【事件の表示】
　特許第３１５９１８８号「インクジェット記録ヘッドの駆動方法」の請求項１ないし７に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３１５９１８８号の請求項１ないし７に係る特許を取り消す。
【理　由】
１．手続の経緯
　特許第３１５９１８８号の請求項１乃至７に係る発明は、平成１０年１０月２０日に特許出願され、平成１３年２月１６日にその特許権の設定登録がされ、その後、異議申立人　東芝テック株式会社、佐藤佳子、宮城真智子、及び佐藤正により、特許異議の申立てがなされ、取消しの理由が通知され、その指定期間内である平成１４年８月１９日に訂正請求（後日取下げ）がされた後、異議申立人に対し審尋がなされ、訂正拒絶理由が通知され、平成１６年１月１３日に意見書が提出された後、再度の取消しの理由が通知され、その指定期間内である平成１６年５月１７日に訂正請求がされた後、異議申立人に対し審尋がなされ、回答書の提出があったものである。
　
２．訂正の適否についての判断
　ア．特許権者が求めている訂正の内容は、次のとおりである。
　訂正事項ａ：特許請求の範囲の欄の請求項１を、
　「【請求項１】電気機械変換器に駆動電圧を印加し、当該電気機械変換器を変形させて、インクが充填された圧力発生室内に圧力変化を生じさせることで、前記圧力発生室に連通されるノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動方法であって、
　前記駆動電圧の電圧波形を、
　前記圧力発生室の体積を増加させる方向に、電圧を印加する第１の電圧変化プロセスと、
　次いで、前記圧力発生室の体積を減少させる方向に、電圧を印加する第２の電圧変化プロセスと、
　前記圧力発生室の体積を再び増加させる方向に、電圧を印加する第３の電圧変化プロセスとを少なくとも有して構成すると共に、
　前記第２、第３の電圧変化プロセスにおける電圧変化時間ｔ２，ｔ３を、前記圧力発生室内に発生する圧力波の固有周期Ｔcに対して、
　　０＜ｔ２＜Ｔｃ／２
　　０＜ｔ３＜Ｔｃ／２
の長さに設定したことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの駆動方法。」から、
　「【請求項１】電気機械変換器に駆動電圧を印加し、当該電気機械変換器を変形させて、インクが充填された圧力発生室内に圧力変化を生じさせることで、前記圧力発生室に連通されるノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動方法であって、
　前記駆動電圧の電圧波形を、
　前記圧力発生室の体積を増加させる方向に、電圧を印加する第１の電圧変化プロセスと、
　次いで、前記圧力発生室の体積を減少させる方向に、電圧を印加する第２の電圧変化プロセスと、
　前記圧力発生室の体積を再び増加させる方向に、電圧を印加する第３の電圧変化プロセスとを少なくとも有して構成すると共に、
　前記第２、第３の電圧変化プロセスにおける
電圧変化量を一致させると共に、
一致させかつ
　　０＜ｔ２＜Ｔｃ／２
　　０＜ｔ３＜Ｔｃ／２
の長さに設定したことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの駆動方法。」に訂正する。
　訂正事項ｂ：明細書第８頁、段落番号【００１５】の記載を次のとおり訂正する。
　「【００１５】【課題を解決するための手段】
　上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、電気機械変換器に駆動電圧を印加し、当該電気機械変換器を変形させて、インクが充填された圧力発生室内に圧力変化を生じさせることで、上記圧力発生室に連通されるノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動方法に係り、上記駆動電圧の電圧波形を、上記圧力発生室の体積を増加させる方向に、電圧を印加する第１の電圧変化プロセスと、次いで、上記圧力発生室の体積を減少させる方向に、電圧を印加する第２の電圧変化プロセスと、上記圧力発生室の体積を再び増加させる方向に、電圧を印加する第３の電圧変化プロセスとを少なくとも有して構成すると共に、上記第２、第３の電圧変化プロセスにおける
電圧変化量を一致させると共に、
一致させかつ
　　０＜ｔ２＜Ｔｃ／２
　　０＜ｔ３＜Ｔｃ／２
の長さに設定したことを特徴としている。」
　
　イ．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　訂正事項ａは、願書に添付した明細書の段落【００４２】、【００４３】、【００５６】の記載に基づいて、第２、第３の電圧変化プロセスにおける電圧変化量および電圧変化時間を一致させるものに技術的に限定するものであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とするものである。
　また、訂正事項ｂは、訂正事項ａに伴い、発明の詳細な説明の記載を、請求項１の記載との整合を図るべく訂正するものであり、明瞭でない記載の釈明に相当する。
　そして、上記訂正は、いずれも新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　
　ウ．むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項において準用する第１２６条第２，３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議申立てについて
　ア．本件発明
　上記２．で示したように上記訂正が認められるから、本件の請求項１ないし請求項７に係る発明は、上記訂正請求に係る訂正明細書の請求項１ないし７に記載された事項により特定される次のとおりのものである。
　「【請求項１】電気機械変換器に駆動電圧を印加し、当該電気機械変換器を変形させて、インクが充填された圧力発生室内に圧力変化を生じさせることで、前記圧力発生室に連通されるノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動方法であって、
　前記駆動電圧の電圧波形を、
　前記圧力発生室の体積を増加させる方向に、電圧を印加する第１の電圧変化プロセスと、
　次いで、前記圧力発生室の体積を減少させる方向に、電圧を印加する第２の電圧変化プロセスと、
　前記圧力発生室の体積を再び増加させる方向に、電圧を印加する第３の電圧変化プロセスとを少なくとも有して構成すると共に、
　前記第２、第３の電圧変化プロセスにおける電圧変化量を一致させると共に、電圧変化時間ｔ２，ｔ３を、一致させかつ前記圧力発生室内に発生する圧力波の固有周期Ｔcに対して、
　　０＜ｔ２＜Ｔｃ／２
　　０＜ｔ３＜Ｔｃ／２
の長さに設定したことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
　【請求項２】前記第３の電圧変化プロセスの開始時刻を、前記第２の電圧変化プロセスの終了時刻と一致させたことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
　【請求項３】前記駆動電圧の電圧波形に、前記第１の電圧変化プロセス、前記第２の電圧変化プロセス及び前記第３の電圧変化プロセスに次いで、前記圧力発生室の体積を減少させる方向に、電圧を印加する第４の電圧変化プロセスを含ませることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
　【請求項４】前記第４の電圧変化プロセスにおける電圧変化時間ｔ４を、前記圧力発生室内に発生する圧力波の固有周期Ｔｃに対し、０＜ｔ４＜Ｔｃ／２の長さに設定したことを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
　【請求項５】前記第２の電圧変化プロセスの開始時刻から、前記第４の電圧変化プロセスの開始時刻までの時間間隔を、前記圧力発生室内に発生する圧力波の固有周期Ｔｃに対して、略１／２の長さに設定したことを特徴とする請求項３又は４記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
　【請求項６】前記電気機械変換器が圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
　【請求項７】開口径が２０〜４０μｍの前記ノズルを備えるインクジェット記録ヘッドを駆動して、滴径５〜２５μｍのインク滴を吐出させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法。」（以下、それぞれ「本件発明１」ないし「本件発明７」という。）
　
　イ．引用例等
　当審が通知した取消しの理由に引用された引用例：特願平１０−２５１０９８号出願（特許法第４１条第３項の規定により、本願の出願日前の平成１０年４月３日に出願された特願平１０−９１７９２号、及び平成１０年９月４日に出願された特願平１０−２５１０９８号を基礎出願とする国内優先出願である特願平１１−９０２８３号が、本願の出願後に特開２０００−１４１６４２号公報として出願公開されたことにより、特許法第２９条の２本文の規定を適用する。）の願書に最初に添付した明細書及び図面（以下「先願明細書等」という。）には、下記の事項が記載されている。
　
　ａ．「【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部に振動板を介して圧電素子を形成して、圧電素子の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドの駆動方法及びインクジェット式記録装置に関する。」（段落【０００１】）。
　ｂ．「そして、このような構成を有するインクジェット式記録ヘッド１０８では、充電されることにより圧電素子１８は下に凸にたわみ変形して圧力発生室２が収縮する。この収縮に伴って圧力発生室２におけるインク圧力が高くなる。一方、放電することにより圧電素子１８のたわみ変形が引き戻され、収縮した圧力発生室２が膨張する。この膨張に伴ってリザーバ１１のインクがインク供給口９を通って圧力発生室３１内に流入する。このように、圧電素子１８を充放電させることにより圧力発生室２の容積が変化するので、各圧電素子１８に対して充放電を制御することにより、所望のノズル開口１３から所望の大きさのインク滴を吐出させることができる。」（段落【００８６】）。
　ｃ．「図４（ｂ）に詳細を示す駆動信号（ＣＯＭｏｕｔ）の波形の一例は、より少ないインク滴を吐出させるのに適した駆動波形である。この駆動信号は、下電極４と上電極６との間の電圧を、印字状態に入る前に０Ｖから第２中間電圧ＶＭ２、例えば、１５Ｖ程度にゆっくり立ち上げて維持して電界を印加して、圧力発生室２が最も収縮した状態と最も膨張した状態の略中間を保持する第１のホールド工程ａを有する。なお、この駆動信号は、この第２中間電圧ＶＭ２から始まり、後述するように印字中、必要に応じて所定の電圧を印加し、印字終了後に第２中間電圧ＶＭ２から０Ｖに電圧を下げる。」（段落【００９４】）。
