JPH07214776A - 印刷装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源立ち上げ時に残留電荷を消滅させて良好
な印字品質を得るようにした簡便なインクジェット印刷
装置を提供する。 【構成】 ノズルに連通するインク流路に設けられた振
動板と個別電極間に順方向の電気パルスを印加し、前記
ノズルからインク液滴を吐出するインクジェットヘッド
の駆動装置において、振動板側の電位の変化を抑制する
抑制手段を有し、電源の立ち上げ時に、順方向の電気パ
ルスとは、極性の異なる逆方向の電圧を所定期間、振動
板と個別電極間に印加する残留電荷除去手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアクチュエータに静電気
を用いたインクジェットヘッドの駆動方法及びその装
置、特にそのアクチュエータを構成する振動板に残留す
る残留電荷の影響を排除することに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタは、記録時の騒
音が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、イ
ンクの自由度が高く安価な普通紙を使用できることなど
多くの利点を有する。この中でも記録の必要な時にのみ
インク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマン
ド方式が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としな
いため、現在主流となっている。

【０００３】従来のインク・オン・デマンド方式の駆動
方法には例えば特公平２−２４２１８号公報に開示され
ている駆動方法がある。この駆動方法においては、イン
ク噴射圧力を発生する圧力室の容積を変化させる圧電素
子を備え、圧電素子には待機状態で圧電素子の分極電圧
と同方向の電気的パルスが印加され、圧電素子を充電し
て圧力室の容積を減少させておき、インク噴射時には圧
電素子を徐々に放電させて圧力室の容積を増大させた後
に、再び圧電素子に電気的パルスを印加して圧電素子を
急速に充電させ、圧力室の容積を減少させることにより
ノズルからインクを噴射させている。そして、この駆動
方法においては、インク液滴を低電圧で最も効率良く噴
射させるために、圧力室へのインクの吸入時に起きるイ
ンク系の減衰振動の極大値近傍で圧電素子に再び電圧を
印加し急速に圧力室の容積を減少させている。

【０００４】一方、アクチュエータの駆動に静電気力を
用いたインクジェットヘッドには、例えばＵＳＰ４，５
２０，３７５号に開示されている構造が知られている。

【０００５】ＵＳＰ４，５２０，３７５号には、主に絶
縁手段により間隔をあけて対向する２枚のキャパシター
プレートからなるとキャパシターと、インクを収容する
リザーバとからなり、キャパシタープレートの内一枚が
例えばシリコンの半導体製の薄い振動板を形成し、キャ
パシターに時間的に変化する電圧を印加することによ
り、振動板に機械的振動を生じさせ、振動板の動きに応
答して、例えばインクの様な液体をノズルより吐出させ
る液体噴射装置が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来のインクジ
ェットヘッドの駆動方法はアクチュエータに圧電素子を
用いたインク・オン・デマンド方式のものには最適な方
法の一つである。

【０００７】しかし、ＵＳＰ４，５２０，３７５号に示
されるアクチュエータの駆動に静電気力を用いたインク
ジェットヘッドをインク・オン・デマンド方式で駆動さ
せる場合、上述の圧電素子によるものの駆動方法を単純
に適用したのでは、以下に述べるような問題を生じ、実
用化が困難であった。

【０００８】アクチュエータに静電気を用いたインクジ
ェットヘッドは、圧電素子を用いたものと異なり、振動
板と個別電極間にパルス電圧を印加した後に、振動板及
び電極間の誘電体に電荷が残留し、この残留電荷が作り
出す電界により振動板と個別電極との相対変位量が低下
する。この相対変位量が低下は、インク液滴の吐出量や
インクスピードの低下等の吐出不良の原因となり、例え
ば印字濃度や画素ずれ等の印刷品質不良や画素抜け等の
信頼性の低下を招くという問題点があった。

【０００９】そして更に、残留電荷は後述するように、
過去の印加電圧の履歴によってその大きさが異なるとい
う性質を示すため、振動板と個別電極との相対変位量は
一義的に定まらず不安定になり、その結果として、イン
ク液滴の吐出量や吐出速度等が不安定になり、いずれに
しても、印字濃度や画素ずれ等の印刷品質不良や画素抜
け等、信頼性が低下する要因となっていた。

【００１０】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的は、振動板−電極間
に蓄積される残留電荷がインクジェットヘッドの駆動に
与える悪影響を排除し、振動板と個別電極との相対変位
量を安定なものにするインクジェットヘッドの駆動方法
及びその装置を提供し、良好な印字品質を得るようにし
た印刷装置を提供し、また、振動板−電極間に蓄積され
る残留電荷がインクジェットヘッドの駆動に与える悪影
響を排除する回復手段を、電源の立ち上げ時に簡便に実
行できる印刷装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の印刷装置の駆動
方法は、ノズルと、該ノズルに連通するインク流路と、
該流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に対向し
て設けられた電極とからなるアクチュエータとを有し、
前記アクチュエータに順方向の電気パルスをを印加し、
前記振動板を静電気力により変形させ、前記ノズルから
インク液滴を吐出し、記録を行う印刷装置の駆動方法に
おいて、前記アクチュエータに電圧を供給する電源の立
ち上げ時に、前記順方向の電気パルスとは、極性の異な
る逆方向の電圧を前記アクチュエータに印加することを
特徴とする。

