(57)【要約】      （修正有）【課題】吐出からリフィルが完了するまでの時間を短縮し、吐出周波数を向上させる液体吐出ヘッドの駆動方法を提供する。【解決手段】液体吐出ヘッドの駆動方法は、発熱抵抗体２１に電流を流して液体を発泡させ、その圧力により液体を吐出口から吐出させた後、その発泡により発熱抵抗体２１から電極２２上を通って供給口の方向へ後退した液体の気液界面４２が、次に発熱抵抗体２１の方向に前進していくリフィル局面において、気液界面４２が電極２２上にある期間の少なくとも一部において電極２２に第１の電位を印加した状態にして電極２２上の濡れ性を向上させる。【選択図】図３
2014162130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に設けられた複数の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の各々と対応した位置に設けられた、液体を吐出する吐出口と、前記発熱抵抗体の各々に対応して前記基板上に設けられ、供給口と前記吐出口とに連通する流路と、前記発熱抵抗体の各々から前記供給口に至るまでの前記流路の壁面に設けられた電極と、前記電極を制御する電極用駆動回路と、液体をアース電位にするためのアースと、を有する液体吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記発熱抵抗体に電流を流して液体を発泡させ、その圧力により液体を前記吐出口から吐出させた後、その発泡により前記発熱抵抗体から前記電極上を通って前記供給口の方向へ後退した液体の気液界面が、次に前記発熱抵抗体の方向に前進していくリフィル局面において、前記気液界面の位置が前記電極上に在る期間の少なくとも一部において前記電極に第１の電位を印加した状態にして前記電極上の濡れ性を向上させることを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項２】
前記リフィル局面において前記気液界面の位置が前記電極上を通過する期間の途中に、前記電極に印加していた前記第１の電位をアース電位にすることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項３】
前記発熱抵抗体に電流を流して液体を発泡させてその圧力により液体を吐出させた後、その発泡により前記発熱抵抗体から前記電極上を通って前記供給口の方向へ後退しつつある液体の前記気液界面が前記電極上を通過する期間の少なくとも一部において、前記電極に前記第１の電位を印加した状態にすることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項４】
前記電極に接続する配線に流れる電流値を測定する機能を前記電極用駆動回路が有しており、液体を発泡させるために前記発熱抵抗体に流す電流を終了させた後に、前記電極に前記第１の電位より小さい第２の電位を印加させた状態で前記電流値を監視し、前記リフィル局面の間に前記電流値が増加していくことを検知した時に前記電極に前記第１の電位を印加することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項５】
前記発熱抵抗体に電流を流して液体を発泡させた後に、前記電極上に気泡があって液体に全く覆われない期間を予め把握しておき、少なくともその期間は前記電極に前記電位を印加しないことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項６】
基板と、前記基板上に設けられた複数の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の各々と対応した位置に吐出口が設けられたオリフィスプレートと、前記基板と前記オリフィスプレートとの間にあって前記発熱抵抗体の各々に対応して設けられ、供給口と前記吐出口とに連通する流路と、前記発熱抵抗体から前記供給口に至るまでの前記流路の前記基板側の壁面のみ、または前記オリフィスプレート側の壁面のみに複数並んで配置された電極と、前記電極を制御する電極用駆動回路と、液体をアース電位にするためのアースと、を有する液体吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記発熱抵抗体に電流を流して液体を発泡させ、その圧力により液体を前記吐出口から吐出させた後、その発泡により前記発熱抵抗体から前記電極上を通って前記供給口の方向へ後退した液体の気液界面が、次に前記発熱抵抗体の方向に前進していくリフィル局面において、前記気液界面の位置が前記電極のいずれか一つの上に在る期間の少なくとも一部において、前記電極のいずれか一つにのみ第１の電位を印加した状態にして前記電極上の濡れ性を向上させることを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項７】