　ｄ．「次に、駆動波形は、両電極間の電圧を最高電圧ＶＨ、例えば、３０Ｖ程度に上げる準備の収縮工程ｂを経て、圧力発生室２が最も収縮した状態を保持する第２のホールド工程ｃを有する。」（段落【００９５】）。
　ｅ．「次いで、駆動波形は、両電極間の電圧を最低電圧ＶＬに下げて、ノズル開口１３のメニスカスを圧力発生室２側に最大限引き込むインク吐出の準備の膨張工程ｄを有する。続いて、この状態を保持してインク滴の吐出のタイミングを図る第３のホールド工程ｅと、両電極間の電圧を第１中間電圧ＶＭ１、例えば２５Ｖ程度に上げて、圧力発生室２を収縮させ、インク滴を吐出させる第１の収縮工程ｆとを有する。ここで、第１中間電圧ＶＭ１は、第２中間電圧ＶＭ２と最高電圧ＶＨの間の電圧である。」（段落【００９６】）。
　ｆ．「そして、駆動波形は、この第１の収縮工程ｆの直後に第４のホールド工程ｇを略零として、第１の膨張工程ｈを有する。この第１の膨張工程ｈは、第１の収縮工程ｆでメニスカスがもりあがり、インク滴先端の形状が形成され始める時点で行われる。これにより、第１の収縮工程ｆによって吐出しようとしていたインク滴の外縁部１０１ｂは、第２の膨張工程ｈに引き込まれ、中心部１０１ａだけが第２の膨張工程ｈに引き込まれることなく吐出することになり、結果的に、径がノズル径よりも小さいインク滴を、時間の経過に伴って図３（ａ１）〜（ａ３）に示すように、吐出させることができる。」（段落【００９７】）。
　ｇ．「ここで、第１の膨張工程ｈを実行する駆動信号の印加のタイミングは、第４のホールド工程ｇの時間で決定されるが、第１の収縮工程ｆで、インク滴の吐出準備、すなわち、図５（ａ１）に示すように、ノズル開口１３から突出しようとするインク滴２０１がメニスカスに形成し始め、その先端が現れてから、図５（ｂ）のように、インク滴２０２がメニスカスから長く延びている段階で、ノズル表面近傍２０２ａの吐出速度の平均が略零になるまでの間に印加すれば、インク滴を小さくする効果が得られる。好適には、第４のホールド工程ｇの時間を３マイクロ秒以下、さらに好適には略零とする。」（段落【００９９】）。
　ｈ．「また、このように小さなインク滴を吐出するための条件は、第１の収縮工程ｆの収縮速度及び変化量と、第１の膨張工程ｈの膨張速度及び変化量とに関係する。第１の収縮工程ｆの収縮時間は、圧力発生室２のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２以下、第１の膨張工程ｈの膨張時間は、圧力発生室２のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／４以下で行うと効果が大きく、できるだけ急峻に行うのが好ましい。また、第１の収縮工程ｆの速度より第１の膨張工程ｈの速度の方が大きい方が好ましい。第１の膨張工程ｈの変化量は、第１の収縮工程ｆの変化量と同等又は小さくすればよい。このため、第１の膨張工程では、両電極間の電圧を、第２中間電圧ＶＭ２と最低電圧ＶＬの間の第３中間電圧ＶＭ３、例えば５Ｖ程度に下げて、圧力発生室２を膨張させる。」（段落【０１００】）。
　ｉ．「さらに、駆動波形は、第１の膨張工程ｈの後に、第５のホールド工程ｉを略零として、第１の収縮工程ｆより変化量の小さい第２の収縮工程ｊを有する。本実施形態では、これにより、インク滴吐出後のメニスカスの大きな引き込みを防止し、これに続く振動を減衰している。第２の収縮工程ｊの収縮時間は、圧力発生室２のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／３以下で行うと効果が大きい。また、第１の収縮工程ｆが開始されてから第２の収縮工程ｊが開始されるまでの時間は、前記圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃ以下であるのが好ましく、さらに好ましくは１／４から３／４の間である。」（段落【０１０１】）。
　ｊ．「このような構造のインクジェット式記録ヘッドの一例を図１２に示す。図１２のインクジェット式記録ヘッドは、図１１の圧電素子２８の代わりに圧電素子２８Ａを有する以外は同様な構造を有する。圧電素子２８Ａは、圧電体材料２９Ａの中に電極形成材料３０Ａ及び３１Ａを交互に縦に配置して積層したものである。従って、両電極型性材料３０Ａ及び３１Ａに電圧を印加すると圧電素子２８Ａが収縮して圧力発生室２２が膨張し、この状態から電圧の印加を解除すると圧力発生室２２が収縮し、ノズル開口２３からインク滴を吐出させることができる。上述した駆動方法の収縮及び膨張の際の電圧の印加及び解除を逆に行うことにより、同様な駆動方法を実施できる。」（段落【０１２７】）。
　ｋ．「ノズル開口及びリザーバに連通する圧力発生室に付設された圧電素子を駆動することにより前記圧力発生室を膨張又は収縮させて前記ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドの駆動方法において、前記圧力発生室を収縮させて前記ノズル開口からインクを吐出させる第１の収縮工程と、吐出されたインクの後端部の前記ノズル開口近傍での速度が略零になるまでに前記圧力発生室を膨張させる第１の膨張工程と、この第１の膨張工程の反動によるメニスカスの後退を低減するように前記圧力発生室を収縮させる第２の収縮工程とを具備するインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。」（【請求項１】）。
　ｌ．「請求項１又は２において、前記第１の収縮工程の前に、前記圧力発生室を膨張させてインク吐出の準備を行う準備工程を具備することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。」（【請求項３】）。
　ｍ．「請求項１〜４の何れかにおいて、前記第１の収縮工程が開始されてから前記第２の収縮工程が開始されるまでの期間が、前記圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃ以下であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。」（【請求項５】）。
　ｎ．「請求項５において、前記第１の収縮工程が開始されてから前記第２の収縮工程が開始されるまでの時間が、前記圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／４から３／４の間であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。」（【請求項６】）。
　ｏ．「請求項１〜６の何れかにおいて、前記第１の収縮工程での駆動信号の印加時間、前記第１の膨張工程での駆動信号の印加時間及び前記第２の収縮工程での駆動信号の印加時間が、それぞれ前記圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２以下であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。」（【請求項７】）。
　ｐ．「請求項７又は８において、前記第１の膨張工程での駆動信号の印加時間が、前記圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／４以下であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。」（【請求項９】）。
　ｑ．図４（ｂ）には、駆動信号の波形が示されている。
　
　一方、平成１０年４月３日に出願された特願平１０−９１７９２号、及び平成１０年９月４日に出願された特願平１０−２５１０９８号を基礎出願とする国内優先出願である特願平１１−９０２８３号の願書に最初に添付した明細書及び図面には、上記の記載それぞれに対応するものとして、下記の事項が記載されている（尚、記載事項は、特開２０００−１４１６４２号公報による。）。
　
　（ａ）．「【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板の表面の圧電体層を形成して、圧電体層の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドの駆動方法に関する。」（段落【０００１】）。
　（ｂ）．「そして、このような構成を有するインクジェット式記録ヘッド１０８では、充電されることにより圧電素子１８は下に凸にたわみ変形して圧力発生室２が収縮する。この収縮に伴って圧力発生室２におけるインク圧力が高くなる。一方、放電することにより圧電素子１８のたわみ変形が引き戻され、収縮した圧力発生室２が膨張する。この膨張に伴ってリザーバ１１のインクがインク供給口９を通って圧力発生室３１内に流入する。このように、圧電素子１８を充放電させることにより圧力発生室２の容積が変化するので、各圧電素子１８に対して充放電を制御することにより、所望のノズル開口１３から所望の大きさのインク滴を吐出させることができる。」（段落【００８４】）。
　（ｃ）．「図９に示すように、実施形態３の駆動信号の波形の一例は、実施形態１と同様、より少ないインク滴を吐出させるのに適した駆動波形であり、第１のホールド工程ａの前に、さらに、準備のホールド工程ａ０と準備の収縮工程ｄ０とを有する。詳しく説明すると、本実施形態の駆動信号は、下電極４と上電極６との間の電圧を、印字状態に入る前に０Ｖから第２中間電圧ＶＭ２、例えば、１５Ｖ程度にゆっくり立ち上げて維持して電界を印加して、圧力発生室２が最も収縮した状態と最も膨張した状態の略中間を保持する準備のホールド工程ａ０を有する。なお、この駆動信号は、この第２中間電圧ＶＭ２から始まり、後述するように印字中、必要に応じて所定の電圧を印加し、印字終了後に第２中間電圧ＶＭ２から０Ｖに電圧を下げる。」（段落【０１０６】）。
　（ｄ）．「次に、駆動波形は、両電極間の電圧を最高電圧ＶＨ、例えば、３０Ｖ程度に上げる準備の収縮工程ｄ０を経て、圧力発生室２が最も収縮した状態を保持する第１のホールド工程ａを有する。」（段落【０１０７】）。
　（ｅ）．「次いで、駆動波形は、両電極間の電圧を最低電圧ＶＬに下げて、ノズル開口１３のメニスカスを圧力発生室２側に最大限引き込むインク吐出の準備の膨張工程ｂを有する。続いて、この状態を保持してインク滴の吐出のタイミングを図る第２のホールド工程ｃと、両電極間の電圧を第１中間電圧ＶＭ１、例えば２５Ｖ程度に上げて、圧力発生室２を収縮させ、インク滴を吐出させる第１の収縮工程ｄ１とを有する。ここで、第１中間電圧ＶＭ１は、第２中間電圧ＶＭ２と最高電圧ＶＨの間の電圧である。」（段落【０１０８】）。
　（ｆ）．「そして、駆動波形は、その後、実施形態１と同様に、この第１の収縮工程ｄ１の直後に第３のホールド工程ｅを略零として、第１の膨張工程ｆを有する。これにより、第１の収縮工程ｄ１によってメニスカスの外縁部２０１ｂ（図５参照）は、第２の膨張工程ｈにより引き込まれ、中心部２０１ａだけが第２の膨張工程ｈに引き込まれることなくインク滴として吐出することになり、結果的に、径がノズル径よりも小さいインク滴を吐出させることができる。」（段落【０１０９】）。