【００１２】また、本発明の印刷装置は、ノズルと、該
ノズルに連通するインク流路と、該流路の一部に設けら
れた振動板と、該振動板に対向して設けられた電極とか
らなるアクチュエータとを有し、前記アクチュエータに
順方向の電気パルスをを印加し、前記振動板を静電気力
により変形させ、前記ノズルからインク液滴を吐出し、
記録を行う印刷装置において、 前記アクチュエータに
電圧を供給する電源の立ち上げ時に、前記順方向の電気
パルスとは、極性の異なる逆方向の電圧を前記アクチュ
エータに印加する残留電荷除去手段を有することを特徴
とする。

【００１３】前記残留電荷除去手段の好ましい形態にお
いて、本発明の印刷装置は、前記振動板が、Ｐ形半導体
基板からなる場合、前記電源の立ち上げ時の所定の期
間、前記電極側の電位が、前記振動板側の電位よりも大
きくなるように、前記振動板側の電位の変化を抑制する
抑制手段を有し、一方、前記振動板が、Ｎ形半導体基板
からなる場合、前記電源の立ち上げ時の所定の期間、前
記電極側の電位が、前記振動板側の電位よりも小さくな
るように、前記振動板側の電位の変化を抑制する抑制手
段を有する。

【００１４】この抑制手段とは、例えば、前記振動板側
もしくは前記電極側に接続されたコンデンサであっても
良いし、前記電源の出力電圧が、所定の電位に達した時
に作動する、例えば前記電源の出力に接続されたツェナ
ーダイオードと、前記電源の出力電圧が前記ツェナーダ
イオードのツェナー電圧に到達した時に作動するトラン
ジスタとからなるスイッチング回路であってもよい。

【００１５】

【作用】本発明においては、インクジェットヘッドの振
動板と個別電極間（アクチュエータ）に順方向の電気パ
ルス（以下印字パルスと呼ぶ）を印加することにより、
振動板とこれに対向して配置された個別電極との間に静
電気力による引力が働き、この静電気力によって振動板
を変形させる。次にその印字パルスを解除することによ
り、振動板の復元力によりインク液滴をノズル孔より吐
出させる。

【００１６】ところが、印字パルスを解除しても振動板
と個別電極との間の電荷が残留し、その残留電荷が作り
出す電界のため、振動板が完全に復元せずに撓みを含む
ことになる。それでは、振動板と個別電極との相対変位
量が低下し、駆動時間とともに、インク液滴の吐出量や
吐出速度等も低下し、印字濃度や画素ずれ等の印刷品質
不良や画素抜け等の不具合が生じることになる。

【００１７】本発明においては、電源の立ち上げ時に、
例えば、電源の出力に接続されたツェナーダイオード
と、電源の出力電圧がツェナーダイオードのツェナー電
圧に到達した時に作動するトランジスタとからなるスイ
ッチング回路によって、振動板側の電位の変化を抑制
し、所定の期間、印字パルスの駆動電圧の極性とは反対
の電圧がアクチュエータに印加されるので、前回の印刷
動作で蓄積された残留電荷が消滅する。（以下これを振
動板の回復処理と呼ぶ）このため、振動板と個別電極と
の相対変位量は低下しない。

【００１８】

【実施例】図２は本発明の一実施例におけるインクジェ
ットヘッドの分解斜視図である。本実施例はインク液滴
を基板の端部に設けたノズル孔から吐出させるエッジイ
ジェクトタイプの例を示すものであるが、基板の上面部
に設けたノズル孔からインク液滴を吐出させるフェイス
イジュクトタイプでもよい。図３は組み立てられたイン
クジェットヘッド全体の断面側面図、図４は図３のＡ−
Ａ線矢視図である。本実施例のインクジェットヘッド１
０は次に詳述する構造を持つ３枚の基板１、２、３を重
ねて接合した積層構造となっている。

【００１９】中間の第１の基板１は、シリコン基板であ
り、複数のノズル孔４を構成するように、基板１の表面
に一端より平行に等間隔で形成された複数のノズル溝１
１と、各々のノズル溝１１に連通し、底壁を振動板５と
する吐出室６を構成することになる凹部１２と、凹部１
２の後部に設けられたオリフィス７を構成することにな
るインク流入口のための細溝１３と、各々の吐出室６に
インクを供給するための共通のインクキャビティ８を構
成することになる凹部１４とを有する。また、振動板５
の下部には後述する電極を装着するため振動室９を構成
することになる凹部１５が設けられている。本実施例で
は、各オリフィス７は、主に流路抵抗を増加させるた
め、また、細溝の一つが詰まったとしてもインクジェッ
トヘッドの正常な動作を保つために、３つの平行な細溝
１３から形成されてる。

【００２０】本実施例においては、振動板５とこれに対
向して配置される電極との対向間隔、即ちギャップ部１
６の長さＧ（図３参照、以下「ギャップ長」と記す。）
が、凹部１５の深さと電極の厚さとの差になるように、
間隔保持手段を第１の基板１の下面に形成した振動室用
の凹部１５により構成している。また、別の例として凹
部の形成は第２の基板２の上面でもよい。ここでは、凹
部１５の深さをエッチングにより０．６μｍとしてい
る。なお、ノズル溝１１のピッチは０．７２ｍｍであ
り、その幅は７０μｍである。