前記電極に接続する配線に流れる電流値を測定する機能を前記電極用駆動回路が有しており、液体を発泡させるために前記発熱抵抗体に流す電流を終了させた後に、前記電極のうち最も前記発熱抵抗体から遠い第１の電極に前記第１の電位より小さい第２の電位を印加させた状態で前記第１の電極に接続する配線に流れる第１の電流値を監視し、前記リフィル局面において前記第１の電流値が増加していくことを検知した時に前記第１の電極に前記第１の電位を印加すると同時に、前記第１の電極の前記発熱抵抗体側の隣の第２の電極に前記第２の電位を印加して、前記第２の電極に接続する配線に流れる第２の電流値を監視するのを開始し、前記第２の電流値が増加していくことを検知した時に前記第２の電極に前記第１の電位を印加し、かつ前記第１の電極に印加していた前記第１の電位をアース電位にすることを、前記電極が並んでいる数だけ繰り返すことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項８】
基板と、前記基板上に設けられた複数の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の各々と対応した位置に吐出口が設けられたオリフィスプレートと、前記基板と前記オリフィスプレートとの間にあって前記発熱抵抗体の各々に対応して設けられ、供給口と前記吐出口とに連通する流路と、前記発熱抵抗体から前記供給口に至るまでの前記流路の前記基板側および前記オリフィスプレート側の壁面に複数交互に半ピッチずつずらして配置された電極と、前記電極を制御する電極用駆動回路と、液体をアース電位にするためのアースと、を有する液体吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記発熱抵抗体に電流を流して液体を発泡させ、その圧力により液体を前記吐出口から吐出させた後、その発泡により前記発熱抵抗体から前記電極上を通って前記供給口の方向へ後退した液体の気液界面が、次に前記発熱抵抗体の方向に前進していくリフィル局面において、前記気液界面が前記電極のいずれか一つの上にある期間の少なくとも一部において、前記電極のいずれか一つにのみ第１の電位を印加した状態にして前記電極上の濡れ性を向上させることを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項９】
前記電極に接続する配線に流れる電流値を測定する機能を前記電極用駆動回路が有しており、液体を発泡させるために前記発熱抵抗体に流す電流を終了させた後に、前記電極のうち前記基板平面上の距離にして最も前記発熱抵抗体から遠い第１の電極に前記第１の電位より小さい第２の電位を印加させた状態で前記第１の電極に接続する配線に流れる第１の電流値を監視し、前記リフィル局面において前記第１の電流値が増加していくことを検知した時に前記第１の電極に前記第１の電位を印加すると同時に、前記第１の電極と対向する前記壁面にある前記発熱抵抗体側の隣の第２の電極に前記第２の電位を印加して、前記第２の電極に接続する配線に流れる第２の電流値を監視するのを開始し、前記第２の電流値が増加していくことを検知した時に前記第２の電極に前記第１の電位を印加し、かつ前記第１の電極に印加していた前記第１の電位をアース電位にすることを、前記電極が並んでいる数だけ繰り返すことを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッドの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドにおいて吐出圧力を発生させる方法として発熱抵抗体を用い、これによりインクを沸騰させ、その発泡圧力によりインクを吐出させる方式が、吐出口の高密度化等の観点から優れており多く採用されている。この方式では、発熱抵抗体でインクを沸騰させた際に生じた気泡が、吐出口の方向、言うなれば前方のみではなく、流路から供給口側へといった後方にも成長するため、気泡がなくなりインクがリフィルされるまでの間は次の吐出を行うことができない。リフィルは主に吐出口とインクタンクの水頭差、インクの気泡が冷却されて消泡する際の負圧、インク供給経路の毛細管現象などの作用で行われる。
【０００３】
これらのうち、細いインク供給経路で生じる毛細管現象は非常に重要なリフィルの要素である。インク経路の供給口から吐出口に至るまでの流路部分は断面積が小さく、またインクが発泡する毎に気泡の気液界面が行き来する領域もほぼこの流路内であるからである。
【０００４】
さらに画質および印字速度向上の要求から、吐出毎のインク滴体積の再現性、および安定性がより厳密に求められる。このため、特許文献１等に記載されているように、発泡したインク気泡を外気と連通させて吐出を行う方法が多く採用されている。この場合、気泡が外気と連通し、消泡時の負圧によりインクを引っ張る作用が失われるため、リフィルを助ける毛細管現象はいっそう重要になる。
