(57)【要約】【課題】印字のための駆動周波数を低下させずに吐出量を大きく変化させることができる液滴吐出ヘッドの駆動方法、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を得る。【解決手段】駆動制御回路４１は、静電アクチュエーターに対する駆動電圧Ｖ２の印加による振動板４の固定電極５への一部当接状態から、駆動電圧Ｖ２の電圧値から上昇させ、駆動電圧Ｖ３を印加し、振動板４の固定電極５に対する当接領域を拡大させることによって、インク押し出し部１２を切断し、インク滴１３として外部に吐出させる。【選択図】図４
2011000843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギャップを隔てて対向配置されている固定電極と可動電極とを備える静電アクチュエー
ターに駆動電圧を印加して、前記固定電極と前記可動電極との間に静電気力を発生させ、
前記可動電極を前記固定電極に吸引又は離脱させることによる液体の圧力変動を利用して
、液滴をノズル孔より吐出させる液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記静電アクチュエーターに第１の駆動電圧を印加することによって前記可動電極を前
記固定電極に全面当接させる工程と、
前記静電アクチュエーターに前記第１の駆動電圧よりも電圧値が小さい第２の駆動電圧
を印加することによって前記固定電極に全面当接している前記可動電極の当接領域のうち
、一部を離脱させて前記液体を振動させて前記ノズル孔から外部に前記液体を押し出す工
程と、
前記静電アクチュエーターに前記第２の駆動電圧よりも電圧値が大きい第３の駆動電圧
を印加することによって、前記第２の駆動電圧を印加した場合よりも前記当接領域を拡大
させて前記ノズル孔から外部に押し出された前記液体を切断して前記液滴を吐出させる工
程と、
を有する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項２】
前記第２の駆動電圧の電圧値は０としない
ことを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項３】
前記第２の駆動電圧を一定時間保持する
ことを特徴とする請求項２記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項４】
前記第１の駆動電圧から前記第２の駆動電圧に降下開始する時点から、前記第２の駆動
電圧から前記第３の駆動電圧に上昇開始する時点までの時間が、前記液体の流路の固有周
期の１／８〜３／８の範囲内である
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項５】
前記第３の駆動電圧の降下開始時点から電圧値が０になるまでの時間は、前記第１の駆
動電圧の降下開始時点から前記第２の駆動電圧に達するまでの時間よりも長い
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項６】
前記第３の駆動電圧から降下して電圧値が０になる時点は、前記第１の駆動電圧の降下
開始時点から前記液体の流路の固有周期の１．５倍の時間が経過した時点である
ことを特徴とする請求項５記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項７】
前記液滴を吐出する前記ノズル孔に連通する吐出室と、
該吐出室の底部に形成される前記可動電極と、
該可動電極に所定のギャップを介して対向配置された前記固定電極と、
前記可動電極と前記固定電極との間に駆動電圧を印加して静電気力を発生させる駆動制
御手段とを備え、
該駆動制御手段は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法
によって、前記ノズル孔からの前記液滴の吐出動作を実施する
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記駆動制御手段は、前記吐出動作、並びに、前記静電アクチュエーターにおける前記
可動電極と前記固定電極との全面当接及び全面離脱による前記液滴の吐出の動作を選択的
に実施する
ことを特徴とする請求項７記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
前記固定電極は、それぞれの前記ギャップの大きさが異なる複数の段の階段形状によっ
て形成され、
前記静電アクチュエーターに前記第２の駆動電圧が印加された場合、前記ギャップの大
きさが小さい１つ又は複数の前記段に当接する
ことを特徴とする請求項７又は請求項８記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
請求項７〜請求項９のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを搭載した
ことを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電駆動方式の静電アクチュエーターを備え、その液滴の吐出量を制御する