　（ｇ）．「ここで、第３のホールド工程ｅの期間Ｔ２は、ヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２以下とすることが望ましい。具体的には、第３のホールド工程ｅの時間を３マイクロ秒以下、さらに好適には１マイクロ秒以下、すなわち、略零とする。これより安定して微小ドットを吐出することができる。」（段落【００９７】）。
　（ｈ）．「また、このように小さな体積のインク滴を吐出するための条件は、吐出されるインク滴の体積を微小化可能なタイミングで第１の膨張工程ｆを実行し、この第１の膨張工程ｆでの膨張期間Ｔ１をヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／４以下とすることが好ましい。」（段落【００９６】）。
　「また、このように小さな体積のインク滴を吐出するための条件は、第１の収縮工程ｄの収縮速度及び変化量と、第１の膨張工程ｆの膨張速度及び変化量とに関係する。第１の収縮工程ｄの速度より第１の膨張工程ｆの速度の方が大きい方が好ましい。第１の膨張工程ｆの変化量は、第１の収縮工程ｄの変化量と同等又は小さくすればよい。」（段落【００９８】）。
　（ｉ）．「さらに、本実施形態の駆動波形は、第１の膨張工程ｆの後に、第４のホールド工程ｇを略零として、第１の収縮工程ｄ１より変化量の小さい第２の収縮工程ｈを有する。本実施形態では、これにより、インク滴吐出後のメニスカスの大きな引き込みを防止し、これに続く振動を減衰している。第２の収縮工程ｈの収縮期間Ｔ３は、圧力発生室２のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／３以下で行うと効果が大きい。また、第１の収縮工程ｄ１が開始されてから第２の収縮工程ｈが開始されるまでの期間は、前記圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃ以下であるのが好ましく、さらに好ましくは１／４から３／４の間である。」（段落【０１１１】）。
　（ｊ）．「このように構成されたインクジェット式記録ヘッドは、圧電素子２８の電極形成材料３０及び３１に電圧が印加されると、圧電素子２８がノズルプレート２４側に伸張するから、弾性板２５が変位し、圧力発生室２２の容積が圧縮される。従って、例えば、予め電圧を除去した状態から電圧を３０Ｖ程度印加し、圧電素子２８を収縮させてインクをリザーバ２７からインク供給口２６を介して圧力発生室２２に流れ込ませることができる。また、その後、電圧を印加することにより、圧電素子２８を伸張させて弾性板２５により圧力発生室２２を収縮させ、ノズル開口２３からインク滴を吐出させることができる。」（段落【０１３３】）。
　（ｋ）．「ノズル開口及びリザーバに連通する圧力発生室に付設された圧電素子を駆動することにより前記圧力発生室を膨張又は収縮させて前記ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドの駆動方法において、前記圧力発生室を収縮させて収縮状態として前記ノズル開口からインクを吐出させる第１の収縮工程と、吐出されたインクの後端部の前記ノズル開口近傍での速度が略零になるまでに前記圧力発生室を膨張させる第１の膨張工程と、この後のメニスカスの後退を低減するように前記圧力発生室を収縮させる第２の収縮工程とを具備するインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。」（【請求項１２】）。
　（ｌ）「請求項１２〜１８の何れかにおいて、前記第１の収縮工程の前に、前記圧力発生室を膨張させてインク吐出の準備を行う準備工程を具備することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。」（【請求項１９】）。
　（ｎ）．「請求項１２〜２１の何れかにおいて、前記第１の収縮工程が開始されてから前記第２の収縮工程が開始されるまでの期間が、前記圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／４から３／４の間であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。」（【請求項２２】）。
　（ｏ）．「請求項１２〜２２の何れかにおいて、前記第１の収縮工程での収縮期間及び前記第２の収縮工程での収縮期間が、それぞれ前記圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２以下であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。」（【請求項２３】）。
　（ｐ）．「請求項１２又は１３において、前記第１の膨張工程での膨張期間が、前記圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／４以下であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。」（【請求項１４】）。
　（ｑ）．図９には、駆動信号の波形が示されている。
　
　ウ．対比・判断
　（１）本件発明１について
　上記記載ａ〜ｑ、及び（ａ）〜（ｑ）からみて、平成１０年４月３日に出願された特願平１０−９１７９２号、及び平成１０年９月４日に出願された特願平１０−２５１０９８号を基礎出願とする国内優先出願である特願平１１−９０２８３号の願書に最初に添付した明細書又は図面に記載された発明のうち、当該優先権の基礎とされた特願平１０−２５１０９８号の願書に最初に添付した明細書又は図面に記載された発明である、インクジェット式記録ヘッドの駆動方法は、先願明細書等の上記記載ｃ〜ｇ、ｏからみて、圧力発生室２が最も収縮した状態と最も膨張した状態の略中間を保持する第１のホールド工程ａ、準備の収縮工程ｂ、圧力発生室２が最も収縮した状態を保持する第２のホールド工程ｃ、ノズル開口１３のメニスカスを圧力発生室２側に最大限引き込むインク吐出の準備の膨張工程ｄ、第３のホールド工程ｅ、圧力発生室２を収縮させ、インク滴を吐出させる第１の収縮工程ｆ、第４のホールド工程ｇ、第１の膨張工程ｈを順番に実行し、径がノズル径よりも小さいインク滴を、時間の経過に伴って吐出させることができるものである。
　また、先願明細書等の上記記載ｉからみて、第１の膨張工程ｈの後に第５のホールド工程ｉ、第２の収縮工程ｊを設けることができる旨も記載されている。
　
　そうすると、先願明細書等の上記記載ａ〜ｑを含む明細書及び図面によると、先願明細書等には、下記の発明が記載されている。
　「圧電素子１８に駆動電圧を印加し、当該圧電素子１８を変形させて、インクが充填された圧力発生室２内に圧力変化を生じさせることで、前記圧力発生室２に連通されるノズル開口１３からノズル径より小さなインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動方法であって、
　ノズル開口１３のメニスカスを圧力発生室２側に最大限引き込む準備の膨張工程ｄと、
　次いで、インク滴を吐出させるために再び圧力発生室２を収縮させる第１の収縮工程ｆと、
　圧力発生室２を膨張させる第１の膨張工程ｈと、
を少なくとも有して構成すると共に、
　前記第１の収縮工程ｆおよび第１の膨張工程ｈにおける電圧変化量を一致させると共に、前記第１の収縮工程ｆでの収縮期間が前記圧力発生室２内に発生するヘルムホルツ駆動周期Ｔｃの１／２以下、及び第１の膨張工程ｈでの膨張期間が前記圧力発生室２内に発生するヘルムホルツ駆動周期Ｔｃの１／４以下、
　の長さに設定したことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。」（以下、「先願発明」という。）
　
　そこで、本件発明１と先願発明とを対比する。
　先願発明の「圧電素子１８」、「圧力発生室２」、「ヘルムホルツ駆動周期Ｔｃ」、「インクジェット記録ヘッドの駆動方法」は、それぞれ本件発明の「電気機械変換器」、「圧力発生室」、「圧力発生室内に発生する圧力波の固有周期Ｔｃ」、「インクジェット記録ヘッドの駆動方法」に相当する。
　先願発明の「ノズル開口１３のメニスカスを圧力発生室２側に最大限引き込む準備の膨張工程ｂ」の「膨張」という事象は、本件発明１の「圧力発生室の体積を増加させる方向に、電圧を印加する第１の電圧変化プロセス」における「増加」という事象に相当する。また、この膨張工程を引き起こす駆動波形は、圧電素子１８（電気機械変換器）に印加される電圧波形に他ならないから、結局、先願発明の「ノズル開口１３のメニスカスを圧力発生室２側に最大限引き込む準備の膨張工程ｄ」は、本件発明１の「圧力発生室の体積を増加させる方向に、電圧を印加する第１の電圧変化プロセス」に対応し、両者の差異は、工程又はプロセスを圧力発生室の事象のみで規定するか、駆動する波形も含めて規定するかだけの違いであり、両者が有する技術的意味に実質的な差異はない。
　同様に、「インク滴を吐出させるために再び圧力発生室２を収縮させる第１の収縮工程ｆ」は、本件発明１の「前記圧力発生室の体積を減少させる方向に、電圧を印加する第２の電圧変化プロセス」に対応し、「圧力発生室２を膨張させる第１の膨張工程ｈ」は「圧力発生室の体積を再び増加させる方向に、電圧を印加する第３の電圧変化プロセス」に対応する。
　してみると、先願発明の「第１の収縮工程ｆでの収縮期間」、「第１の膨張工程ｈでの膨張期間」は、それぞれ本件発明の「第２の電圧変化プロセスにおける電圧変化時間ｔ２」、「第３の電圧変化プロセスにおける電圧変化時間ｔ３」に相当する。
　
　したがって、両者は、
　「電気機械変換器に駆動電圧を印加し、当該電気機械変換器を変形させて、インクが充填された圧力発生室内に圧力変化を生じさせることで、前記圧力発生室に連通されるノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動方法であって、
　前記駆動電圧の電圧波形を、
　前記圧力発生室の体積を増加させる方向に、電圧を印加する第１の電圧変化プロセスと、
　次いで、前記圧力発生室の体積を減少させる方向に、電圧を印加する第２の電圧変化プロセスと、
　前記圧力発生室の体積を再び増加させる方向に、電圧を印加する第３の電圧変化プロセスとを少なくとも有して構成すると共に、
　前記第２、第３の電圧変化プロセスにおける電圧変化量を一致させると共に、電圧変化時間ｔ２，ｔ３を、前記圧力発生室内に発生する圧力波の固有周期Ｔcに対して、
　　０＜ｔ２＜Ｔｃ／２
　　０＜ｔ３＜Ｔｃ／４
の長さに設定したことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの駆動方法。」である点で一致し、次の点で相違する。
　相違点：第２、第３の電圧変化プロセスにおける電圧変化時間について、本件発明１では、両者を一致させるとしているのに対して、先願発明では、その点について明記されていない点。
　
　上記相違点について検討する。
