振動板の変位方向と交差する方向にインク滴が吐出するように形成したエッジシュータ方式のインクジェットヘッドでもよい。また、前述したようにプリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置及び液滴を吐出する装置にも本発明を適用することができる。
【０１７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るインクジェット記録装置及び画像形成装置によれば、インクジェットヘッドの振動板側と電極との間に、ノズルからインク滴を吐出させる第１駆動信号を印加した後、電極側に変位した振動板が平衡位置を通過して電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに振動板を平衡位置に向けて変位させる第２駆動信号を印加する手段を備えているので、微小インク滴を吐出することが可能になる。
【０１７２】
ここで、第２駆動信号を電極に印加することで、電極構成を簡略化することができる。また、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で、駆動回路の構成を簡略化できる。さらに、第２駆動信号を電極を設ける基板に印加することで、電極構成及び駆動回路構成を簡略化できる。
【０１７３】
また、振動板が電極に当接する前のタイミングで第２駆動信号の印加を停止することで、第２駆動信号によるインク滴吐出やインク垂れを防止できる。この場合、振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に第２駆動信号の印加を停止することで、より確実に第２駆動信号によるインク滴吐出やインク垂れを防止できる。
【０１７４】
さらに、第２駆動信号は矩形状パルスとすることで、駆動回路構成を簡単にでき、コストも廉価になる。また、第２駆動信号の立下り変化速度は第１駆動信号の立下り変化速度よりも緩やかであるものとすることができ、加圧室内での圧力変動が小さくなり、高周波駆動における第２駆動信号によるインク滴吐出やインク垂れを防止できる。
【０１７５】
さらにまた、第２駆動信号の波高値が第１駆動信号の波高値よりも高くすることで、より確実に振動板の変形を抑制することができる。また、第２駆動信号の波高値を変化できるようにすることで、吐出する微小滴の滴量を制御することができ、印加タイミングを制御するよりもインク滴吐出速度を確保しつつ制御幅を広くすることができる。
【０１７６】
また、第２駆動信号は、第１駆動信号及び第２駆動信号の波高値が略同一としたとき、第２駆動信号を印加したときのインク滴最後尾の速度が第１駆動信号のみを印加したときのインク滴最後尾の速度と略同一になるタイミングで印加することで、振動板の動きを直接観測することなくタイミング設定が可能になり、製造バラツキによるヘッドの個体差を補正して最適な所定時間を設定することができる。
【０１７７】
さらに、第２駆動信号の印加時間は、インク滴のパルス幅特性のピーク時間に対して１／４以上３／４未満の時間とすることで、振動板の動きを直接観測することなく最適な第２駆動信号の印加時間を容易に設定することができる。
【０１７８】
さらにまた、第１駆動信号と第２駆動信号とを印加する場合と、第１駆動信号のみを印加する場合とを選択できることで、多値化記録を行うことができる。
【０１７９】
また、第１駆動信号と第２駆動信号とを印加する場合の第１駆動信号の波高値を第１駆動信号のみを印加するときの波高値よりも小さくすることで、より微少量のインク滴を吐出することができ、粒状感が少なくなって画質が向上する。
【０１８０】
さらに、第２駆動信号を第１駆動信号に対して逆極性とすることで、残留電荷の蓄積を抑えて、静電力のばらつきを低減することができ、微小なインク滴を安定して吐出することができて、粒状感が少なくなって画質が向上する。また、駆動周期又は所定回数毎に第１駆動信号及び第２駆動信号の両方の極性を反転させることで、残留電荷の蓄積を抑えて、静電力のばらつきを低減することができ、微小なインク滴を安定して吐出することができて、粒状感が少なくなって画質が向上する。
【０１８１】
本発明に係るヘッド駆動制御装置によれば、インクジェットヘッドの振動板側と電極との間に、ノズルからインク滴を吐出させる第１駆動信号を印加した後、電極側に変位した振動板が平衡位置を通過して電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに振動板を平衡位置に向けて変位させる第２駆動信号を印加する手段を備えているので、微小滴を吐出させることが可能になる。
【０１８２】
ここで、第１駆動信号と第２駆動信号とを時系列で生成する手段を備えることで、簡単な構成で、第１駆動信号のみ及び第１駆動信号と第２駆動信号の選択を行うことができるようになる。