液滴吐出ヘッドの駆動方法、液滴吐出ヘッド及びそれを搭載した液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置におけるインク吐出方式として、駆動手段に静電気力を利用し
た、いわゆる静電駆動方式によるものが知られている。静電駆動方式のインクジェット記
録装置は、可動電極である振動板と、ギャップを隔ててその対向に位置する固定電極との
間において、駆動電圧を印加し静電気力を発生させることによって振動板を固定電極へ吸
引、又は、その電圧を解除することによって振動板を固定電極から離脱させる動作を実施
し、それによって生じる圧力変化を利用してノズル孔からインクを吐出している。したが
って、振動板及び固定電極はインクが貯えられた吐出室の圧力を変動させる静電アクチュ
エーターとして作用し、その静電アクチュエーターが搭載されることで液滴吐出ヘッドが
構成される。以下、静電アクチュエーターにおける振動板と固定電極との間に駆動電圧を
印加することを、単に「静電アクチュエーターに駆動電圧を印加する」という。
【０００３】
このような液滴吐出ヘッドにおいて、紙面に着弾する画素サイズを選択的に変化させ高
精彩な印刷を実現するためにノズル孔から吐出される液滴量を可変とする技術がいくつか
提案されている。
このような吐出する液適量を可変とするインクジェットヘッドとして、振動板に対向す
る対向壁を階段状に形成し、小さなギャップ部分に位置している振動板の部分をその対向
壁に当接させるための駆動電圧を印加することによって、その小さなギャップ部分に位置
している振動板の部分が容易に対向壁の側に弾性変位し、この変位が大きなギャップ部分
に位置している振動板の部分に伝搬して、振動板は全体として対向壁の側にクーロン力に
よって吸引されて密着させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、１回の吐出に対して、２つの駆動電圧パルスを用いてその間隔を変え、その間隔
が小さい場合に、１つ目の駆動電圧パルスでは吐出せずに２つ目の駆動電圧パルスで吐出
させるインクジェットヘッドの駆動方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、対向電極を第１の電極と第２の電極に分割し、インク滴を吐出するために第１
の電極及び第２の電極を駆動してから、一定時間後に、第２の電極と振動板の間で補助的
な充放電を行って振動板を対向壁に部分的に当接させ、インク滴吐出後の不要なインク滴
の吐出を防止するインクジェットヘッド及びその駆動方法が提案されている（例えば、特
許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３９２３５号公報（第４−５頁、図１）
【特許文献２】特開２００１−３１５３６１号公報（第３頁、図１）
【特許文献３】特開２０００−１９０４８３号公報（第４−５頁、図４−５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係るインクジェットヘッドは、電極間距離を複数段階設け
、可動電極の離脱速度を制御することによって、吐出液適量を可変とすることはできるが
、この方式では、吐出量を大きく変化させることができないという問題点がある。
また、特許文献２に係るインクジェットヘッドは、２つ目の駆動電圧パルスによって吐
出させているが、吐出までの振動が１周期余分に必要となるため、印字のための駆動周波
数を向上させることが困難となる問題点がある。
そして、特許文献３に係るインクジェットヘッドは、不要なインク滴の吐出を防止して
いるのみで、吐出量自体を制御しているのではないので、吐出量を大きく変化させること
ができないという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、印字のための駆
動周波数を低下させずに吐出量を大きく変化させることができる液滴吐出ヘッドの駆動方
法、液滴吐出ヘッド及びそれを搭載した液滴吐出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの駆動方法は、ギャップを隔てて対向配置されている固定
電極と可動電極とを備える静電アクチュエーターに駆動電圧を印加して、固定電極と可動
電極との間に静電気力を発生させ、可動電極を固定電極に吸引又は離脱させることによる
液体の圧力変動を利用して、液滴をノズル孔より吐出させる液滴吐出ヘッドの駆動方法で
あって、静電アクチュエーターに第１の駆動電圧を印加することによって可動電極を固定
電極に全面当接させる工程と、静電アクチュエーターに第１の駆動電圧よりも電圧値が小
さい第２の駆動電圧を印加することによって固定電極に全面当接している可動電極の当接
領域のうち、一部を離脱させて液体を振動させてノズル孔から外部に液体を押し出す工程
と、静電アクチュエーターに第２の駆動電圧よりも電圧値が大きい第３の駆動電圧を印加
することによって、第２の駆動電圧を印加した場合よりも当接領域を拡大させてノズル孔