【０００５】
この毛細管現象をより強く作用させる方法としてインクの流路壁面の濡れ性を向上させることが考えられる。濡れ性を向上させる方法としては、インクに表面活性剤を添加することや、流路壁の材料に濡れ性のよいものを採用すること、あるいは濡れやすい表面処理を施すことなどが考えられる。
【０００６】
さらに、固体表面に対する電解質の流体の濡れ性を向上させる方法としてエレクトロウェッティングという方法がある。エレクトロウェッティングは、平面電極の上に絶縁膜を形成し、その絶縁膜上に流体が接触する時、流体と平面電極の間の電位差に応じて表面エネルギーが減少し、濡れ性が向上するというものである。
【０００７】
インクジェットの吐出方法および記録ヘッドにエレクトロウェッティングを採用した従来技術としては以下のものが提案されている。例えば、特許文献２には、静電気力によりインクを吐出させるヘッドにおいて、エレクトロウェッティングにより吐出時のみインクをノズル孔から染み出させ、インクに電荷を与える外部の電極に接触させて吐出する開示静電吸引型流体吐出装置が開示されている。また、特許文献３には、流路途中に設けられた撥水構成の部分をエレクトロウェッティングで親水状態にしておき、吐出時に撥水状態に戻すことでインクを弾くように排出部から吐出する液体移送装置が開示されている。しかし、特許文献２や特許文献３に記載の装置のいずれも、吐出毎のインクのリフィルを向上させために毛細管現象を強化させるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２７８３６４７号公報
【特許文献２】特開２００５−０５９２１５号公報
【特許文献３】特開２００７−１６８０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のとおり発熱抵抗体を用いる方式では各々の吐出圧力発生素子に対応した流路において、吐出毎にインク気泡の成長によりそのメニスカスが吐出口から離れた供給口側へ後退する。これが再度吐出口まで前進してリフィルが完了しなければ次の吐出を行うことができない。
【００１０】
インク経路の供給口から吐出口に至るまでの流路部分は、現在のヘッドではその幅が５ｕｍ〜５０ｕｍ、高さが３ｕｍ〜４０ｕｍと断面積が小さいため、流抵抗が大きい。特に、近年は省エネルギー化の要求に対して吐出効率を改善するため、吐出圧力発生素子から吐出口のオリフィスプレート表面開口部までの距離（以下ＯＨ距離とする）を２０ｕｍ以下にし、その結果、流路高さは１５ｕｍ以下に設定されることが多い。この場合、流路部分の流抵抗はいっそう増大するため、この事は吐出周波数を向上するのに大きな課題となっている。
【００１１】
本発明は、吐出からリフィルが完了するまでの時間を短縮し、吐出周波数を向上させる液体吐出ヘッドの駆動方法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】
【００１２】
本発明の液体吐出ヘッドの駆動方法は、基板と、前記基板上に設けられた複数の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体の各々と対応した位置に設けられた吐出口と、前記発熱抵抗体の各々に対応して前記基板上に設けられ、供給口と前記吐出口とに連通する流路と、前記発熱抵抗体の各々から前記供給口に至るまでの前記流路の壁面に設けられた電極と、前記電極を制御する電極用駆動回路と、インクをアース電位にするためのアースと、を有する液体吐出ヘッドの駆動方法であって、前記発熱抵抗体に電流を流して前記インクを発泡させ、その圧力により前記インクを前記吐出口から吐出させた後、その発泡により前記発熱抵抗体から前記電極上を通って前記供給口の方向へ後退した前記インクの気液界面が、次に前記発熱抵抗体の方向に前進していくリフィル局面において、前記気液界面の位置が前記電極上に在る期間の少なくとも一部において前記電極に第１の電位を印加した状態にして前記電極上の濡れ性を向上させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の液体吐出ヘッドの駆動方法では、吐出毎のインク等の液体のリフィルを助ける毛細管現象の作用を強くするため、流路内面のインクの濡れ性を改善させる。インクを発泡させる発熱抵抗体より供給口側、いわゆる後方に電極とそれを覆う絶縁層を設け、インクはアース電位に落とした状態を作る。インク発泡後、後退したインクの気液界面が再度前進するリフィル局面において電極に電位を印加し、エレクトロウェッティングの効果で濡れ性を向上させることにより毛細管現象の作用を強くする。そうすることで、気液界面は電極上をより速く前進し、リフィルが完了するまでの時間を短縮することができる。
【００１４】