　先願明細書等の上記記載ｈには、「第１の収縮工程ｆの収縮時間は、圧力発生室２のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／２以下、第１の膨張工程ｈの膨張時間は、圧力発生室２のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／４以下で行うと効果が大きく、できるだけ急峻に行うのが好ましい。また、第１の収縮工程ｆの速度より第１の膨張工程ｈの速度の方が大きい方が好ましい。」との記載があり、第１の収縮工程ｆ（第２の電圧変化プロセス）の収縮時間と、第１の膨張工程ｈ（第３の電圧変化プロセス）の膨張時間を一致させることを否定するものではない。
　してみれば、第１の収縮工程ｆ（第２の電圧変化プロセス）と、第１の膨張工程ｈ（第３の電圧変化プロセス）の電圧変化時間を一致させることは、先願明細書等に記載されているに等しい事項であるといえる。
　また、本件特許明細書においても、「第２実施例では、第２〜第４の電圧変化プロセス９３，９５，９７の電圧変化時間ｔ２，ｔ３，ｔ４を一致させているが、これに限らず、それぞれの電圧変化時間を別個に設定しても良い。」（段落【００５６】参照）とされており、第２〜第４の電圧変化プロセス９３，９５，９７の電圧変化時間については、これを一致させる構成が任意、選択的なもので、必須の構成要件である旨の記載も、これを一致せさたことによる作用効果についての記載もない。
　そうすると、仮に、上記相違点が存在するとしても、それは課題解決のための具体化手段における微差にすぎないものであり、新たな効果を奏するものではない。
　
　したがって、両者は、実質上同一であるといわざるを得ない。
　
　（２）本件発明２について
　先願明細書等の上記記載ｆの「第１の収縮工程ｆの直後に第４のホールド工程ｇを略零として、第１の膨張工程ｈを有する」ということは、本件発明２の「第３の電圧変化プロセスの開始時刻を、前記第２の電圧変化プロセスの終了時刻と一致させた」ことに他ならないから、本件発明２と先願明細書等に記載の発明は、実質同一である。
　
　（３）本件発明３について
　先願明細書等の上記記載ｇの、圧力発生室を収縮させる「第２の収縮工程ｊ」は、本件発明３の「圧力発生室の体積を減少させる方向に、電圧を印加する第４の電圧変化プロセス」に対応するから、本件発明３と先願明細書等に記載の発明は、実質同一である。
　
　（４）本件発明４について
　先願明細書等に記載の発明において、上記第２の収縮工程ｊでの駆動信号の印加時間は、圧力発生室のヘルムホルツ駆動周期Ｔｃの１／２以下（先願明細書等の上記記載ｏ参照）であるから、本件発明４と先願明細書等に記載の発明は、実質同一である。
　
　（５）本件発明５について
　先願明細書等に記載の発明において、第１の収縮工程が開始されてから第２の収縮工程が開始されるまでの時間が、圧力発生室のヘルムホルツ振動周期Ｔｃの１／４から３／４の間であり（先願明細書等の上記記載ｎ参照）、当該時間が圧力発生室内に発生する圧力波の固有周期Ｔｃに対する略１／２の長さという技術事項を含むことから、本件発明５の如く、第１の収縮工程が開始されてから第２の収縮工程が開始されるまでの時間を圧力発生室内に発生する圧力波の固有周期Ｔｃに対する略１／２の長さに設定することは、当業者が適宜なし得る単なる設計上の問題にすぎない。
　したがって、本件発明５と先願明細書等に記載の発明は、実質的に同一である。
　
　（６）本件発明６について
　上述のように、先願明細書等には、電気機械変換器が圧電アクチュエータである点が記載されているから、本件発明６と先願明細書等に記載の発明は、実質同一である。
　
　（７）本件発明７について
　本件発明７と先願明細書等に記載の発明とを対比すると、前者が、「開口径が２０〜４０μｍの前記ノズルを備えるインクジェット記録ヘッドを駆動して、滴径５〜２５μｍのインク滴を吐出させる」という構成を具備しているのに対して、後者が、そのような構成を特には具備してない点で、両者は、一応、相違する。
　
　この相違点について検討する。
　インク滴を小さく形成するためには、ノズルの開口径を小さくする必要があることは、本願出願時において周知であり、引き打ちを行うことで、ノズル径よりも小さなインク滴を吐出させるようにすることも周知（特開昭５５−１７５８９号公報、特開昭６３−７１３５５号公報、特開平４−１８９１４４号公報等参照）である。
　また、開口径が２０〜４０μｍのノズルを使用することも周知（特開平３−１７３６５５号公報、特開平５−１２４２１８号公報、特開平１０−２２６０７０号公報等参照）である。
　そして、先願明細書等の上記記載ｆには、「第１の収縮工程ｆの直後に第４のホールド工程ｇを略零として、第１の膨張工程ｈを有する。この第１の膨張工程ｈは、第１の収縮工程ｆでメニスカスがもりあがり、インク滴先端の形状が形成され始める時点で行われる。これにより、第１の収縮工程ｆによって吐出しようとしていたインク滴の外縁部１０１ｂは、第２の膨張工程ｈ（「第１の膨張工程ｈ」の誤記と認める。）に引き込まれ、中心部１０１ａだけが第２の膨張工程ｈ（「第１の膨張工程ｈ」の誤記と認める。）に引き込まれることなく吐出することになり、結果的に、径がノズル径よりも小さいインク滴を、時間の経過に伴って図３（「図５」の誤記と認める。）（ａ１）〜（ａ３）に示すように、吐出させることができる。」と記載されている。
　また、先願明細書等の上記記載ｇ、ｈによると、小さなインク滴を吐出するための条件として、第１の収縮工程ｆの収縮速度及び変化量と、第１の膨張工程ｈの膨張速度及び変化量、第４のホールド工程ｇの時間が関係する旨記載されている。
　してみると、ノズルの開口径を２０〜４０μｍとすることは、当業者が適宜設定し得る設計的事項にすぎず、滴径５〜２５μｍのインク滴を吐出させることに関しても、そのように設定されたノズルから結果的に得られたものと認められるから、同様に、当業者における設計的事項の範疇である。
　したがって、本件発明７と先願明細書等に記載の発明は、実質同一である。
　
エ．むすび
　以上のとおりであるから、本件発明１乃至７は、先願明細書等に記載された発明と同一であり、しかも、本件発明の発明者が上記先願明細書等に記載された発明を発明した者と同一であるとも、また、本願の出願時に、その出願人が上記他の出願の出願人と同一であるとも認められないので、本件発明１乃至７についての特許は、特許法第２９条の２の規定に違反してされたものである。
　したがって、本件発明１乃至７についての特許は、特許法第１１３条第２号に該当し、取り消されるべきものである。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１６年８月４日（２００４．８．４）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
インクジェット記録ヘッドの駆動方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　電気機械変換器に駆動電圧を印加し、当該電気機械変換器を変形させて、インクが充填された圧力発生室内に圧力変化を生じさせることで、前記圧力発生室に連通されるノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動方法であって、
　前記駆動電圧の電圧波形を、
　前記圧力発生室の体積を増加させる方向に、電圧を印加する第１の電圧変化プロセスと、
　次いで、前記圧力発生室の体積を減少させる方向に、電圧を印加する第２の電圧変化プロセスと、
　前記圧力発生室の体積を再び増加させる方向に、電圧を印加する第３の電圧変化プロセスと
を少なくとも有して構成すると共に、
　前記第２、第３の電圧変化プロセスにおける
電圧変化量を一致させると共に、
一致させかつ
　　０＜ｔ２＜Ｔｃ／２
　　０＜ｔ３＜Ｔｃ／２
の長さに設定したことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
　【請求項２】　前記第３の電圧変化プロセスの開始時刻を、前記第２の電圧変化プロセスの終了時刻と一致させたことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
　【請求項３】　前記駆動電圧の電圧波形に、前記第１の電圧変化プロセス、前記第２の電圧変化プロセス及び前記第３の電圧変化プロセスに次いで、前記圧力発生室の体積を減少させる方向に、電圧を印加する第４の電圧変化プロセスを含ませることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
　【請求項４】　前記第４の電圧変化プロセスにおける電圧変化時間ｔ４を、前記圧力発生室内に発生する圧力波の固有周期Ｔｃに対し、０＜ｔ４＜Ｔｃ／２の長さに設定したことを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
　【請求項５】　前記第２の電圧変化プロセスの開始時刻から、前記第４の電圧変化プロセスの開始時刻までの時間間隔を、前記圧力発生室内に発生する圧力波の固有周期Ｔｃに対して、略１／２の長さに設定したことを特徴とする請求項３又は４記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
　【請求項６】　前記電気機械変換器が圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
　【請求項７】　開口径が２０〜４０μｍの前記ノズルを備えるインクジェット記録ヘッドを駆動して、滴径５〜２５μｍのインク滴を吐出させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
この発明は、ノズルから微小なインク滴を吐出して文字や画像の記録を行うインクジェット記録ヘッドの駆動方法に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
従来から、この種の記録ヘッドの１つとして、印字情報に応じてノズルからインク滴を吐出する、いわゆるオンデマンド型インクジェット記録ヘッドが広く知られている（例えば、特公昭５３−１２１３８号公報参照）。図１５は、オンデマンド型インクジェット記録ヘッドのうち、カイザー型と呼ばれるインクジェット記録ヘッドの基本構成を概略示す断面図である。このカイザー型記録ヘッドにおいては、同図に示すように、インクの上流側で、圧力発生室９１と共通インク室９２とがインク供給孔（インク供給路）９３を介して連結され、また、インクの下流側で圧力発生室９１とノズル９４とが連結されている。また、圧力発生室９１の図中底板部が、振動板９５によって構成され、この振動板９５の裏面には、圧電アクチュエータ９６が設けられている。
　【０００３】
このような構成において、印字動作時には、印字情報に応じて圧電アクチュエータ９６を駆動して振動板９５を変位させ、これにより、圧力発生室９１の体積を急激に変化させて圧力発生室９１に圧力波を発生させる。この圧力波によって、圧力発生室内９１に充填されているインクの一部がノズル９４を通って外部に噴射され、インク滴９７となって吐出する。吐出したインク滴９８は、記録紙等の記録媒体上に着弾し、記録ドットを形成する。このような記録ドットの形成を印字情報に基づいて繰り返し行うことにより、記録媒体上に文字や画像が記録されることになる。
　【０００４】