から外部に押し出された液体を切断して液滴を吐出させる工程と、を有することを特徴と
するものである。
本発明によれば、静電アクチュエーターにおける固定電極と可動電極との単純な全面当
接及び全面離脱による液滴の吐出量よりも大きく削減することができ、また、１つの駆動
電圧パルスによって上記の発明に係る吐出動作を実施することができるため駆動周波数を
下げることなく吐出動作が可能となる。
【０００８】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの駆動方法は、第２の駆動電圧の電圧値は０としな
いことを特徴とするものである。
本発明によれば、第３の駆動電圧によって再度の可動電極の吸引する効果が高く、液滴
の吐出量を大きく削減することができる。
【０００９】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの駆動方法は、第２の駆動電圧を一定時間保持する
ことを特徴とするものである。
本発明によれば、電源及び静電アクチュエーターを含む回路の時定数によって生じる、
第１の駆動電圧から第２の駆動電圧への立ち下がりから第２の駆動電圧から第３の駆動電
圧への立ち上がりにかけての駆動電圧の谷形状部分のダレ形状を緩和し、第２の駆動電圧
による固定電極から可動電極の一部離脱動作によってノズルから液体を押し出す動作を安
定化させることができる。
【００１０】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの駆動方法は、第１の駆動電圧から第２の駆動電圧
に降下開始する時点から、第２の駆動電圧から第３の駆動電圧に上昇開始する時点までの
時間が、液体の流路の固有周期の１／８〜３／８の範囲内であることを特徴とするもので
ある。
本発明によれば、第２の駆動電圧による一部離脱状態から第３の駆動電圧による再度の
吸引が実施されるまでの時間を約１／４とすることで、振動した液体の大部分を流路内に
引き戻し、液滴の吐出量を大きく削減することができる。
【００１１】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの駆動方法は、第３の駆動電圧の降下開始時点から
電圧値が０になるまでの時間は、第１の駆動電圧の降下開始時点から第２の駆動電圧に達
するまでの時間よりも長いことを特徴とするものである。
本発明によれば、第３の駆動電圧の印加による当接状態から離脱するまでの間にノズル
孔から液滴が吐出するのを抑制することができる。
【００１２】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの駆動方法は、第３の駆動電圧から降下して電圧値
が０になる時点は、第１の駆動電圧の降下開始時点から液体の流路の固有周期の１．５倍
の時間が経過した時点であることを特徴とするものである。
本発明によれば、第３の駆動電圧の印加による当接状態から離脱するまでの間にノズル
孔から液滴が吐出するのを抑制しながらも、駆動周波数の低減を抑制することができる。
【００１３】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル孔に連通する吐出室と、
この吐出室の底部に形成される前記可動電極と、この可動電極に所定のギャップを介して
対向配置された固定電極と、可動電極と固定電極との間に駆動電圧を印加して静電気力を
発生させる駆動制御手段とを備え、この駆動制御手段は、上記の液滴吐出ヘッドの駆動方
法によって、ノズル孔からの液滴の吐出動作を実施することを特徴とするものである。
本発明によれば、ノズル孔からの液滴の吐出量を大きく削減し、かつ、駆動周波数を下
げることのない液滴吐出ヘッドを得ることができる。
【００１４】
また、本発明による液滴吐出ヘッドは、駆動制御手段は、上記の吐出動作、並びに、静
電アクチュエーターにおける可動電極と固定電極との全面当接及び全面離脱による液滴の
吐出の動作を選択的に実施することを特徴とするものである。
本発明によれば、印刷する紙面に着弾させる液滴の量を選択的に変化させることができ
高精彩な印刷を実現することができる。
【００１５】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、固定電極は、それぞれのギャップの大きさが異
なる複数の段の階段形状によって形成され、静電アクチュエーターに第２の駆動電圧が印
加された場合、ギャップの大きさが小さい１つ又は複数の段に当接することを特徴とする
ものである。
本発明によれば、第２の駆動電圧の印加の際の一部離脱動作の際、固定電極における複
数の段のうちギャップの大きさが小さい段に可動電極の一部を当接させることができるの
で、その一部離脱動作を安定的に実施することができる。
【００１６】
また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする
ものである。
本発明によれば、ノズル孔からの液滴の吐出量を大きく削減し、かつ、駆動周波数を下