本発明は、吐出からリフィルが完了するまでの時間を短縮し、吐出周波数を向上させる液体吐出ヘッドの駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドの斜視断面図である。
【図２】本発明の実施例１の液体吐出ヘッドの流路部分拡大断面図である。
【図３】本発明の実施例１のインクの気液界面の位置の時間変化を表す図である。
【図４】本発明の実施例１の電極の駆動方法を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の実施例２の電極の駆動方法を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の実施例３の電極の駆動方法を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の実施例４の電極の駆動方法を示すタイムチャートである。
【図８】本発明の実施例５の電極の駆動方法を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の実施例６の液体吐出ヘッドの流路部分拡大断面図である。
【図１０】本発明の実施例６のインクの気液界面の位置の時間変化を表す図である。
【図１１】本発明の実施例６の電極の駆動方法を示すタイムチャートである。
【図１２】本発明の実施例７の電極の駆動方法を示すタイムチャートである。
【図１３】本発明の実施例８の液体吐出ヘッドの流路部分拡大断面図である。
【図１４】本発明の実施例８のインクの気液界面の位置の時間変化を表す図である。
【図１５】本発明の実施例８の電極の駆動方法を示すタイムチャートである。
【図１６】本発明の実施例９の電極の駆動方法を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について図を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明の液体吐出ヘッドの斜視断面図である。液体吐出ヘッドは、基板から垂直にインクなどの液滴を吐出させるいわゆるサイドシューター型の液体吐出ヘッドであり、本例では単結晶シリコンから成る基板１１を有する。基板１１には複数の発熱抵抗体２１、および発熱抵抗体２１を制御する発熱抵抗体用駆動回路２４が設けられている。基板１１の表面におおよそ平行にオリフィスプレート３１が配置され、オリフィスプレート３１上の各発熱抵抗体２１に対応した位置に吐出口３２が形成されている。また、供給口１２が基板に貫通孔として形成されている。各発熱抵抗体２１に対応して基板１１とオリフィスプレート３１の間に流路３３が設けられ、吐出口３２と供給口１２とに連通している。各発熱抵抗体２１に対応する各流路３３の壁面には電極２２と、電極２２を覆う電極用絶縁膜２９と、電極２２を制御する電極用駆動回路２５とが設けられている。アース配線が基板１１に接続され、これにより、基板１１を介してインクがアース電位になる。
【００１８】
電極２２は各発熱抵抗体２１に対して１つでも複数でもよい。またそれは基板１１上に発熱抵抗体２１およびその駆動回路２４を形成する際に同時に作成しても良いし、オリフィスプレート３１に設置しても良いし、両方に向かい合うように設置しても良い。いずれにおいても発泡が成長する範囲とできるたけ同じ領域に電極を配置し、基板１１上に設置する場合はその縁は極力発熱抵抗体２１に近づけ、オリフィスプレート３１上に設置する場合は極力吐出口３２に近づける。
【００１９】
電極用保護膜は電極用駆動回路２５で使用する膜を兼用しても良く、配線で用いられるアルミニウムや耐インク保護膜として用いられる炭化シリコンを用いることも考えられる。膜厚はこの上に電極用絶縁膜２９を成膜する際のカバレッジ性を考慮して１０００Å〜７０００Å程度が好適である。
【００２０】
電極用絶縁膜２９はなるべく高い誘電率の材料で、厚さは薄い方がエレクトロウェッティング効果としては有利である。膜の材料は耐電圧性、耐インク性などから窒化シリコン、酸化シリコンなどが適する。これらの薄膜をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの汎用の半導体プロセス用成膜装置で形成するのが良い。発熱抵抗体用駆動回路２４で使用する膜を兼用しても良い。膜厚は３００Åから１００００Å程度の間の範囲から任意に選択してよいが、耐電圧やインク遮断性などから３０００Åくらいが望ましい。特に５００Å未満の膜を用いる場合は良好な膜質が必要であり、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタなどイオンの照射作用のある成膜装置を用いることで形成できる。
【００２１】
この電極に印加する電位は正電位でも負電位でもよく、２０Ｖから２００Ｖ程度であり、１００Ｖ以上が望ましい。
【００２２】
（実施例１）