ここで、インク滴吐出動作について、さらに言及すれば、このオンデマンド型インクジェット記録方式では、圧電アクチュエータ９６に所定の駆動電圧を印加する度に、インク滴１滴が吐出するのであるが、従来では、インク滴１滴を吐出させる際には、台形状の駆動電圧波形を、圧電アクチュエータ９６に印加することが一般に行われている。この台形状の駆動電圧波形は、図１６に示すように、圧力発生室９１を圧縮してインク滴９７を吐出させるために、圧電アクチュエータ９６への印加電圧Ｖを基準電圧から所定の高さＶ１まで直線的に増加させる第１の電圧変化プロセス５１と、所定の高さＶ１に達した印加電圧Ｖを暫時（ｔ１’時間）保持する電圧保持プロセス５２と、この後、圧縮状態の圧力発生室９１を元に戻すために、印加電圧Ｖ１を基準電圧に戻す第２の電圧変化プロセス５３とからなっている。なお、駆動電圧の増減による圧電アクチュエータの動きは、圧電アクチュエータ９６の構造や分極の向きに依存するので、上記した圧電アクチュエータの動きとは逆向きに動く圧電アクチュエータも存在するが、この逆動作の圧電アクチュエータに対しては、駆動電圧も逆向きにすれば、上記したと同様の吐出動作をするので、この明細書の「発明の詳細な説明」の欄では、以下の説明を簡単にするため、印加電圧が増加すると、圧力発生室を圧縮する向きに働き、反対に、印加電圧が減少すると、圧力発生室を膨張させる向きに働く圧電アクチュエータを代表させて説明する。
　【０００５】
ところで、この種のインクジェット記録ヘッドにおいては、インク滴９７が記録紙の上に着弾して記録ドットが形成されることによって、１画素が形成されるため、記録ドットの径が大きければ、粒状感が現れて高画質が得られない、という問題がある。そこで、粒状感の少ない滑らかな画像（高画質）を得るためのドット径条件は、経験上、４０μｍ以下であるとされ、ドット径が２５μｍ以下であれば大変好ましいと考えられている。小さなドット径を得るには、吐出するインク滴９７の径を小さくすれば良いことは明かである。インク滴径とドット径の関係は、インク滴９７の飛翔速度（滴速）、インク物性（粘度、表面張力）、記録紙種類等に依存するが、通常ドット径はインク滴径の２倍程度となる。したがって、４０μｍのドット径を得るには、インク滴径を２０μｍとしなければならず、さらに小さなドット径、例えば２５μｍ以下のドット径を得るには、インク滴径を１２．５μｍ以下にすることが必要となる。一方、理論的考察により、圧力波によって、ノズル９４からインク滴９７を吐出させる場合、吐出されるインク滴９７の体積ｑは、式（１）に示すように、▲１▼ノズル９４の開口面積Ａｎ、▲２▼インク滴９７の速度（滴速）Ｖｄ、▲３▼圧力発生室９１内の圧力波（音響的基本振動モード）の固有周期Ｔｃ等に比例することがわかっている。したがって、インク滴９７を小型化するには、その分、ノズル開口径、滴速Ｖｄ及び圧力波の固有周期Ｔｃを小さくすれば良いと考えられる。
　【０００６】
　【数１】
　　ｑ∝ＴｃＶｄＡｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
　【０００７】
そこで、まず、圧力波の固有周期Ｔｃについて論じる。圧力波の固有周期Ｔｃは、圧力発生室９１の体積を減少させることによって、あるいは圧力発生室壁の剛性を上げ、圧力発生室９１の音響容量を小さくすることによって、短くなる。しかしながら、圧力波の固有周期Ｔｃを例えば数μｓのオーダにまで極端に短くすると、リフィルの円滑性が損なわれ、この結果、吐出効率や最高駆動周波数等の面で悪影響を生じるため、実際上、圧力波の固有周期Ｔｃは、１０〜２０μｓ程度が最小限界である。次に、インク滴９７の滴速Ｖｄについて述べる。滴速Ｖｄは、インク滴９７の着弾位置精度を左右し、滴速が遅いと、インク滴９７が空気の流れの影響を受けて、インク滴９７の着弾位置精度は悪くなる。したがって、滴径を小さくすることだけを求めて、滴速Ｖｄを極端に小さくすることはできず、結局、高い画像品質を得るためには、インク滴９７の滴速Ｖｄについても、一定以上の値（通常は４〜１０ｍ／ｓ程度）が必要である。
　【０００８】
次に、ノズル開口径について述べる。上記した事情により、インクが充填された圧力発生室９１内の圧力波の固有周期Ｔｃを１０〜２０μｓ程度に、インク滴９７の滴速Ｖｄを４〜１０ｍ／ｓ程度に設定し、かつ、図１６に示す駆動電圧波形で、圧電アクチュエータ９６を駆動した場合、得られる最小インク滴径は、ノズル径９７と同等程度の大きさが限界であることが、経験上わかっている。したがって、２０μｍのインク滴径を得るには、ノズル径を２０μｍとし、２０μｍよりもさらに小さなインク滴径を得るには、２０μｍよりもさらに小さなノズル径とすることが要求される。しかし、２０μｍよりも小さなノズル径を形成することは、製造面で多くの困難が伴うと共に、ノズルの目詰まりの発生確率が増加するため、ヘッドの信頼性及び耐久性確保が著しく損なわれることとなる。このため、実際には、２５〜３０μｍ程度がノズル径の当面の下限であり、したがって、上述の条件では、得られる最小滴径は２５〜３０μｍ程度が限界である。なお、目詰まりの問題が将来解決すれば、ノズル径の下限は、２０μｍ程度にまで伸びることが予想される。
　【０００９】
このような問題を打開する手段として、例えば、特開昭５５−１７５８９号公報等に記載されているように、逆台形状の駆動電圧波形を圧電アクチュエータ９６に印加して、「引き打ち」を行うことで、ノズル径よりも小さなインク滴を吐出させるようにしたインクジェット駆動方法が提供されている。この駆動電圧波形は、図１７に示すように、圧力発生室９１を膨張させるために、基準電圧Ｖ１（＞０Ｖ）に設定されている圧電アクチュエータ９６の印加電圧Ｖを例えば０Ｖにまで減少させる第１の電圧変化プロセス５４と、０Ｖにまで減少した印加電圧Ｖを暫時（ｔ１’時間）保持する電圧保持プロセス５５と、この後、圧力発生室９１を圧縮してインク滴９７を吐出させると共に、次の吐出動作に備えさせるために、圧電アクチュエータ９６の印加電圧Ｖを元の電圧Ｖ１の高さにまで増加させる第２の電圧変化プロセス５６とからなっている。このように、吐出直前に圧力発生室を膨張させると、ノズル開口面にあったメニスカスがノズル内部に引き込まれ、メニスカスの形状が凹となった状態から吐出が行われるので、この駆動方法は、「メニスカス制御」、「引き打ち」等と呼ばれる。この「メニスカス制御（引き打ち）」の駆動方法によれば、吐出直前にメニスカスがノズル内部に引き込まれて、ノズル内部のインク量が減少する上、吐出時における液滴形成状態が変化する等に起因して、ノズル径よりも小さな径のインク滴が形成されるので、高画質記録を得ることができるのである。これに加えて、吐出するインク滴が、ノズル開口面の濡れの影響も受け難くなるため、吐出安定性も向上する。
　【００１０】
また、特開昭５９−１４３６５５号公報には、吐出直前におけるメニスカスの後退量を可変として、同じノズルから異なった径のインク滴を吐出させることで、メニスカス制御を滴径変調に利用する手段が提案されている。また、メニスカス制御を行う場合の駆動電圧の電圧波形についてもいくつか提案がなされており、例えば特開昭５９−２１８８６６号公報には、微小滴が得られ易くなる条件として、第１の電圧変化プロセス５４と第２の電圧変化プロセス５６の時間間隔（タイミング）を規定している。また、特開平２−１９２９４７号公報には、第１及び第２の電圧変化プロセス５４，５６の電圧変化時間を圧力波の固有周期Ｔｃの整数倍に設定することにより、インク滴吐出後における圧力波の残響の発生を防止し、これにより、サテライトの発生を防止する駆動方法が開示されている。
　【００１１】
　【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報記載のメニスカス制御（引き打ち）の駆動方法（図１７）にあっても、インク滴径を小さくできるのは、実験によれば、せいぜい、ノズル径の約９０％程度までであり、したがって、２０μｍ以下の微小インク滴を得て、高画質記録を実現することは、実際上困難である。すなわち、この出願に係る発明者達が、ノズル径＝３０μｍ、圧力波の固有周期Ｔｃ＝１４μｓ、滴速Ｖｄ＝６ｍ／ｓの条件下で、かつ、図１７に示す駆動電圧波形で吐出実験を行った結果によれば、基準電圧Ｖ１、第１の電圧変化プロセス５４における電圧変化時間（立ち下げ時間）ｔ１、電圧保持プロセス５５における電圧保持時間ｔ１’、第２の電圧変化プロセス５６における電圧変化時間（立ち上げ時間）ｔ２の値を様々に変え、かつ、組み合わせても、得られる滴径（サテライトを含む吐出インク総量から算出した相当径）は２８μｍが下限であった。
　【００１２】
また、図１７に示す逆台形状の電圧波形で高速駆動した場合、インク滴吐出後に大きな圧力波の残響が生じ、この結果、低速のサテライトが発生したり、吐出不良が発生する等、吐出安定性が欠如する、という不都合もある。この発明者達が行った実験では、駆動周波数が８ｋＨｚを越えると、ノズル内への気泡の巻き込みや、ノズル周辺へのサテライト滴の付着等が発生し、これに起因して、滴速Ｖｄの低下や吐出不良が観測された。この実験で使用したヘッドは、図１６に示す台形状の駆動電圧波形では、１０ｋＨｚ以上の駆動が可能なヘッドであることが確認されているため、吐出不良の発生は、図１７に示す逆台形状の駆動電圧波形によって生じる圧力波の残響に起因していることは明かである。
　【００１３】
一方、特開平２−１９２９４７号公報に記載されているように、図１７に示す駆動電圧波形において、立ち下げ時間ｔ１及び立ち上げ時間ｔ２を固有周期Ｔｃの整数倍に設定した場合、吐出安定性は確保できるものの、今度は、微小滴を得ることが困難になってしまう。すなわち、この発明者等の実験結果によると、立ち上げ／立ち下げ時間（ｔ１／ｔ２）を固有周期Ｔｃと一致させた場合、３０μｍのノズル径では、得られる微小滴は３５μｍであり、ノズル径以下の滴径を得ることは困難であることがわかった。
　【００１４】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、ノズル径よりも小径（例えば２０μｍレベル）の微小インク滴を、高い駆動周波数でも安定に吐出できるインクジェット記録ヘッドの駆動方法を提供することを目的としている。
　【００１５】
　【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、電気機械変換器に駆動電圧を印加し、当該電気機械変換器を変形させて、インクが充填された圧力発生室内に圧力変化を生じさせることで、前記圧力発生室に連通されるノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドの駆動方法であって、前記駆動電圧の電圧波形を、前記圧力発生室の体積を増加させる方向に、電圧を印加する第１の電圧変化プロセスと、次いで、前記圧力発生室の体積を減少させる方向に、電圧を印加する第２の電圧変化プロセスと、前記圧力発生室の体積を再び増加させる方向に、電圧を印加する第３の電圧変化プロセスとを少なくとも有して構成すると共に、前記第２、第３の電圧変化プロセスにおける
電圧変化量を一致させると共に、
一致させかつ
　　０＜ｔ２＜Ｔｃ／２
　　０＜ｔ３＜Ｔｃ／２
の長さに設定したことを特徴としている。