げることのない液滴吐出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッド５１の分解外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッド５１の横断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッド５１における静電アクチュエーターに印加する駆動電圧波形を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッド５１のインクの吐出動作を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッド５１における静電アクチュエーターに印加する駆動電圧波形とノズル孔１１におけるメニスカス変位との対応関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッド５１における静電アクチュエーターに印加する駆動電圧のうち駆動電圧Ｖ２の印加について説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る液滴吐出装置の一例を示す外観図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッド５１の分解外観斜視図であ
り、図２は、そのインクジェットヘッド５１の横断面図である。
本実施の形態に示すインクジェットヘッド５１は、図１及び図２で示されるように、３
枚の基板を貼り合わされて構成される積層構造体である。その３枚の基板とは、複数のノ
ズル孔１１が所定のピッチで設けられたノズル基板１、各ノズル孔１１に対して独立にイ
ンク流路が形成されたキャビティー基板２、そして、各インク流路に設けられた吐出室２
１の底壁を構成する可動電極である振動板４に対向して固定電極５が配置された電極基板
３である。
なお、インクジェットヘッド５１は、本発明の「液滴吐出ヘッド」に相当するものであ
る。
【００１９】
（ノズル基板１）
ノズル基板１は、単結晶のシリコン基板からなり、エッチングによってキャビティー基
板２における吐出室２１に連通し、ノズル基板１に対し垂直に貫通するように形成された
ノズル孔１１を備える構成となっている。ノズル孔１１は、径の小さい噴射口部及びこれ
より径の大きい導入口部による２段に構成されることによってインク滴の直進性を向上さ
せることができる。このノズル基板１は、キャビティー基板２にエポキシ樹脂等を使用し
た接着剤による接着接合又は直接接合によって接合される。なお、図１で示されるように
、ノズル孔１１は２列で形成された構成となっており、その列ごと左右に１個ずつヘッド
部分をもつ構成となっているが、これに限られるものではなく、このヘッド部分は１列で
構成されるものとしてもよく、また、ノズル孔１１の数についても制限されるものでもな
い。
【００２０】
（キャビティー基板２）
キャビティー基板２は、例えば、面方位が（１１０）の単結晶のシリコン基板からなり
、その表面には、複数のインクの流路となる溝又は凹部が形成されている。このインクの
流路となる溝又は凹部は、キャビティー基板２の底面側にボロン拡散を実施してエッチン
グストップ層を形成し、フォトリソグラフィ及びウェットエッチングを実施することによ
って形成され、この溝又は凹部、及び、ノズル基板１の底面によって吐出室２１が形成さ
れている。このように形成された吐出室２１において、その底部は、ボロン拡散層として
極めて薄い厚み（例えば、２μｍ）で高精度で形成され、その幅を例えば１００μｍ、そ
して、その長さを例えば３ｍｍとした可動電極である振動板４となる。また、各流路には
共通に連通する凹状のリザーバー部２３が形成されている。
【００２１】
（電極基板３）
電極基板３は、キャビティー基板２と陽極接合によって接合されるので、剥離のない接
合強度を確保するために、熱膨張係数がシリコンのそれに近いホウ珪酸ガラスを一般的に
用いて形成されている。この電極基板３には、一般的にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  
Ｏｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）からなる固定電極５（厚さは、例えば、０．１μｍ）
が、例えば、スパッタリングによって成膜され形成されている。各固定電極５は、振動板
４と対向する位置にエッチングによって区画形成された凹部３１内における底部に形成さ
れている。この凹部３１が形成されることによって、振動板４及び固定電極５は所定の間
隔（以下、ギャップという）Ｇを隔てて対向配置される。また、図２で示されるように、
この凹部３１の固定電極５における振動板４に対向する領域は、その領域の長手方向の一
端（図２においてはノズル基板１におけるノズル孔１１側）から他端に向かってギャップ
の大きさが大きくなるように、ギャップの大きさが小さい方から段５ｃ及び段５ｄの２つ
の段によって階段形状に形成されている。また、電極基板３には、インク供給孔３２が１
つ又は複数形成されている。このインク供給孔３２は、研削加工又はマイクロブラスト加
工によって形成され、前述のリザーバー部２３に連通するようにキャビティー基板２の底