【００２１】また、第１の基板１への共通電極１７の付
与については、半導体及び電極である金属の材料による
仕事関数の大小が重要であり、本実施例では共通電極材
料にはチタンを下付けとし白金、またはクロムを下付け
とし金を使用しているが、本実施例に限定されるもので
はなく、半導体及び電極材料の特性により別の組合わせ
でもよい。また、本実施例で用いられる半導体材料の抵
抗率は８〜１２Ωｃｍである。

【００２２】第１の基板１の下面に接合される下側の第
２の基板２にはホウ珪酸系ガラスを使用し、この第２の
基板２の接合によって振動室９を構成するとともに、第
２の基板２上の振動板５に対応する各々の位置に、金を
０．１μｍスパッタし、振動板５とほぼ同じ形状に金パ
ターンを形成して個別電極２１としている。個別電極２
１はリード部２２及び端子部２３を持つ。更に、電極端
子部２３を除きパイレックススパッタ膜を全面に０．２
μｍ被覆して絶縁層２４を形成し、インクジェットヘッ
ド駆動時の絶縁破壊、ショートを防止するための膜を形
成している。

【００２３】第１の基板１の上面に接合される上側の第
３の基板３は、第２の基板２と同じくホウ珪酸系ガラス
を用いている。この第３の基板３の接合によって、ノズ
ル孔４、吐出室６、オリフィス７及びインクキャビティ
８が構成される。そして、第３の基板３にはインクキャ
ビティ８に連通するインク供給口３１が設けられる。イ
ンク供給口３１は接続パイプ３２及びチューブ３３を介
して図示しないインクタンクに接続される。

【００２４】次に、第１の基板１と第２の基板２を温度
３００〜５００℃、電圧５００〜８００Ｖの印加で陽極
接合し、また同条件で第１の基板１と第３の基板３を接
合し、図３のようにインクジェットヘッドを組み立て
る。陽極の接合後に、振動板５と第２の基板２上の個別
電極２１との間に形成されるギャップ長さＧは、凹部１
５の深さと個別電極２１の厚さとの差であり、本実施例
では０．５μｍとしてある。また、振動板５と個別電極
２１上の絶縁層２４との空隙間隔Ｇ１は０．３μｍとな
っている。

【００２５】上記のようにインクジェットヘッドを組み
立てた後は、共通電極１７と個別電極２１の端子部２３
間にそれぞれ配線１０１により駆動回路１０２を接続
し、インクジェットプリンタを構成する。インク１０３
は、図示しないインクタンクよりインク供給口３１を経
て第１の基板１の内部に供給され、インクキャビティ
８、吐出室６等を満たしている。そして、吐出室６のイ
ンクは、図３に示されるように、インクジェットヘッド
１０の駆動時にノズル孔４よりインク液滴１０４となっ
て吐出され、記録紙１０５に印字される。

【００２６】次に上記のように構成された本実施例の電
気的接続について説明する。

【００２７】金属−絶縁層−半導体層からなる構造、い
わゆるＭＩＳ構造において、印加電圧の極性により、電
流の値に大きな差がある場合と差のない場合が生ずるこ
とが、空間電荷層（空乏層ともいう）の影響から現象と
して知られている。基板材質である半導体がＰ形シリコ
ンの場合は、基板電極側にプラス電圧をかけた時は導体
とみなせるが、マイナス電圧をかけた時は空間電荷層の
存在により導体とはみなせずに容量を持つことがわかっ
ている。

【００２８】図５は本実施例における振動板と個別電極
の部分拡大詳細図であり、電荷の様子を模式化して示し
たものである。第１の基板１にＰ形シリコンを用い、第
１の基板１（振動板５）側、すなわち共通電極１７をプ
ラス極性、個別電極２１側をマイナス極性になるように
駆動回路１０２に接続し、共通電極１７と個別電極２１
に駆動回路１０２によりパルス電圧を印加した場合であ
る。

【００２９】Ｐ形シリコンはボロンをドープしており、
電子がドープされたボロンの数だけ不足するので、ドー
プ量と等しい正孔を持っていることが知られている。Ｐ
形シリコン中の正孔１９は共通電極１７のプラス電荷に
より、絶縁層２６側へ反発させられる。この正孔１９の
移動により、アクセプター（イオン化したボロン）は、
基板電極１７から電荷の供給を受けるので、第１の基板
１内には正孔の流れが生じ、空間電荷層を発生せず導体
とみなすことができる。また個別電極２１側はマイナス
電荷が帯電され、この結果、印加したパルス電圧が振動
板５を撓ませるに充分な静電気による吸引力を発生す
る。したがって、振動板５は個別電極２１側へ撓むこと
になる。

【００３０】図６及び図７は図５の振動板と個別電極と
の間にある誘電体の残留電荷に着目した模式図であり、
図６は図５と同様に電圧を印加したときの状態を示して
おり、図７はその電界を取り去ったときの状態を示して
いる。次に、残留電荷の発生を図６及び図７を参照しな
がら説明する。図６及び図７において、前述したように
振動板５は半導体であり、共通電極１７は金属で形成さ
れ、それらは、オーミック接続されている。