　【００１６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法に係り、上記第３の電圧変化プロセスの開始時刻を、上記第２の電圧変化プロセスの終了時刻と一致させたことを特徴としている。
　【００１７】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法に係り、上記駆動電圧の電圧波形に、上記第１の電圧変化プロセス、上記第２の電圧変化プロセス及び上記第３の電圧変化プロセスに次いで、上記圧力発生室の体積を減少させる方向に、電圧を印加する第４の電圧変化プロセスを含ませることを特徴としている。
　【００１８】
また、請求項４記載の発明は、請求項３記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法に係り、上記第４の電圧変化プロセスにおける電圧変化時間ｔ４を、上記圧力発生室内に発生する圧力波の固有周期Ｔｃに対し、
　　０＜ｔ４＜Ｔｃ／２
の長さに設定したことを特徴としている。
　【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法に係り、上記第２の電圧変化プロセスの開始時刻から、上記第４の電圧変化プロセスの開始時刻までの時間間隔を、上記圧力発生室内に発生する圧力波の固有周期Ｔｃに対して、略１／２の長さに設定したことを特徴としている。
　【００２０】
また、請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１に記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法に係り、上記電気機械変換器が圧電アクチュエータであることを特徴としている。
　【００２１】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１に記載のインクジェット記録ヘッドの駆動方法に係り、開口径が２０〜４０μｍの上記ノズルを備えるインクジェット記録ヘッドを駆動して、滴径５〜２５μｍのインク滴を吐出させることを特徴としている。
　【００２２】
　【発明の理論的妥当性】
集中定数系等価回路モデルを用いて、この発明の妥当性の理論的根拠について説明する。図１２（ａ）は、図１に示すインクジェット記録ヘッドのインク充填状態における等価電気回路図である。同図において、ｍ０は、圧電アクチュエータ４と振動板３とから構成される振動系のイナータンス（音響質量）［ｋｇ／ｍ４］、ｍ２は、インク供給孔６のイナータンス、ｍ３はノズル７のイナータンス、ｒ２はインク供給孔６の音響抵抗［Ｎｓ／ｍ５］、ｒ３はノズル７の音響抵抗、ｃ０は振動系の音響容量［ｍ５／Ｎ］、ｃ１は圧力発生室２の音響容量、ｃ２はインク供給孔６の音響容量、ｃ３はノズル７の音響容量、ψはインクに与えられる圧力［Ｐａ］を表している。ここで、圧電アクチュエータ４に高剛性の積層型圧電アクチュエータを使用するとすれば、振動系のイナータンスｍ０及び音響容量ｃ０は無視できるため、同図（ａ）の等価回路は、近似的に、同図（ｂ）の等価回路で表される。また、インク供給孔６とノズル７のイナータンスｍ２，ｍ３との間で、ｍ２＝ｋｍ３の関係式が、インク供給孔６とノズル７の音響抵抗ｒ２，ｒ３との間で、ｒ２＝ｋｒ３の関係式がそれぞれ成り立つと仮定して、図１３（ａ）に示すように、立ち上がり角度θを持つ駆動電圧波形を入力した場合について回路解析を行うと、０≦ｔ≦ｔ１の立ち上がり時間内におけるノズル部７における体積速度ｕ３’［ｍ３／ｓ］は、式（２）で与えられる。
　【００２３】
　【数２】
　【００２４】
次に、図１３（ｂ）に示すような、複雑な形状（台形状）の駆動電圧波形を用いた場合の体積速度は、駆動電圧波形の節部（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各点）で発生する圧力波を重ね合わせてゆくことによって求めることができる。すなわち、同図（ｂ）の駆動電圧波形で発生する、ノズル部７における体積速度ｕ３［ｍ３／ｓ］は、式（３）で与えられる。
　【００２５】
　【数３】
　【００２６】
ところで、同図（ａ）の駆動電圧波形に対し、実際に式（３）を用いて体積速度ｕ３を求めてみると、体積速度ｕ３の時間的変化の様子が、立ち上げ時間ｔ１によって大きく変化することがわかる。その一例を図１４に示す。ｔ１＜Ｔｃ（Ｔｃ：圧力波の固有周期）の領域では、立ち上げ時間ｔ１の減少（同図（ａ）→（ｂ）→（ｃ））に伴って、体積速度ｕ３が０となる時間（ｔ’’）が早くなる。なお、図中の粒子速度は、ノズル部７における体積速度ｕ３’／ノズル開口面積と定義される。このように、駆動電圧波形によって、ノズル部７での体積速度波形が大きく変化するため、これを微小滴吐出原理として利用できる。何故なら、吐出する滴体積ｑは、式（４）で表されることから明かなように、図１４の斜線部面積に略比例するためである。
　【００２７】
　【数４】
　【００２８】
すなわち、立ち上げ時間ｔ１を小さく設定すれば、斜線部面積が小さくなるため、小さな滴体積（滴径）ｑが得られる。特に、立ち上げ時間ｔ１を圧力波の固有周期Ｔｃの半分以下に設定することによって、微小滴の吐出が可能となる（立ち下げ時間ｔ２についても、同様である）。
　【００２９】
なお、図１７に示す駆動電圧波形を用いて、メニスカス制御（引き打ち）を行う場合に、立ち上げ時間ｔ２を圧力波の固有周期Ｔｃの半分以下に設定することは、微小滴吐出を行う上で特に好ましい。何故なら、本来のメニスカス制御による滴径減少効果に加えて、上記した体積速度波形の変化（斜線部面積減少）の効果が作用するため、インク滴を一段と小粒にできるからである。
　【００３０】
ただし、図１７に示す逆台形状の駆動電圧波形の立ち上げ時間ｔ２を小さく設定するだけでは、２０μｍレベルの微小滴を得るのは未だ困難である。そこで、図４（ａ）に示すように、駆動電圧波形を立ち上げた直後に、圧力発生室２の体積を急激に増加させる第３の電圧変化プロセス（電圧立ち下げのプロセス）を圧電アクチュエータ４に加えるようにすれば、図５（ａ）に示すように、斜線部面積がさらに減少し、インク滴をさらに一段と小粒にできる。また、立ち下げによる滴径短小の効果は、立ち上げと立ち下げの時間間隔に依存し、図４（ｂ）に示すように、立ち下げのタイミングを立ち上げ直後に設定すれば、つまり、第３の電圧変化プロセスの開始時刻を、第２の電圧変化プロセスの終了時刻と一致させるように設定すれば、図５（ｂ）に示すように、最も微小な滴径が得られる。
　【００３１】
また、上記したように、急激な立ち上げ／立ち下げ時間を有する駆動電圧波形を用いると、吐出後に大きな圧力波の残響が発生し、サテライトの発生や高速駆動時の安定性低下等の問題が生じ易くなる。そこで、請求項３，４及び５記載の発明では、第３の電圧変化プロセスの後、残響を抑制させるための圧力波を発生させる第４の電圧変化プロセス（電圧立ち上げのプロセス）を加える。これにより、それ以前に発生した圧力波が相殺されることにより、残響の発生が抑えられ、吐出安定性を大幅に増加できる。
　【００３２】
　【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。
◇第１実施例
図１（ａ）は、この発明の第１実施例であるインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドの構成を示す断面図、同図（ｂ）は、同インクジェット記録ヘッドを分解して示す分解断面図、図２は、同インクジェット記録ヘッドを駆動する滴径非変調型駆動回路の電気的構成を示すブロック図、図３は、同インクジェット記録ヘッドを駆動する滴径変調型駆動回路の電気的構成を示すブロック図、図４は、同インクジェット記録ヘッドの駆動方法に採用される駆動電圧波形の構成を示す波形図、図５は、同駆動電圧波形によって、ノズル部に生じるインクの体積速度波形を示す波形図（既述）、また、図６及び図７は、この例の効果を説明するための図である。
　【００３３】
この例のインクジェット記録ヘッドは、図１（ａ）に示すように、必要に応じてインク滴１を吐出させて、記録紙上に文字や画像を印字するオンデマンド・カイザー型マルチノズル式記録ヘッドに係り、図１に示すように、細長立方体形状にそれぞれ形成され、かつ、図中紙面垂直方向に並べられた複数の圧力発生室２と、各圧力発生室２の図中底面を構成する振動板３と、この振動板３の裏面に、かつ、各圧力発生室２に対応して並設された、積層型圧電セラミックスからなる複数の圧電アクチュエータ４と、図示せぬインクタンクと連結されて、各圧力発生室２にインクを供給するための共通インク室（インクプール）５と、この共通インク室５と各圧力発生室２とを１対１に連通させるための複数のインク供給孔（連通孔）６と、各圧力発生室２と１対１に設けられ、各圧力発生室２の屈曲上方に突起した先端部からインク滴１を吐出させる複数のノズル７とから概略構成されている。ここで、共通インク室５、インク供給路６、圧力発生室２及びノズル７によって、インクがこの順に移動する流路系が形成され、圧電アクチュエータ４と振動板３とから、圧力発生室２内のインクに圧力波を加える振動系が構成され、流路系と振動系との接点が、圧力発生室２の底面（すなわち、振動板３の図中上面）となっている。
　【００３４】
この実施例のヘッド製造工程では、図１（ｂ）に示すように、精密プレス加工で円形に穿孔されることで、複数のノズル７が列状に又は千鳥状に配列されたノズルプレート７ａと、共通インク室５の空間部が形成されたプールプレート５ａと、インク供給孔６が穿孔された供給孔プレート６ａと、複数の圧力発生室２の空間部が形成された圧力発生室プレート２ａと、複数の振動板３を構成する振動プレート３ａとを予め用意した後、これらのプレート２ａ，３ａ，５ａ〜７ａを厚さ約２０μｍの図示せぬエポキシ系接着剤層を用いて接着接合して積層プレートを作成し、次に、作成された積層プレートと圧電アクチュエータ４とをエポキシ系接着剤層を用いて接合することで、上記構成のインクジェット記録ヘッドを製造することが行われる。なお、この例では、振動プレート３ａには、電鋳（エレクトロフォーミング）で成形された厚さ５０〜７５μｍのニッケル板が用いられるのに対し、他のプレート２ａ，５ａ〜７ａには、厚さ５０〜７５μｍのステンレス板が用いられる。また、この例のノズル７は、開口径略３０μｍ、裾径略６５μｍ、長さ略７５μｍとされ、圧力発生室２側に向かって径が徐々に増加するテーパ形状に形成されている。また、インク供給孔６も、ノズル７と同一形状に形成されている。
　【００３５】
次に、図２及び図３を参照して、この例のインクジェット記録装置を構成して、上記構成のインクジェット記録ヘッドを駆動する駆動回路の電気的構成について説明する。この例のインクジェット記録装置は、図示せぬＣＰＵ（中央処理装置）やＲＯＭやＲＡＭ等のメモリを有している。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行して、ＲＡＭに確保された各種レジスタやフラグを用いて、インターフェイスを介してパーソナル・コンピュータ等の上位装置から供給された印字情報に基づいて、記録紙上に文字や画像を印刷するために、装置各部を制御する。