【０１８３】
また、第２駆動信号は、インクジェットヘッドに印加したときに振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に立ち下がる信号とすることで、第２駆動信号によってインク滴が吐出したり、液垂れを生じることを防止できる。さらに、第１駆動信号及び第２駆動信号は矩形状パルス信号とすることで、回路構成が簡単になる。
【０１８４】
さらに、第２駆動信号の波高値は第１駆動信号の波高値よりも高くすることで、振動板をより確実に抑制することができるようになる。また、第２駆動信号は第１駆動信号に対して逆極性の信号とすることで、残留電荷を低減することができるようになる。さらに、駆動周期又は所定回数毎に前記第１駆動信号及び第２駆動信号の両方の極性を反転させることでも、残留電荷を低減することができるようになる。
【０１８５】
本発明に係るヘッド駆動制御方法によれば、インクジェットヘッドの振動板側と電極との間に、ノズルからインク滴を吐出させる第１駆動信号を印加した後、電極側に変位した振動板が平衡位置を通過して電極から最も離れた位置に向かって変位しようとするときに振動板を平衡位置に向けて変位させる第２駆動信号を印加するので、微小滴を吐出させることができる。
【０１８６】
ここで、第２駆動信号を印加した後、第１駆動信号で変形した振動板が平衡位置を電極の方向に通過する前に第２駆動信号の印加を停止することで、第２駆動信号によるインク滴の吐出や液垂れ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機構部の概略斜視説明図
【図２】同機構部の側面説明図
【図３】同記録装置のヘッドの分解斜視説明図
【図４】同ヘッドの振動板長手方向の断面説明図
【図５】図４の要部拡大説明図
【図６】同ヘッドの振動板短手方向の要部拡大断面説明図
【図７】同記録装置の制御部の一例を示すブロック図
【図８】同制御部の本発明に係るヘッド駆動制御装置部分のブロック説明図
【図９】同ヘッド駆動制御装置の作用説明に供する説明図
【図１０】同ヘッドの駆動波形のパルス幅と吐出滴速度及び吐出滴体積の関係の一例を説明する説明図
【図１１】本発明の第１実施形態の説明に供する説明図
【図１２】同実施形態における駆動波形の説明に供する説明図
【図１３】図１１の駆動波形を印加したときの印加開始タイミングと吐出滴速度及び吐出滴体積の関係を説明する説明図
【図１４】同実施形態における駆動波形の説明に供する説明図
【図１５】図１４の駆動波形を印加したときの印加時間と吐出滴速度及び吐出滴体積の関係を説明する説明図
【図１６】同実施形態における駆動波形の説明に供する説明図
【図１７】図１６の駆動波形を印加したときの電圧値と吐出滴速度及び吐出滴体積の関係を説明する説明図
【図１８】同実施形態における駆動波形の説明に供する説明図
【図１９】図１８の駆動波形を印加したときの電圧値と吐出滴速度及び吐出滴体積の関係を説明する説明図
【図２０】同実施形態における駆動波形の他の例の説明に供する説明図
【図２１】同実施形態における駆動波形の他の例の説明に供する説明図
【図２２】同実施形態における駆動波形の他の例の説明に供する説明図
【図２３】同実施形態における駆動波形の他の例の説明に供する説明図
【図２４】本発明の他の実施形態の説明に供する説明図
【図２５】同実施形態における本発明に係るインクジェットヘッドの振動板長手方向の断面説明図
【図２６】同実施形態における駆動波形の説明に供する説明図
【図２７】同実施形態の他の例の説明に供する説明図
【図２８】同実施形態の更に他の例の説明に供する説明図
【図２９】同例における本発明に係るインクジェットヘッドの振動板長手方向の模式的断面説明図
【図３０】本発明の更に他の実施形態の説明に供する説明図
【図３１】同実施形態における駆動波形の説明に供する説明図
【図３２】図３０の駆動波形を印加したときの印加開始タイミングと吐出滴速度及び吐出滴体積の関係の説明に供する説明図
【符号の説明】
１３…キャリッジ、１４…ヘッド、２４…搬送ローラ、３３…排紙ローラ、４０…インクジェットヘッド、４１…流路基板、４２…電極基板、４３…ノズル板、４４…ノズル、４６…加圧室、４７…流体抵抗部、４８…共通流路液室、５０…振動板、５５…電極、５６…ギャップ、８７…波形生成回路、９１…主制御部、９３…ドライバＩＣ、９５…シフトレジスタ、９６…ラッチ回路、９７…レベル変換回路、９８…アナログスイッチアレイ、１０１…第３電極。
【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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