【００３１】この振動板５は絶縁層２６で覆われてい
る。そして、個別電極２１に形成された絶縁層２４はギ
ャップ１６を介して絶縁層２６と対向しており、これら
の絶縁層２６、ギャップ１６及び絶縁層２４は全体とし
て絶縁層２７を形成している。従って、ここでは振動板
５と個別電極２１とによって構成される平行平板コンデ
ンサ内に誘電体が介在したモデルとしてとらえることが
できる。誘電体は保護膜絶縁層２４，２６に相当する。
平行平板に電圧を印加すると、誘電体は図６に示すよう
に印加電界を打ち消すような方向（電界とは逆方向に）
の分極２８を発生する。この分極２８のほとんどは印加
電圧を切り、コンデンサに蓄えられた電荷を抵抗４６を
介して放電すると短い時間で消滅する。放電後から分極
が消滅するまでの遅れ時間を緩和時間といい、分極の種
類によって大きく異なる。

【００３２】本実施例の振動板５と個別電極２１の内部
の誘電体（絶縁層）の分極の場合には、緩和時間の短い
原子分極や電子分極以外に、イオン分極や界面分極と呼
ばれる比較的分極緩和時間の長い分極成分を含んでい
る。イオン分極は絶縁層内部のＮａ＋，Ｋ＋，Ｂ＋等が
印加電界に沿って移動することによって発生するもので
あり、界面分極は、誘電体が不均質構造である場合、誘
電率の異なる媒質が接触する境界面に発生する分極であ
り、酸化シリコンと純シリコンの境界面に生ずるもので
ある。このため、本実施例の振動板５と個別電極２１の
内部の誘電体（２４，２６）は、図７に示すように、電
界の繰返し印加もしくは長時間の連続印加により分極の
一部が完全に消失せず分極が長時間にわたって残る。こ
れにより誘電体は残留分極２９を有するようになり、振
動板５−電極２１間に残留する分極が作り出す残留電界
Ｐが振動板５と個別電極２１との相対変位量の低下を招
く。

【００３３】図８は振動板と個別電極の撓みを経時的に
示した図である。図８（ａ）は振動板５と個別電極２１
間に電圧を印加していない状態であり、図示のように振
動板５と個別電極２１とは平行になっている。図８
（ｂ）は振動板５と個別電極１７に電圧を印加したとき
の状態であり、図示のように振動板５は撓む。ここでは
その撓みの量をΔＶ１とする。次に、図８（ｃ）は振動
板５と個別電極１７に蓄えられた電荷を放電した後の状
態であり、放電後も、残留電荷が作り出す残留電界によ
り振動板５が撓んでおり、例えばその撓みの量をΔＶ２
とする。従って、振動板５と個別電極２１との相対変位
量はΔＶ１−ΔＶ２となり、相対変位量が低下すること
が分かる。

【００３４】このような振動板５と個別電極２１との相
対変位量の低下は、上述のように、インク液滴の吐出量
やインクスピード低下等の吐出不良の原因となり、イン
クジェットプリンタの信頼性や印刷品質に悪影響を及ぼ
してしまう。そこで、本実施例においては後述するよう
に振動板５と個別電極２１との間に図６とは逆方向の電
界を印加することにより、上述の残留電荷を消滅させて
いる。

【００３５】図１は本発明の一実施例のインクジェット
プリンタの概念図である。図において、２０２はインク
ジェットヘッドを移動させたり、紙等の印刷媒体を移動
させたりする駆動モータ、２０３はインクジェットヘッ
ド１０及び駆動モータ２０２を主な構成要素としたプリ
ンタである。このプリンタ２０３はインクジェットヘッ
ド１０や印刷媒体を駆動モータ２０２により移動しなが
ら、インクジェットヘッド１０よりインクを吐出して印
刷媒体に到達せしめることにより文字や画像を印刷す
る。２０４は計時手段であり、時間の計測を行う。２０
６はノズルの目詰りの回復処理を制御するノズルの目詰
り回復処理手段である。２０７は入力手段であり、２１
０は印刷の制御や入力手段２０７からの入力信号を受け
て各種の演算制御を行う印刷演算制御手段２１０であ
る。この印刷演算制御手段２１０は計時手段２０４を起
動するための初期化信号や、プリンタ２０３を制御する
ための印刷制御信号を出力したり、各種の制御を行う。
２１１は記憶手段であり、印刷演算制御手段２１０の演
算処理の際に用いられる各種のデータが格納される。２
１２は振動板の残留電荷除去手段であり、後述するよう
に振動板の残留電荷に対する回復処理を行うために、振
動板回復処理制御信号を出力する。

【００３６】２１３はインクジェットヘット１０の駆動
制御回路であり、図９の回路構成からなっている。この
駆動制御回路２１３にはノズル回復処理制御信号、印刷
制御信号及び振動板回復処理制御信号が入力され、これ
らの制御信号に基いてインクジェットヘット１０の駆動
を制御する。２１４は駆動モータ２０２の駆動制御回路
であり、ノズル回復処理制御信号、印刷制御信号及び振
動板回復処理制御信号が入力され、これらの制御信号に
基いて駆動モータ２０２の駆動を制御する。