図２は本発明の液体吐出ヘッドの実施例１の流路３３部分を拡大した図で、図２（ａ）はその平面透過図、図２（ｂ）はその断面図である。
【００２３】
本例の構造としては、電極２２は発熱抵抗体２１の流路後方で、基板１１上に設置されており、おおよそ３０ｕｍ角で形成されている。電極およびそれに接続する配線層に４０００Åのアルミニウムが用いられ、発熱抵抗体に接続する配線と一括に作成されている。電極用絶縁膜２９には３０００Åの窒化シリコンが用いられ、これは発熱抵抗体用駆動回路および電極用駆動回路２５のパッシベイション層と共通のものである。各々の流路幅は３２ｕｍ、流路高さは４ｕｍ、ＯＨ距離は１１ｕｍである。
【００２４】
図３は図２（ｂ）で示されているような流路３３部分におけるインクの気液界面４２の位置の時間変化を表している。すなわち、図３（i）ではインク（黒く塗りつぶされた部分）が吐出口まで充填されている。図３（ii）ではインク発泡の圧力によりインクの気液界面４２が発熱抵抗体２１から電極２２上を通って供給口１２の方向へ後退する。図３（iii）では気液界面４２が逆に前進を始めて電極２２上に差し掛かり、その後、図３（iv）、（v）、（vi）に示されるように、気液界面４２が電極２２上を通過して吐出口３２の方向へ前進していく。
【００２５】
本実施例では、図４で示すようなタイムチャートに従って液体吐出ヘッドを駆動する方法をとる。ここで、Ｅhは発熱抵抗体２１に印加される電位、Ｅw1は電極２２に印加される電位、ｔは時刻である。図４のタイムチャートに（i）〜（vi）と記した時刻における流路３３部分の状態は図３（i）〜（vi）に対応する。すなわち、時刻（i）ではインクが吐出口まで充填されている。ここで本実施例では、インクを発泡させるために発熱抵抗体２１にパルス状の電位５１を印加する。すると、インク発泡の圧力によりインクの気液界面４２が発熱抵抗体２１から電極２２上を通って供給口１２の方向へ後退する。それが逆に前進を始めて電極上に差し掛かる時刻（iii）の少し前に合わせて電極２２に第１の電位５２（ここではＥw1＝１００Ｖとする）が印加される。これにより、エレクトロウェッティングの効果で気液界面４２の前方への速度が速まる。その後、吐出口３２側へ前進する気液界面４２が電極２２上を通過する時刻（v）を経過した後に電極電位がアース電位に戻される。
【００２６】
インクが発泡後に後退した気液界面４２が電極２２を通過し、前進に転じて電極２２上に差し掛かる時間（時刻（i）から時刻（iii）までの時間）については、予め吐出を観察することで測定を行って把握しておくとよい。本例では、その時間を５μｓｅｃとした。
【００２７】
これにより電極に電位を印加しない場合と比べて、インク吐出後にインクが吐出口へ再充填されるまでのリフィル時間を約５％短縮することができた。
【００２８】
（実施例２）
本実施例においては、実施例１の記録ヘッドと同じものが用いられている。しかし、電極の駆動方法は実施例１とは異なっており、図５で示すタイムチャートから分かるように、リフィル局面の気液界面４２が電極２２上に存在している期間（時刻（iv））の内に電極２２がアース電位に戻されている。このようにすることで、電極２２上にあるリフィルの速度を途中で遅くすることができる。
【００２９】
吐出するインクの粘度や表面張力が低い場合、あるいは継続して吐出を繰り返したためヘッドの温度が高くなりインクの温度も高くなることでそれらの物性値が低くなった場合などでは、リフィルが速すぎるとその慣性力により不具合が生じることがある。すなわち、気液界面４２が吐出口まで進んだ後、そのままオリフィスプレート３１の外表面にインクが溢れてしまうことや、吐出口で停止した気液界面４２がその後大きく振動してしまうといった不具合が生じる可能性がある。
【００３０】
本実施例では、前進する気液界面４２が電極２２を通過する期間のおおよそ後半において気液界面４２の速度を抑えることでこれらの不具合が発生しないようにした。
【００３１】
（実施例３）
本実施例においては、電極用駆動回路２５に、各電極２２に接続する配線に流れる電流値Ｉw1を監視する機能が付与されている。各々の流路構成については実施例１と同じものが用いられている。
【００３２】
本実施例においては、図６で示すタイムチャートからわかるように、発熱抵抗体２１にインクを発泡させるための駆動パルス５１の終了後に、異物をさほど引き寄せない程度に弱い第２の電位５３（ここではＥw1＝１０Ｖとする）が電極２２に印加されている。電位のかかった電極２２上に電解質であるインクが来ると、コンデンサーのように電極用絶縁膜２９を挟んで電荷が引き寄せ合う。このとき、電極２２に接続する配線の電流Ｉw1の増加５５が検知され、気液界面４２が電極２２上に差し掛かったことがわかる。この時（時刻（iii））に、電位が第１の電位１００Ｖまで上げられる。
【００３３】