　【００３６】
まず、図２の駆動回路は、図４（ａ）に対応する駆動電圧波形信号を発生して電力増幅した後、印字情報に対応する所定の圧電アクチュエータ４，４，…に供給して駆動することにより、滴径が常に略同じインク滴１を吐出させて、記録紙上に文字や画像を印字させるもので、波形発生回路２１と、電力増幅回路２２と、圧電アクチュエータ４，４，…と１対１に接続された複数個のスイッチング回路２３，２３，…とから概略構成されている。
　【００３７】
波形発生回路２１は、デジタル・アナログ変換回路と積分回路とから構成され、ＣＰＵによりＲＯＭの所定の記憶エリアから読み出された駆動電圧波形データをアナログ変換した後、積分処理して図４（ａ）に対応する示す駆動電圧波形信号を生成する。電力増幅回路２２は、波形発生回路２１から供給された駆動電圧波形信号を電力増幅して、図４（ａ）に示す増幅駆動電圧波形信号として出力する。スイッチング回路２３は、入力端が電力増幅回路２２の出力端に接続され、出力端が対応する圧電アクチュエータ４の一端に接続され、制御端に、図示せぬ駆動制御回路から出力される印字情報に対応する制御信号が入力されると、スイッチオンとなって、対応する電力増幅回路２２から出力される増幅駆動電圧波形信号（図４（ａ））を圧電アクチュエータ４に印加する。圧電アクチュエータ４は、このとき、印加される増幅駆動電圧波形信号に応じた変位を振動板３に与え、振動板３の変位により、圧力発生室２に体積変化を生じさせて、インクが充填された圧力発生室２に所定の圧力波を発生させ、この圧力波によってノズル７から所定の滴径のインク滴１を吐出させる。なお、この実施例の記録ヘッドでは、インクが充填された圧力発生室２内における圧力波の固有周期Ｔｃは、１４μｓである。吐出したインク滴は、記録紙等の記録媒体上に着弾し、記録ドットを形成する。このような記録ドットの形成を印字情報に基づいて繰り返し行うことにより、記録紙上に文字や画像が２値記録される。
　【００３８】
次に、図３の駆動回路は、ノズルから吐出するインク滴の径を多段階（この例では、滴径４０μｍ程度の大滴、３０μｍ程度の中滴、２０μｍ程度の小滴の３段階）に切り替えて、多階調で記録紙上に文字や画像を印字させる、いわゆる滴径変調型の駆動回路であり、滴径に応じた３種類の波形発生回路３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、これらの波形発生回路３１ａ，３１ｂ，３１ｃと１対１に接続された電力増幅回路３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、圧電アクチュエータ４，４，…と１対１に接続された複数個のスイッチング回路３３，３３，…とから概略構成されている。
　【００３９】
波形発生回路３１ａ〜３１ｃは、いずれも、デジタル・アナログ変換回路と積分回路とから構成され、これらの波形発生回路３１ａ〜３１ｃのうち、波形発生回路３１ａは、ＣＰＵによりＲＯＭの所定の記憶エリアから読み出された大滴吐出用の駆動電圧波形データをアナログ変換した後、積分処理して大滴吐出用の駆動電圧波形信号を生成する。波形発生回路３１ｂは、ＣＰＵによりＲＯＭの所定の記憶エリアから読み出された中滴吐出用の駆動電圧波形データをアナログ変換した後、積分処理して中滴吐出用の駆動電圧波形信号を生成する。また、波形発生回路３１ｃは、ＣＰＵによりＲＯＭの所定の記憶エリアから読み出された小滴吐出用の駆動電圧波形データをアナログ変換した後、積分処理して図４（ａ）に対応する小滴吐出用の駆動電圧波形信号を生成する。電力増幅回路３２ａは、波形発生回路３１ａから供給された大滴吐出用の駆動電圧波形信号を電力増幅して大滴吐出用の増幅駆動電圧波形信号として出力する。電力増幅回路３２ｂは、波形発生回路３１ｂから供給された中滴吐出用の駆動電圧波形信号を電力増幅して中滴吐出用の増幅駆動電圧波形信号として出力する。また、電力増幅回路３２ｃは、波形発生回路３１ｃから供給された小滴吐出用の駆動電圧波形信号を電力増幅して小滴吐出用の増幅駆動電圧波形信号（図４（ａ））として出力する。
　【００４０】
また、スイッチング回路３３は、図示せぬ第１，第２，第３のトランスファ・ゲートから構成され、第１のトランスファ・ゲートの入力端が電力増幅回路３２ａの出力端に接続され、第２のトランスファ・ゲートの入力端が電力増幅回路３２ｂの出力端に接続され、第３のトランスファ・ゲートの入力端が電力増幅回路３２ｃの出力端に接続され、第１，第２，第３のトランスファ・ゲートの出力端が対応する共通の圧電アクチュエータ４の一端に接続されている。そして、図示せぬ駆動制御回路から出力される印字情報に対応する階調制御信号が第１のトランスファ・ゲートの制御端に入力されると、第１のトランスファ・ゲートがオンとなって電力増幅回路３２ａから出力される大滴吐出用の増幅駆動電圧波形信号を圧電アクチュエータ４に印加する。
　【００４１】
圧電アクチュエータ４は、このとき、印加される増幅駆動電圧波形信号に応じた変位を振動板３に与え、この振動板３の変位により、圧力発生室２を急激に体積変化（増加・減少）させて、インクが充填された圧力発生室２に所定の圧力波を発生させ、この圧力波によってノズル７から大滴のインク滴１を吐出させる。駆動制御回路から出力される印字情報に対応する階調制御信号が第２のトランスファ・ゲートの制御端に入力されると、第２のトランスファ・ゲートがオンとなって電力増幅回路３２ｂから出力される中滴吐出用の増幅駆動電圧波形信号を圧電アクチュエータ４に印加する。圧電アクチュエータ４は、このとき、印加される増幅駆動電圧波形信号に応じた変位を振動板３に与え、振動板３の変位により、圧力発生室２を体積変化させて、インクが充填された圧力発生室２に所定の圧力波を発生させ、この圧力波によってノズル７から中滴のインク滴１を吐出させる。また、駆動制御回路から出力される印字情報に対応する階調制御信号が第３のトランスファ・ゲートの制御端に入力されると、第３のトランスファ・ゲートがオンとなって電力増幅回路３２ｃから出力される小滴吐出用の増幅駆動電圧波形信号（図４（ａ））を圧電アクチュエータ４に印加する。圧電アクチュエータ４は、このとき、印加される増幅駆動電圧波形信号に応じた変位を振動板３に与え、振動板３の変位により、圧力発生室２に体積変化を生じさせて、インクが充填された圧力発生室２内に所定の圧力波を発生させ、この圧力波によってノズル７から小滴のインク滴１を吐出させる。吐出したインク滴は、記録紙等の記録媒体上に着弾し、記録ドットを形成する。このような記録ドットの形成を印字情報に基づいて繰り返し行うことにより、記録紙上に文字や画像が多階調記録される。この実施例では、２値記録専用のインクジェット記録装置には、図２の駆動回路が組み込まれ、階調記録も行うインクジェット記録装置には、図３の駆動回路が組みまれる。
　【００４２】
上記した増幅駆動電圧波形信号は、図４（ａ）に示すように、圧力発生室２を膨張させてメニスカスを後退させるために、圧電アクチュエータ４への印加電圧Ｖを立ち下げる（Ｖ１→０）第１の電圧変化プロセス４１と、立ち下げられた印加電圧Ｖを暫時（ｔ１’時間）保持する（０→０）第１の電圧保持プロセス４２と、圧力発生室２を圧縮してインク滴１を吐出させるために、電圧を立ち上げる（０→Ｖ２）第２の電圧変化プロセス４３と、立ち上げられた印加電圧Ｖを暫時（ｔ２’時間）保持する（Ｖ２→Ｖ２）第２の電圧保持プロセス４４と、圧力発生室２を再び膨張させるために、電圧を立ち下げる（Ｖ２→０）第３の電圧変化プロセス４５とから構成され、第２、第３の電圧変化プロセス４３，４５における電圧変化時間ｔ２，ｔ３を、圧力発生室２内に発生する圧力波の固有周期Ｔｃに対して、
　　０＜ｔ２＜Ｔｃ／２
　　０＜ｔ３＜Ｔｃ／２
の長さに設定されている。
　【００４３】
次に、この例のインクジェット駆動方法について、以下の駆動電圧波形条件で吐出実験を行った。すなわち、
　　基準電圧Ｖ１＝１０Ｖ
　　第１の電圧変化プロセス４１での電圧変化時間ｔ１＝３μｓ
　　第１の電圧保持プロセス４２での電圧保持時間ｔ１’＝４μｓ
　　第２の電圧変化プロセス４３での電圧変化時間ｔ２＝２μｓ
　　第３の電圧変化プロセス４５での電圧変化時間ｔ３＝２μｓ
にそれぞれ設定し、第２の電圧保持プロセス４４での電圧保持時間ｔ２’を変化させて、滴径の変化を調べた。なお、吐出時、すなわち、第２の電圧変化プロセス４３での電圧変化量Ｖ２は、常に、滴速が６ｍ／ｓとなるように調整した。図６は、第２の電圧保持プロセス４４での電圧保持時間ｔ２’とインクの滴径との関係を示す特性図で、実線は、上述の条件の下で得られた実測値、破線は、式（３）に基づいて、ノズル部７における体積速度ｕ３を算出し、この算出結果を式（４）に代入して、滴体積ｑを算出し、算出された滴体積ｑから求められた滴径の推算値である。図６からわかるように、絶対値に多少の差があるものの、理論値と実験値との間で良い一致が得られた。
　【００４４】
図６からわかるように、第３の電圧変化プロセス４５を加えることにより、インク滴を著しく小粒にすることが可能となり、特に、図４（ｂ）に示すように、第２の電圧変化プロセス４３の終了時刻と第３の電圧変化プロセス４５の開始時刻とを一致させた場合、つまり、第２の電圧保持プロセス４４での電圧保持時間ｔ２’を０μｓとした場合に、最も小さな滴径（１９μｍ）のインク滴が得られ、２０μｍレベルの微小滴吐出が可能になることが確認された。
　【００４５】
次に、第２の電圧保持プロセス４４での電圧保持時間ｔ２’＝０μｓの条件の下で、第２の電圧変化プロセス４３の電圧変化時間（立ち上げ時間ｔ２）と、第３の電圧変化プロセス４５の電圧変化時間（立ち下げ時間ｔ３）とを変化させて、インクの滴径の変化を実測した。図７は、立ち上げ時間ｔ２／立ち下げ時間ｔ３とインクの滴径との関係を示すグラフである。立ち上げ時間ｔ２及び立ち上げ時間ｔ３を、圧力波の固有周期Ｔｃの１／２以下に設定すれば、微小滴吐出が有効に行われることが、図７からわかる。
　【００４６】
なお、吐出されるインクの滴径は、式（１）より明かなように、圧力波の固有周期Ｔｃやノズル径に依存するため、第２の電圧変化プロセス４３／第３の電圧変化プロセス４５における立ち上げ時間ｔ２／立ち下げ時間ｔ３を、固有周期Ｔｃの１／２以下に設定しても、必ずしも２０μｍレベルの微小滴が得られるとは限らない。すなわち、立ち上げ時間ｔ２／立ち下げ時間ｔ３を、固有周期Ｔｃの１／２以下に設定することは、２０μｍレベルの微小滴を得る上での十分条件ではなく、必要条件である。
　【００４７】
次に、従来技術との比較のため、図１７に示す従来駆動電圧波形によって、吐出実験を行った。すなわち、
　　基準電圧Ｖ１＝１０Ｖ
　　第１の電圧変化プロセス５４での電圧変化時間ｔ１＝３μｓ
　　電圧保持プロセス５での電圧保持時間ｔ１’＝４μｓ