【００３７】図９はインクジェットヘッド１０の駆動制
御回路の構成を示した図である。この駆動制御回路２１
３は、図示のように、制御回路２１５及び駆動回路１０
２ａから構成されている。駆動回路１０２ａはトランジ
スタ１０６〜１０９及び増幅器１１０〜１１３から構成
されている。制御回路２１５はノズル回復処理制御信
号、印刷制御信号及び振動板回復処理制御信号が入力さ
れ、それらの制御信号に基いてパルス電圧Ｐ１〜Ｐ４を
増幅器１１０〜１１３に適宜出力し、増幅器１１０〜１
１３の出力によりにトランジスタ１０６〜１０９が駆動
され、その結果、振動板５と個別電極２１によって構成
されるコンデンサ１１４に電荷がチャージされ又はデス
チャージすることにより、インク液滴１０４がノズル孔
４から吐出される。ここで、抵抗１１５は放電速度を決
める抵抗で、抵抗１１６は充電速度を決める抵抗であっ
て、各々の抵抗値及びコンデンサ１１４の容量で充放電
の時定数が定まる。

【００３８】図１０は上述のインクジェットヘッド１０
を搭載したプリンタの概要図である。３００は記録紙１
０５を搬送するプラテン、３０１は内部にインクを貯蔵
するインクタンクであり、インク供給チューブ３０６を
介してインクジェットヘッド１０にインクを供給する。
３０２はキャリッジであり、インクジェットヘッド１０
を記録紙１０５の搬送方向と直行する方向に移動させ
る。３０３はポンプであり、インクジェットヘッド１０
のインク吐出不良等の場合、キャップ３０４、廃インク
回収チューブ３０８を介してインクを吸引し、排インク
溜３０５に回収する機能を果たしている。

【００３９】図１１は図１の実施例のインクジェットプ
リンタの制御方法を示したフローチャートであり、図１
２はそのサブルーチンを示したフローチャートである。
図１２において、（ａ）はノズル回復動作のサブルーチ
ンを示し、（ｂ）は印刷動作のサブルーチンを示してい
る。まず、ステップＳ０において印刷演算制御手段２１
０の指示に基いてプリンタ機構部等のイニシャライズが
実行される。このとき、計時手段２０４のリセットも同
時に行われ計時がスタートする。次のステップＳ１にお
いて、電源投入直後のノズル回復動作を行う。このノズ
ル回復動作は、図１２（ａ）のノズル回復動作のサブル
ーチンのステップＳＳ１〜ＳＳ３に示される一連の処理
によりなされる。

【００４０】まず、ステップＳＳ１において駆動モータ
２０２を駆動することによりインクジェットヘッド１０
を搭載したキャリッジ３０２を待機位置からキャップ３
０４の位置へ移動する。次に、ステップＳＳ２において
ノズルの回復動作、即ちリフレッシュを行う。このノズ
ルのリフレッシュとは、インクジェットヘッド１０のノ
ズル部の増粘したインク等のインク吐出不良の原因とな
る不良インクを排出するために、全ノズルに対応する振
動板５を駆動することにより、全てのノズルからインク
を所定回数吐出させることである。通常、各ノズルにつ
いて１０発〜２００発の吐出を行い、増粘した不良イン
クをノズル外に排出する。このリフレッシュの吐出回数
は計時手段２０４の設定時間によって予め決められる。
このノズルのリフレシュ終了後、ステップＳＳ３におい
て再び待機位置へキャリッジ３０２を復帰させて、一連
のリフレッシュ動作を終了する。なお、電源投入時は、
一般的に長時間ヘッドが使用されていない可能性が高い
ので１６０発〜２００発のインク吐出が実行される。

【００４１】ノズルのリフレッシュ動作の終了後、計時
手段２０４は所定時間を計測し始める。ステップＳ２に
おいて、計時手段２０４が所定の時間を計測したかどう
かを判断するために、タイマーアップ信号の有無を判断
する。ここで、タイマーアップ信号が発生していた場合
には、ステップＳ８のノズル回復動作に進み、図１２
（ａ）のノズル回復動作のサブルーチンに示されるリフ
レッシュ動作を行って次のステップＳ３に進む。タイマ
ーアップ信号が発生していない場合にはそのままステッ
プＳ３に進む。このステップＳ３においては印刷を行う
か否かの判断を行う。印刷を行わない場合にはステップ
Ｓ２に戻る。印刷を行う場合には、ステップＳ４におい
て計時手段２０４をリセットした後に、ステップＳ５に
おいて印刷動作を実行する。

【００４２】この印刷動作は、図１２（ｂ）の印刷動作
のサブルーチンのステップＳＳ１０〜ＳＳ１６で示され
る一連の動作によりなされる。ステップＳＳ１０におい
て計数値ｎ＝１と設定し、ステップＳＳ１１においてキ
ャリッジ３０２を１ドット分移動する。そして、ステッ
プＳＳ１２，ＳＳ１３において印字データに基づいた指
定ドットインクを吸引して吐出する。そして、ステップ
ＳＳ１４において、ステップＳＳ１２、ＳＳ１３で駆動
された特定の振動板５のみについて、リフレシュ（残留
電荷の消滅）を行う。次のステップＳＳ１５において計
数値ｎ＝ｎ＋１としてインクリメントし、ステップＳＳ
１６においてｎが最終ドットであるかどうかを判断し、
最終ドットでない場合にはステップＳＳ１１に戻って上
述の処理が繰り返される。最終ドットであった場合には
印刷動作を終了し、ステップＳ６においてキャリッジ３
０２を再び待機位置へ復帰させて、ステップＳ７におい
て所定量だけ紙送りをする。そして、ステップＳ９にお
いて処理を続行するかどうかを判断し、続行する場合に
はステップＳ２に戻って上述の処理を繰り返す。続行し
ない場合には全ての処理を終了する。