なお、図６において、電極２２に流れる電流Ｉw1の増減５４は、インクの発泡が成長していく過程の気液界面４２の後退局面において電極２２上を通過した際の電荷の動きによるものである。これにより気液界面４２が電極２２上を後方に通過したことを検出してもよく、このときリフィル局面の開始を見積もることもできる。
【００３４】
発熱抵抗体を用いる方式の液体吐出ヘッドにおいては吐出を繰り返すと発熱抵抗体２１からの熱でヘッド自体が昇温していき、気泡の大きさ、すなわち気液界面４２の後退量が大きくなってくるという現象がある。そのため、予め設定した電位印加のタイミングが最適時刻からずれてくるという課題がある。また隣りや近くの発熱抵抗体２１で近い時刻に発泡があると、気泡の成長も影響を受けて同じく最適時刻が変わってくるということがある。しかしこの手法によれば電極２２上にインクの気液界面４２が差し掛かったことをその都度検出できるので影響を受けないというメリットがある。
【００３５】
なお、気液界面４２が電極２２上を通過して電極２２上全面がインク液になると、その静電容量分集まるべき電荷が飽和し、電流が流れなくなる（時刻（v））。これを検出した後、電極２２の電位がアース電位に戻された。この際、集まっていた電荷が逆流することによって生じる電流５６が観測される。
【００３６】
（実施例４）
本実施例においては、実施例３と同様に、電極用駆動回路２５に、各電極２２に接続する配線に流れる電流値Ｉw1を監視する機能が付与されている。各々の流路構成については実施例１と同じものが用いられている。
【００３７】
本実施例においては、図７で示すタイムチャートからわかるように、発泡開始（時刻（i））の直後の気液界面４２が後退する局面においても電極２２に電位５７を印加し、壁面の濡れ性を向上させておくことで気液界面４２の後退速度を速くした。
【００３８】
特に、実施例３と同じように、電極２２に流れる電流から気液界面４２が電極２２上を通過するタイミングを検出し、気液界面４２が電極２２上を前方に通過して電極２２上全面がインク液になった時に、電極２２の電位はアース電位に戻された。
【００３９】
（実施例５）
本実施例においては、実施例３と同様に、電極用駆動回路２５に、各電極２２に接続する配線に流れる電流値Ｉw1を監視する機能が付与されている。各々の流路構成については実施例１と同じものが用いられている。
【００４０】
本実施例においては、図８で示すタイムチャートからわかるように、発泡開始（時刻（i））の直後の気液界面４２が後退する局面においても電極２２に電位５７を印加し、壁面の濡れ性を向上させておくことで気液界面４２の後退速度を速くした。また、リフィル局面においては気液界面４２が電極２２上を通過する後半において電極２２の電位がアース電位に戻された。
【００４１】
本実施例においてはメニスカスの後退局面においては流路壁面の濡れ性を上げてリフィル局面までの時間を短縮するとともに、リフィル局面においては一部濡れ性を下げることで、吐出口からのインクの溢れやメニスカス振動を抑制することができる。
【００４２】
（実施例６）
図９は本発明の液体吐出ヘッドの実施例６の流路３３部分を拡大した図で、図９（ａ）はその平面透過図、図９（ｂ）はその断面図である。
【００４３】
本例の構造としては、電極が基板上に２個、流路３３に沿って設置される。それぞれの電極サイズは１５ｕｍ×３０ｕｍであり、それに合わせて電極用駆動回路２５が設計された。その他の構成は実施例１と同じとした。以下では発熱抵抗体２１から遠い方の電極を第１の電極１２２、近い方の電極を第２の電極２２２と呼ぶことにする。
【００４４】
図１０は図９（ｂ）で示されているような流路３３部分におけるインクの気液界面４２の位置の時間変化を表している。すなわち、図１０（i）ではインク（黒く塗りつぶされた部分）が吐出口まで充填されている。図１０（ii）ではインク発泡の圧力によりインクの気液界面４２が発熱抵抗体２１から２つの電極１２２、２２２上を通って供給口１２の方向へ後退する。図１０（iii）では気液界面４２が逆に前進を始めて第１の電極１２２上に差し掛かり、図１０（iv）で第１の電極１２２を通過し終わる。図１０（v）では気液界面４２が第２の電極２２２上に差し掛かり、図１０（iv）で第２の電極２２２を通過し終わる。
【００４５】