にそれぞれ設定し、吐出時、すなわち、第２の電圧変化プロセス５６での立ち上げ時間ｔ３を変化させて吐出されるインクの滴径の変化を調べた。なお、吐出時の電圧変化量Ｖ２は、常に、滴速が６ｍ／ｓとなるように調整した。図８は、第２の電圧保持プロセス５６での立ち上がり時間ｔ２とインクの滴径との関係を示す特性図で、実線は、上述の条件の下で得られた実測値、破線は、式（３）及び式（４）に基づいて求められた滴径の推算値である。図８からわかるように、絶対値に多少の差があるものの、理論値と実験値との間で良い一致が得られた。図８から明らかなように、ｔ３＜Ｔｃ（Ｔｃ：圧力波の固有周期）の範囲では、立ち上げ時間ｔ３の減少に伴って滴径が直線的に減少する。したがって、図１７に示すような従来の「メニスカス制御（引き打ち）」波形を用いる場合にも、立ち上げ時間ｔ３は、できるだけ小さく設定した方が微小滴吐出に有利となる。しかし、立ち上げ時間ｔ３を仮に０μｓに設定できたとしても、図８から予測される滴径は約２８μｍであり、２０μｍレベルの微小滴を得ることは困難である。
　【００４８】
◇第２実施例
図９は、この発明の第２実施例であるインクジェット記録ヘッドの駆動方法に採用される駆動電圧波形の構成を示す波形図である。この第２実施例では、増幅駆動電圧波形信号が、同図に示すように、圧力発生室２を膨張させてメニスカスを後退させるために、圧電アクチュエータ４への印加電圧Ｖを立ち下げる（Ｖ１→０）第１の電圧変化プロセス９１と、立ち下げられた印加電圧Ｖを暫時（ｔ１’時間）保持する（０→０）第１の電圧保持プロセス９２と、圧力発生室２を圧縮してインク滴１を吐出させるために、電圧を立ち上げる（０→Ｖ２）第２の電圧変化プロセス９３と、立ち上げられた印加電圧Ｖを暫時（ｔ２’時間）保持する（Ｖ２→Ｖ２）第２の電圧保持プロセス９４と、圧力発生室２を再び膨張させるために、電圧を立ち下げる（Ｖ２→０）第３の電圧変化プロセス９５と、立ち下げられた印加電圧Ｖを暫時（ｔ３’時間）保持する（０→０）第３の電圧保持プロセス９６と、残響抑制用の圧力波を発生させるために、電圧を再び立ち上げる（０→Ｖ１）第４の電圧変化プロセス９７とから構成され、第２、第３の電圧変化プロセス９３，９５における電圧変化時間ｔ２，ｔ３を、圧力発生室２内に発生する圧力波の固有周期Ｔｃに対して、
　　０＜ｔ２＜Ｔｃ／２
　　０＜ｔ３＜Ｔｃ／２
の長さに設定されている。なお、圧力波の残響を効率良く打ち消すためには、第４の電圧変化プロセス９７における電圧変化時間ｔ４を、圧力発生室２内に発生する圧力波の固有周期Ｔｃに対し、
　　０＜ｔ４＜Ｔｃ／２
の長さに設定するのが好ましい。つまり、第４の電圧変化プロセス９７及びこれに伴う第３の電圧保持プロセス９６を設けた点以外は、上述の第１実施例の構成と略同様である。
　【００４９】
次に、この第２実施例のインクジェット駆動方法について、以下の駆動電圧波形条件で吐出実験を行った。すなわち、
　　基準電圧Ｖ１＝１０Ｖ
　　吐出時、すなわち、第２の電圧変化プロセス９３での電圧変化量Ｖ２＝８Ｖ
　　第１の電圧変化プロセス９１での電圧変化時間ｔ１＝３μｓ
　　第１の電圧保持プロセス９２での電圧保持時間ｔ１’＝４μｓ
　　第２の電圧変化プロセス９３での電圧変化時間ｔ２＝２μｓ
　　第２の電圧保持プロセス９４での電圧保持時間ｔ２’＝０μｓ
　　第３の電圧変化プロセス９５での電圧変化時間ｔ３＝２μｓ
　　第３の電圧保持プロセス９６での電圧保持時間ｔ３’＝２μｓ
　　第４の電圧変化プロセス９７での電圧変化時間ｔ４＝３μｓ
の電圧条件で、図９の駆動電圧波形で駆動した場合に生じる、ノズル部７におけるインクの体積速度変化を式（３）及び式（４）を用いて算出した。この算出結果を図１０（ｂ）に粒子速度として示す。
　【００５０】
次に、第１実施例との比較のため、図４に示す従来駆動電圧波形によって、吐出実験を行った。すなわち、
　　基準電圧Ｖ１＝１０Ｖ
　　吐出時、すなわち、第２の電圧変化プロセス９３での電圧変化量Ｖ２＝８Ｖ
　　第１の電圧変化プロセス９１での電圧変化時間ｔ１＝３μｓ
　　第１の電圧保持プロセス９２での電圧保持時間ｔ１’＝４μｓ
　　第２の電圧変化プロセス９３での電圧変化時間ｔ２＝２μｓ
　　第２の電圧保持プロセス９４での電圧保持時間ｔ２’＝０μｓ
　　第３の電圧変化プロセス９５での電圧変化時間ｔ３＝２μｓ
の電圧条件で、図４の駆動電圧波形で駆動した場合に生じる、ノズル部７におけるインクの体積速度変化を式（３）及び式（４）を用いて算出した。この算出結果を図１０（ａ）に粒子速度として示す。
　【００５１】
第１実施例の駆動電圧波形（図４）で駆動した場合、第１〜第３の電圧変化プロセス４１，４３，４５の作用により、ノズル径よりも小さなインク滴の吐出が可能となる反面、良好な吐出安定性を得られない場合がある。これは、図１０（ａ）からわかるように、第１実施例の駆動電圧波形（図４）で駆動した場合、吐出後にも、言い換えれば、インク滴の吐出に関与する第１波の後にも、大きな圧力波の残響が発生し、これが吐出安定性を悪化させるからである。発明者等の実験によると、このように大きな圧力波残響が発生した状態では、サテライトの発生状態が不安定になり易い上、特に、高い駆動周波数で吐出不良が発生し易いことが明かになっている。
　【００５２】
これに対して、第２実施例の駆動電圧波形（図９）で駆動した場合、第１から第３の電圧変化プロセス９１，９３，９５に引き続いて、第４の電圧変化プロセス９７が加えられることで、発生する圧力波残響と相殺する圧力波が発生するので、図１０（ｂ）からわかるように、第一波以降で体積速度の振幅が大きく減衰する。したがって、吐出後における圧力波残響の発生が有効に抑制されることがわかる。それゆえ、この第２実施例の駆動方法によれば、高い駆動周波数でも微小滴を安定に吐出できる。
　【００５３】
図１１は、残響抑制の有無による吐出状態の変化を写す写真である。図１１の写真から明らかなように、第１実施例（残響抑制なし）の場合には、８ｋＨｚ以上の駆動周波数でインク滴の尾が曲がったり、サテライトの飛翔状態が不安定化するのに対し（同図の写真（ａ））、第２実施例（残響抑制あり）の場合には、１０ｋＨｚでも吐出状態がほとんど変化しないことが確認された（同図の写真（ｂ））。
　【００５４】
なお、この第２実施例において、効率良く圧力波残響を抑制するには、第４の電圧変化プロセス９７の電圧変化時間ｔ４を圧力波の固有周期Ｔｃの半分以下に設定することが望ましい。また、第２の電圧変化プロセス９３の開始時刻と、第４の電圧変化プロセス９７の開始時刻との時間間隔（ｔ２＋ｔ２’＋ｔ３＋ｔ３’）が、圧力発生室２内の圧力波の固有周期Ｔｃに対し、略１／２に設定することによって最も効率的に圧力波の残響を抑制できる。これは、第２の電圧変化プロセス９３によって発生された圧力波に対して、位相が逆の圧力波が発生されることにより、圧力波が効率的に打ち消されるためである。
　【００５５】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、ノズルやインク供給孔の形状は、テーパ形状に限らない。同様に、開口形状は、円形形状に限らず、長方形や三角形やその他の形状でも良い。また、ノズル、圧力発生室、インク供給孔のそれぞれの位置関係も、この実施例で示した構造に限定されるものではなく、例えば、ノズルを圧力発生室の中央部等に配置しても勿論良い。
　【００５６】
また、上述の第１実施例では、第１の電圧変化プロセス終了時の電圧（０Ｖ）と、第３の電圧変化プロセス終了時の電圧（０Ｖ）とを一致させているが、これに限定されず、互いに、異なった電圧に設定しても良い。また、上述の第２実施例では、第２〜第４の電圧変化プロセス９３，９５，９７の電圧変化時間ｔ２，ｔ３，ｔ４を一致させているが、これに限らず、それぞれの電圧変化時間を別個に設定しても良い。また、上述の第２実施例では、第４の電圧変化プロセス終了時の電圧を基準電圧に一致させるようにしたが、これに限定されず、異なった電圧に設定しても良い。また、上述の実施例では、基準電圧を０Ｖからオフセットさせているが、これに限らず、基準電圧を任意に設定して良い。
　【００５７】
また、上述の実施例では、圧力波の固有周期Ｔｃが１４μｓである記録ヘッドについての実験結果を示したが、固有周期Ｔｃがこれと異なる場合においても、上述の実施例で述べたと略同様の効果が得られることが適用可能であることが確認されている。ただし、２０μｍレベルの微小滴吐出を行う場合には、固有周期は２０μｓ以下に設定することが望ましい。
　【００５８】
また、上述の実施例では、ノズル径３０μｍの記録ヘッドを用いたが、これに限らず、開口径が２０〜４０μｍのノズルを備えるインクジェット記録ヘッドを駆動して、滴径５〜２５μｍのインク滴を吐出させることができる。なお、目詰まりの問題が将来解決すれば、ノズル径の実用上の下限が、２０μｍ程度にまで伸びることが予想される。また、上述の実施例では、カイザー型インクジェット記録ヘッドを用いたが、カイザー型に限定されない。
　【００５９】
　【発明の効果】
以上説明したように、この発明の構成によれば、ノズル径よりも小さな径の微小インク滴を、高い駆動周波数でも安定に吐出できる。具体的には、ノズル径が３０μｍでも２０μｍレベルの微小インク滴を、高い駆動周波数でも安定に吐出できる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】（ａ）は、この発明の第１実施例であるインクジェット記録装置に搭載されるインクジェット記録ヘッドの構成を示す断面図、（ｂ）は、同インクジェット記録ヘッドを分解して示す分解断面図である。
　【図２】同インクジェット記録ヘッドを駆動する滴径非変調型駆動回路の電気的構成を示すブロック図である。
　【図３】同インクジェット記録ヘッドを駆動する滴径変調型駆動回路の電気的構成を示すブロック図である。
　【図４】同インクジェット記録ヘッドの駆動方法に採用される駆動電圧波形の構成を示す波形図である。
　【図５】同駆動電圧波形によって、ノズル部に生じるインクの体積速度波形を示す波形図である。
　【図６】同実施例の効果を説明するための図である。
　【図７】同実施例の効果を説明するための図である。
　【図８】同実施例の効果を説明するための図である。
　【図９】この発明の第２実施例であるインクジェット記録ヘッドの駆動方法に採用される駆動電圧波形の構成を示す波形図である。
　【図１０】同実施例の効果を説明するための図である。
　【図１１】同実施例の効果を説明するための図で、残響抑制の有無による吐出状態の変化を写す写真である。
　【図１２】この発明に適用されるインクジェット記録ヘッドのインク充填状態における等価電気回路図である。
　【図１３】同インクジェット記録ヘッドの駆動方法を説明するための波形図である。
　【図１４】同インクジェット記録ヘッドの駆動方法を説明するための波形図である。
　【図１５】従来技術を説明するための図で、オンデマンド型インクジェット記録ヘッドのうち、カイザー型と呼ばれるインクジェット記録ヘッドの基本構成を概略示す断面図である。
　【図１６】従来におけるインクジェット記録ヘッドの駆動方法に採用される駆動電圧波形の構成を示す波形図である。
　【図１７】従来における別のインクジェット記録ヘッドの駆動方法に採用される駆動電圧波形の構成を示す波形図である。
　【符号の説明】
　１　　　インク滴
　２　　　圧力発生室
　３　　　振動板
　４　　　圧電アクチュエータ（電気機械変換器）
　７　　　ノズル
　４１，９１　　　第１の電圧変化プロセス
　４３，９３　　　第２の電圧変化プロセス
　４５，９５　　　第２の電圧変化プロセス
　Ｖ９７　　第４の電圧変化プロセス