【００４３】図１３は図１、図９及び図１２の実施例の
動作を示したタイミングチャートである。ここでは待機
状態において、抵抗Ｒを介してコンデンサ１１４を放電
状態に保持するため、パルス電圧Ｐ４が印加されてトラ
ンジスタ１０８がオンになっているものとする。まず、
ａの区間において、パルス電圧Ｐ１，Ｐ４が供給されて
トランジスタ１０８，１０７がオン状態になり、振動板
５に正の電圧が印加され、電極２１に負の電圧が印加さ
れる。これによりコンデサ１１４に順方向の電荷がチャ
ージされ、振動板５が静電気による吸引力により個別電
極２１側に撓んだ状態になり、吐出室６の圧力が減少
し、インク１０３がインクキャビテイ８からオリフイス
７を通じて吐出室６内に補給される。

【００４４】その後、ｂのホ−ルド区間を経過すると、
区間ｃにおいて、パルス電圧Ｐ２，Ｐ４が供給されてト
ランジスタ１０６，１０８がオン状態になり、コンデン
サ１０４に蓄積された電荷が急速にデスチャージされ
る。その結果、振動板５と個別電極２１との間に働いて
いた静電気による吸引力がなくなり、振動板５は自己の
持つ剛性により復元する。この振動板５の復元により、
吐出室６内の圧力が急速に上昇し、ノズル孔４からイン
ク液滴１０４を記録紙１０５に向けて吐出する。この
後、ｄの区間において示すように、振動板５のリフレッ
シュがなされる。ここでは、パルス電圧Ｐ２，Ｐ３が供
給されてトランジスタ１０６，１０９がオン状態にな
り、振動板５に負の電圧、個別電極２１に正の電圧が印
加される。振動板５と個別電極２１によって構成される
コンデンサ１１４には電荷がチャージされる。しかし、
これは通常の印刷動作の場合の逆電圧であり、充電の方
向は逆になっている。これにより、図７の残留電荷が消
滅することになる。その後、ｅ区間において、再び電荷
を放電すると、残留電荷は消滅し残っていないので、振
動板５は図８（ｃ）のように撓んでおらず完全に復元す
る。故に次の区間ａ２，ｂ２，ｃ２を経て再び吐出され
るインク吐出量は前回吐出されたインク吐出量とほぼ一
致する。本実施例においては、このように１ドット毎に
振動板５と個別電極２１との間に生成する残留電荷を消
滅させながら、インク液滴１０４を吐出させている。

【００４５】なお、本実施例においてはＰ形半導体基板
を基板として用いたが、Ｎ形半導体基板を基板として用
いた場合には、駆動回路１０２ａとインクジェットヘッ
ド１０との接続配線はＰ形半導体の場合とは逆とする必
要がある。

【００４６】図１４は図１の実施例のインクジェットプ
リンタの他の制御方法を示したフローチャートであり、
図１５はそのサブルーチンを示したフローチャートであ
る。図１５において、（ａ）はノズル回復動作のサブル
ーチンを示し、（ｂ）は印刷動作のサブルーチンを示し
ている。本実施例においては、１行毎に振動板の回復動
作を行なわせるようにしている。図１４のステップＳ４
とステップ５との間に振動板をリフレッシュさせるため
のステップＳＳ１２が挿入されており、このステップに
おいて上述の実施例の振動板のリフレッシュがなされ
る。このため、図１５の印刷動作のサブルーチンは図１
２のステップＳＳ１２が削除されており、その他の処理
は同じである。

【００４７】図１６は図１４及び図１５の実施例の動作
を示したタイミングチャートである。本実施例において
はキャリッジ３０２がリターンする毎にａ区間において
パルス電圧Ｐ２及びＰ４が供給されてトランジスタ１０
６，１０９がオン状態になり、振動板５及び個別電極２
１に逆電圧が印加され、上述の残留電荷を消滅させてい
る。

【００４８】図１７は図１の実施例のインクジェットプ
リンタの更に他の制御方法を示したフローチャートであ
り、図１８はそのサブルーチンを示したフローチャート
である。図１８において、（ａ）はノズル／振動板回復
動作のサブルーチンを示し、（ｂ）は印刷動作のサブル
ーチンを示している。本実施例においては、ヘッドノズ
ルの回復動作時に振動板の回復動作も行なわせるように
している。図１１のステップＳ１及びＳ８は、図１７の
ステップＳ１ａ及びＳ８ａに対応しており、このステッ
プＳ１ａ及びＳ８ａではノズル回復動作だけでなく、振
動板の回復処理も行うようにしている。従って、図１８
（ａ）のノズル／振動板回復動作のサブルーチンでは、
ステップＳＳ１においてキャリッジ３０２を待機位置に
移動させた後に、次のステップであるステップＳＳ１２
において振動板５のリフレッシュを行うようにしてい
る。このため、図１８（ｂ）の印刷動作のサブルーチン
は図１２のステップＳＳ１２が削除されている。