本実施例では、図１１で示すようなタイムチャートに従って液体吐出ヘッドを駆動する方法をとる。ここで、Ｅhは発熱抵抗体２１に印加される電位、Ｅw1は第１の電極１２２に印加される電位、Ｅw2は第２の電極２２２に印加される電位、ｔは時刻である。図１１のタイムチャートに（i）〜（vi）と記した時刻における流路３３部分の状態は図１０（i）〜（vi）に対応する。すなわち、時刻（i）ではインクが吐出口まで充填されている。ここで本実施例では、インクを発泡させるために発熱抵抗体２１にパルス状の電位５１を印加する。すると、インク発泡の圧力によりインクの気液界面４２が発熱抵抗体２１から電極１２２、２２２上を通って供給口１２の方向へ後退する。それが逆に前進を始めて第１の電極１２２上に差し掛かる時刻（iii）の少し前に合わせて、第１の電極１２２に第１の電位５２（ここではＥw1＝１００Ｖとする）が印加される。これにより、エレクトロウェッティングの効果で気液界面４２の前方への速度が速まる。その後、前進する気液界面４２が第１の電極１２２上を通過し終わる時刻（iv）を経過した後に第１の電極１２２の電位がアース電位に戻される。次に、気液界面４２が第２の電極２２２上に差し掛かる時刻（v）の少し前に合わせて、第２の電極２２２に第１の電位５２（ここではＥw2＝１００Ｖとする）が印加される。これにより、エレクトロウェッティングの効果で気液界面４２の前方への速度が速まる。その後、前進する気液界面４２が第２の電極２２２上を通過し終わる時刻（vi）を経過した後に第２の電極２２２の電位がアース電位に戻される。
【００４６】
このように、インクの気液界面４２が２つの電極１２２、２２２のいずれかの上を通過している期間のみ当該電極に電位を印加することで、気液界面４２が通過している間の電位が印加された電極１２２、２２２の露出する面積を小さく抑えることができた。これにより異物がオリフィスプレート３１表面の吐出口３２周囲に引き寄せられる量を抑えることができた。
【００４７】
なお、本実施例では電極は各流路に２つずつ設置したがより多くても良く、それぞれ気液界面４２が差し掛かるタイミングで電位を印加し、通過後にアース電位に戻していけばよい。
【００４８】
（実施例７）
本実施例においては、実施例６の記録ヘッドと同じものが用いられている。しかし、電極用駆動回路２５に、第１の電極１２２および第２の電極２２２に接続する配線に流れる電流値Ｉw1およびＩw2を監視する機能が付与されている。
【００４９】
本実施例では、図１２のタイムチャートからわかるように、発熱抵抗体２１にインクを発泡させるための駆動パルス５１の終了後に、異物をさほど引き寄せない程度に弱い第２の電位５３（ここではＥw1＝１０Ｖとする）が第１の電極１２２に印加されている。電位のかかった第１の電極１２２上に電解質であるインクが来ると、コンデンサーのように電極用絶縁膜２９を挟んで電荷が引き寄せ合う。このとき、第１の電極１２２に接続する配線の電流Ｉw1の増加５５が検知され、気液界面４２が第１の電極１２２上に差し掛かったことがわかる。この時（時刻（iii））に、第１の電極１２２の電位が第１の電位５２（ここではＥw1＝１００Ｖとする）まで上げられる。これと同時に、第２の電極２２２に弱い第２の電位５３が印加される。次に気液界面４２が第１の電極１２２上を通過し、第２の電極２２２上に差し掛かったことを、電流Ｉw2が上がり始めたことから検出し、第２の電極２２２の電位が第１の電位５２まで上げられると同時に、第１の電極１２２の電位がアース電位に戻される。これにより、ヘッドの昇温や隣接する流路の吐出の影響を受けても最適な電位印加のタイミングを検出して駆動でき、効果的に異物の引き寄せを抑えながらリフィル時間の短縮を行うことができる。
【００５０】
なお、本実施例では電極は各流路に２つずつ設置したがより多くても良く、気液界面４２が前進する局面において、それぞれの電極への電流の上昇を検出した時、電位を印加し、その遠い側の電極の電位をアース電位に戻していけばよい。
【００５１】
（実施例８）
図１３は本発明の液体吐出ヘッドの実施例８の流路３３部分を拡大した図で、図１３（ａ）はその平面透過図、図１３（ｂ）はその断面図である。
【００５２】
本例の構造としては、図１３（ｂ）に示されているように、電極が基板１１上に２個、オリフィスプレート３１上に２個それぞれ設置されている。電極のサイズはそれぞれ１５ｕｍ×３０ｕｍ程度である。電極の平面投影位置は、基板１１上のものとオリフィスプレート３１上のものとが半ピッチ分ずれており、発熱抵抗体２１から最も遠い電極は基板１１上の電極で第１の電極３２２とする。発熱抵抗体２１から２番目に遠い電極はオリフィスプレート３１上の電極で第２の電極４２２とする。同様にして第３の電極５２２、および第４の電極６２２が定義される。
【００５３】
電極の材質は基板１１上のものはアルミニウム、オリフィスプレート３１のものはダイヤモンドライクカーボンを採用した。成膜はそれぞれＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）スパッタおよびＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スパッタによって行われた。
【００５４】
電極用絶縁膜２９は基板１１上には窒化シリコンを、オリフィスプレート３１側には酸化シリコンが用いられた。
【００５５】