【００４９】以上に上述した実施例によれば、例えば１
ドットおきに、もしくは１ライン印刷する毎に、また
は、計時に基づいて、周期的に残留電荷を除去すること
により、残留電荷が及ぼす悪影響が避けられるものであ
る。本実施例のこれら各態様は、組み合わせて用いられ
てもよい。この方法で残留電荷を除去することによっ
て、好ましくは、完全に振動板の残留撓みが除かれるこ
とが望ましいが、静電アクチュエータを定められたある
状態にリセットすることによって、完全に振動板の残留
撓みが除かれなくても、すくなくともその残留撓みは一
定となり、振動板の相対変位量も一定となる。残留撓み
が一定であれば、残留撓みに応じて、駆動電圧を増加す
ることによって、インク吐出量、及びインク吐出速度を
簡単に補正することができるという効果を有する。

【００５０】図１９は、印字１回ごとに疑似的な振動板
の回復処理動作を行う構成を示すものである。５０９は
ロー出力インピーダンスの電圧レギュレータであり、Ｖ
Ｈより低い電位ＶＨＬを生成している。制御パルスＰ１
０が印加されないときは、トランジスタ５００がＯＦＦ
状態であるため、図１９（ｂ）に示すように個別電極２
１の電位が振動板５電位より高くなるため、常に逆電圧
がかかることになる。その結果、誘電分極そのものを実
使用上問題ない程度に低減することができる。本構成で
実施する際には、印字パルスの待機時に、振動板が撓む
ことになるが、変位量がわずかであるため、インクが吐
出することはない。

【００５１】以上示した回路図は、個別電極２１側の駆
動回路を簡略化し示したが、図９に用いた回路を採用し
ても本発明は実施できる。

【００５２】以下、図２０〜図２１を用いて、電源立ち
上げ時に振動板の回復処理動作動作を行う実施例を説明
する。

【００５３】図２０（ａ）は、本実施例の一様態に係わ
る回路図を示すものである。なお、本実施例において
は、振動板５はＰ形半導体で形成されている。この構成
によれば、図２０（ｂ）に示すように振動板５の電位
は、抵抗５０８を通してコンデンサ５０３に充電されな
がら上昇する。電源立ち上げ時にトランジスタ５００が
ＯＦＦ状態になる制御をすることにより、個別電極２１
は電源立ち上げと同時にＶＨになる。そのため、電源立
ち上げ時にヘッドに逆電圧が印加されることになり、前
回駆動した時の残留電荷が振動板に残留している場合、
電源立ち上げ直後に、ノズルからインク液滴が吐出され
ることなく、この残留電荷を完全に除去することができ
る。

【００５４】この制御を行う際には、図２０（ｂ）に示
した個別電極２１の電位変化のように、電源投入時にお
けるＶＨの立ち上がりを早くする必要がある。ＶＨの立
ち上がりが遅くては、本発明の効果は期待できない。そ
のため、図２１（ａ）に示した構成と同様な動作を行う
スイッチング回路を用い、ＶＨの立ち上がり速度を早く
してやれば良い。５１２は電源であり、出力ＶＨ０は、
個別電極側の電源入力端子に、出力端子ＶＨは、共通電
極側の電源入力端子に接続され、プリンタの駆動に必要
な電源を供給している。一般に電源は出力に大容量のコ
ンデンサが設けられているため、立ち上がり直後の出力
ＶＨ０は、図２１（ｂ）に示したカーブで変化する。ツ
ェナーダイオード５１１のツェナー電圧をＶＺとする
と、電源５１２の出力電圧がＶＺに上昇するまではツェ
ナーダイオード５１１はＯＦＦ状態であるため、トラン
ジスタ５１３もＯＦＦ状態になっている。そのため、出
力ＶＨには電源電圧が供給されない。電源５１２の出力
ＶＨ０がツェナーダイオード５１１のツェナー電圧ＶＺ
より高くなると、ツェナーダイオード５１１がＯＮ状態
になってＡ点の電位がＶＺに固定され、Ａ点とＶＨ０の
間に電位差が生じる。さらに、トランジスタ５１３をＯ
Ｎ状態にするのに充分な電位差がＡ点とＶＨ０の間に生
じる電圧ＶＳまでＶＨ０が上昇すると、トランジスタ５
１３がＯＮ状態になり共通電極側の電圧ＶＨは急速にＶ
Ｓまで上昇する。

【００５５】このため、図２０（ａ）に示した回路図に
おける個別電極２１の電位と振動板５の電位は図２０
（ｂ）に示した電位変化とほぼ等しい変化となり、プリ
ンタの電源スイッチを入れた直後に、ノズルからインク
液滴が吐出されることなく、この残留電荷を完全に除去
することができる。特に、印字頻度が小さいアプリケー
ションで使用する際には、本構成による実施が可能であ
る。

【００５６】また、本実施例では、振動板５がＰ型半導
体の場合について説明したが、振動板５にＮ型半導体を
用いる場合、接続配線はＰ形半導体の場合とは逆とする
必要があるのは、前述した通りである。

【００５７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、振動
板と個別電極間にパルス電圧を印加することにより、個
別電極とこれに対向して配置された振動板との間に静電
引力を働かせてインク吐出を行う印刷装置において、電
源の立ち上げ時に、振動板側の電位の変化を抑制し、所
定の期間、印字パルスの駆動電圧の極性とは反対の電圧
がアクチュエータに印加されるので、前回の印刷動作で
蓄積された残留電荷が消滅し、振動板と個別電極との相
対変位量が低下せず、従って、インク液滴の吐出不良の
原因がなくなっているので、高い印刷品質や信頼性が得
られる。また、簡単な回路構成のみで、電源の立ち上げ
とほぼ同時に、残留電荷の除去が行われるため、複雑な
制御を要さない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係るインクジェットプリ
ンタの概念図である。

【図２】 前記実施例のインクジェットヘッドの分解斜
視図である。

【図３】 前記実施例のインクジェットヘッドの断面側
面図である。

【図４】 図３のＡ−Ａ線矢視図である。

【図５】 前記実施例の振動板と個別電極の部分詳細模
式図である。

【図６】 図５の振動板及び個別電極の分極に着目した
模式図である。

【図７】 図５の振動板及び個別電極の残留分極に着目
した模式図である。

【図８】 前記実施例における振動板の撓みを経時的に
示した模式図である。

【図９】 前記実施例のインクジェットヘッドの駆動制
御回路の構成を示した図である。

【図１０】 前記実施例のジェットヘッドを搭載したプ
リンタの概要図である。

【図１１】 図１の実施例のインクジェットプリンタの
制御方法を示したフローチャートである。

【図１２】 図１１のサブルーチンを示したフローチャ
ートである。

【図１３】 図１１の実施例の動作を示すタイミングチ
ャートである。

【図１４】 図１の実施例のインクジェットプリンタの
他の制御方法を示したフローチャートである。

【図１５】 図１４のサブルーチンを示したフローチャ
ートである。

【図１６】 図１４の実施例の動作を示したタイミング
チャートである。

【図１７】 図１の実施例のインクジェットプリンタの
他の制御方法を示したフローチャートである。

【図１８】 図１７のサブルーチンを示したフローチャ
ートである。

【図１９】 残留電荷を実使用上問題ない程度まで低減
させるためのインクジェットヘッドの駆動回路図及び振
動板、個別電極の電位変化図。

【図２０】 電源立ち上げ時に振動板の回復処理動作を
行うためのインクジェットヘッドの駆動回路図及び振動
板、個別電極の電位変化図。

【図２１】 図２０に示した回路を動作させるための電
源スイッチング回路図及び出力電圧の変化を示すタイミ
ングチャート。

【符号の説明】

１，第１の基板 ２，第２の基板 ３，第３の基板 ４，ノズル孔 ５，振動板 ６，吐出室 １０，インクジェットヘッド １７，共通電極 ２１，個別電極 ２７，絶縁層 ２８，分極 ２９，残留分極 １０２，駆動回路 ２１２，振動板の分極回復処理手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルと、該ノズルに連通するインク流
   路と、該流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に
   対向して設けられた電極とからなるアクチュエータとを
   有し、前記アクチュエータに順方向の電気パルスをを印
   加し、前記振動板を静電気力により変形させ、前記ノズ
   ルからインク液滴を吐出し、記録を行う印刷装置の駆動
   方法において、 前記アクチュエータに電圧を供給する電源の立ち上げ時
   に、前記順方向の電気パルスとは、極性の異なる逆方向
   の電圧を前記アクチュエータに印加することを特徴とす
   る印刷装置の駆動方法。
2. 【請求項２】 ノズルと、該ノズルに連通するインク流
   路と、該流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に
   対向して設けられた電極とからなるアクチュエータとを
   有し、前記アクチュエータに順方向の電気パルスをを印
   加し、前記振動板を静電気力により変形させ、前記ノズ
   ルからインク液滴を吐出し、記録を行う印刷装置におい
   て、 前記アクチュエータに電圧を供給する電源の立ち上げ時
   に、前記順方向の電気パルスとは、極性の異なる逆方向
   の電圧を前記アクチュエータに印加する残留電荷除去手
   段を有することを特徴とする印刷装置。
3. 【請求項３】 前記振動板が、Ｐ形半導体基板からなる
   場合、前記電源の立ち上げ時の所定の期間、前記電極側
   の電位が、前記振動板側の電位よりも大きくなるよう
   に、前記振動板側の電位の変化を抑制する抑制手段を有
   することを特徴とする請求項２記載の印刷装置。
4. 【請求項４】 前記振動板が、Ｎ形半導体基板からなる
   場合、前記電源の立ち上げ時の所定の期間、前記電極側
   の電位が、前記振動板側の電位よりも小さくなるよう
   に、前記振動板側の電位の変化を抑制する抑制手段を有
   することを特徴とする請求項２記載の印刷装置。
5. 【請求項５】 前記抑制手段が、前記振動板側に接続さ
   れたコンデンサであることを特徴とする請求項３又は請
   求項４記載の印刷装置。
6. 【請求項６】 前記抑制手段が、前記電源の出力電圧
   が、所定の電位に達した時に作動するスイッチング回路
   であることを特徴とする請求項３又は請求項４記記載の
   印刷装置。
7. 【請求項７】 前記スイッチング回路が、前記電源の出
   力に接続されたツェナーダイオードと、前記電源の出力
   電圧が前記ツェナーダイオードのツェナー電圧に到達し
   た時に作動するトランジスタとからなることを特徴とす
   る請求項６記載の印刷装置。