図１４は図１３（ｂ）で示されているような流路３３部分におけるインクの気液界面４２の位置の時間変化を表している。すなわち、図１４（i）ではインク（黒く塗りつぶされた部分）が吐出口まで充填されている。図１４（ii）ではインク発泡の圧力によりインクの気液界面４２が発熱抵抗体２１から４つの電極３２２、４２２、５２２、６２２上を通って供給口１２の方向へ後退する。図１４（iii）では気液界面４２が逆に前進を始めて第１の電極３２２上に差し掛かり、図１４（iv）、（v）、（vi）では気液界面４２がさらに前進して、それぞれ第２の電極４２２、第３の電極５２２、第４の電極６２２上に差し掛かる。そして、図１４（vii）においてすべての電極を通過し終わる。
【００５６】
本実施例では、図１５で示すようなタイムチャートに従って液体吐出ヘッドを駆動する方法をとる。ここで、Ｅhは発熱抵抗体２１に印加される電位、Ｅw1、Ｅw2、Ｅw3、Ｅw4はそれぞれ第１、第２、第３、第４の電極３２２、４２２、５２２、６２２に印加される電位、ｔは時刻である。図１５のタイムチャートに（i）〜（vii）と記した時刻における流路３３部分の状態は図１４（i）〜（vii）に対応する。すなわち、時刻（i）ではインクが吐出口まで充填されている。ここで本実施例では、インクを発泡させるために発熱抵抗体２１にパルス状の電位５１を印加する。すると、インク発泡の圧力によりインクの気液界面４２が発熱抵抗体２１から電極３２２、４２２、５２２、６２２上を通って供給口１２の方向へ後退する。それが逆に前進を始めて第１の電極３２２上に差し掛かる時刻（iii）に、第１の電極３２２に第１の電位５２（ここではＥw1＝１００Ｖとする）が印
加される。これにより、エレクトロウェッティングの効果で気液界面４２の前方への速度が速まる。その後、気液界面４２が第２の電極４２２上に差し掛かる時刻（iv）に、第２の電極４２２に第１の電位５２が印加されると同時に第１の電極３２２の電位をアース電位に戻される。このように、発熱抵抗体２１から遠い側から、基板１１上にある電極、オリフィスプレート３１にある電極と交互に電位が印加されていくことになる。このとき気液界面４２が差し掛かった電極への電位印加は、対向する一つ遠い側の電極をアース電位に戻してから行われる。
【００５７】
これはインク液が完全に電極を覆いきっていないときに電位を印加するとお互いの電界から、同じ極性の場合は斥力が、異なる極性の場合は引力が生じ、オリフィスプレートや流路壁の疲労破壊が生じることが懸念されるためである。
【００５８】
基板１１、オリフィスプレート３１いずれか片方の面のみに電極を複数並べた場合は、その間隔があいた部分はエレクトロウェッティングの効果が途切れることになる。しかし、このように電極を両面に複数交互に半ピッチずつずらして配置して交互に駆動させることにより、この問題は改善することができる。
【００５９】
（実施例９）
本実施例においては、実施例８の記録ヘッドと同じものが用いられている。しかし、電極用駆動回路２５に、第１、第２、第３、第４の電極３２２、４２２、５２２，６２２に接続する配線に流れる電流値Ｉw1、Ｉw2、Ｉw3、Ｉw4を監視する機能が付与されている。
【００６０】
本実施例では、図１６のタイムチャートからわかるように、発熱抵抗体２１にインクを発泡させるための駆動パルス５１の終了後に、異物をさほど引き寄せない程度に弱い第２の電位５３（ここではＥw1＝１０Ｖとする）が第１の電極３２２に印加されている。電位のかかった第１の電極１２２上に電解質であるインクが来ると、コンデンサーのように電極用絶縁膜２９を挟んで電荷が引き寄せ合う。このとき、第１の電極３２２に接続する配線の電流Ｉw1の増加５５が検知され、気液界面４２が第１の電極３２２上に差し掛かったことがわかる。この時（時刻（iii））に、第１の電極３２２の電位が第１の電位５２（ここではＥw1＝１００Ｖとする）まで上げられる。これと同時に、第２の電極４２２に弱い第２の電位５３が印加される。次に気液界面４２が第２の電極４２２上に差し掛かったことを、電流Ｉw2が上がり始めたことから検出し、第２の電極４２２の電位が第１の電位５２まで上げられると同時に、第１の電極３２２の電位がアース電位に戻される。以上のように気液界面４２が電極上に差し掛かったことを電流値の上昇から検知し、電位の印加と同時に、ひとつ遠い側の対向する電極をアース電位に戻していった。
【００６１】
これにより、ヘッドの昇温や隣接する流路の吐出の影響を受けても最適な電位印加のタイミングを検出しながら駆動でき、オリフィスプレートと流路壁の疲労破壊を避けながらリフィル時間の短縮を効果的に行うことができる。
【符号の説明】
【００６２】
１１  基板
２１  発熱抵抗体
２２  電極
３１  オリフィスプレート
４２  インクの気液界面
【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１】
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