部を貫通して形成されている。また、インク供給孔３２は、インクタンク（図示せず）に
接続されている。
【００２２】
なお、図２で示されるように、固定電極５における振動板４に対向する領域は、その領
域の長手方向のノズル基板１におけるノズル孔１１側の一端から他端に向かってギャップ
の大きさが大きくなるように階段形状に形成されているが、これに限られるものではなく
、その他端からノズル孔１１側の一端に向かってギャップの大きさが大きくなるように形
成されてもよく、又は、固定電極５における振動板４に対向する領域の両端から中央に向
かってギャップの大きさが大きくなるように形成されてもよい。
【００２３】
（封止材２８）
振動板４と固定電極５との間に形成されるギャップＧの開放端部はエポキシ樹脂、又は
、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によってＴＥＯＳ
（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：テトラエトキシシラン）等の酸化膜を堆積させ
たものによって形成された封止材２８によって気密に封止される。これによって、湿気及
び塵埃等がギャップＧに浸入することを防止することができ、インクジェットヘッド５１
の信頼性を高く保持することができる。
【００２４】
（駆動制御回路４１）
キャビティー基板２及び電極基板３の後端部は、図１及び図２で示されるように、エッ
チングによって開口された電極取り出し部３４となっている。そして、電極基板３上に形
成された固定電極５は、リード部５ａ及び端子部５ｂを有し、このうち端子部５ｂが電極
取り出し部３４において露出するように形成されている。また、キャビティー基板２の後
端部における片側又は両側に金属膜からなる共通電極２６が形成されている。そして、静
電アクチュエーターの駆動手段として、振動板４と固定電極５との間に駆動電圧を印加す
るためのドライバーＩＣ等の駆動制御回路４１が、各固定電極５の端子部５ｂ及び共通電
極２６に例えば導電性接着剤を用いて接着されている。ここで、静電アクチュエーターは
、少なくとも振動板４、固定電極５及び駆動制御回路４１によって構成されているものと
する。
なお、駆動制御回路４１は、本発明の「駆動制御手段」に相当するものである。
【００２５】
（インクジェットヘッド５１の動作概要）
インクは、キャビティー基板２に設けられたリザーバー部２３及び吐出室２１、そして
ノズル基板１のノズル孔１１の先端に至るまで、気泡を生じることなく満たされており、
図２で示される矢印で示す方向にインクは流れる。印刷が実施される際には、駆動制御回
路４１によって静電アクチュエーターに駆動電圧が印加されることによって静電気力によ
る引力が発生し、振動板４は固定電極５側へ引き寄せられて撓み、固定電極５に当接して
、吐出室２１に負圧が発生する。これによって、リザーバー部２３内のインクが吐出室２
１内に吸引される。
そして、この駆動電圧を解除すると、振動板４は固定電極５から離脱して、その復元力
によってインクがノズル孔１１から押し出され、その押し出されたインク滴が記録紙（図
示せず）に向けて吐出される。
【００２６】
（インクジェットヘッド５１における駆動電圧の印加動作及びインクの吐出動作の詳細）
図３は本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッド５１における静電アクチュエ
ーターに印加する駆動電圧波形を示す図であり、図４はそのインクジェットヘッド５１の
インクの吐出動作を示す図であり、そして、図５はそのインクジェットヘッド５１におけ
る静電アクチュエーターに印加する駆動電圧波形とノズル孔１１におけるメニスカス変位
との対応関係を示す図である。以下、図３〜図５を参照しながら、静電アクチュエーター
への駆動電圧印加時の動作を説明する。
【００２７】
図４（ａ）は、静電アクチュエーターに駆動電圧が印加されていない初期状態を示す図
である。
【００２８】
まず、駆動制御回路４１は、この初期状態から静電アクチュエーターに対して、図３で
示される駆動電圧Ｖ１（例えば、４０Ｖ）を印加する。この駆動電圧Ｖ１が印加されるこ
とによって、図４（ｂ）で示されるように振動板４は、固定電極５における段５ｃ及び段
５ｄに当接（以下、この状態を「全面当接」という）する。このように振動板４が固定電
極５に全面当接することによって、リザーバー部２３内のインクが吐出室２１に吸引され
る。
【００２９】
次に、駆動制御回路４１は、静電アクチュエーターに対する駆動電圧Ｖ１の印加による
振動板４の固定電極５への全面当接状態から、図３で示されるように駆動電圧Ｖ１の電圧
値を降下させ、駆動電圧Ｖ２（例えば、２５Ｖ）を印加し一定時間（例えば、０．５μｓ
程度）保持する。この駆動電圧Ｖ２が印加されることによって、図４（ｃ）で示されるよ
うに振動板４は、段５ｃにのみ当接（以下、この状態を「一部当接」又は「一部離脱」と
いう）する。このように振動板４が固定電極５から一部離脱することによって、吐出室２
１内のインクがノズル孔１１から外部に押し出される。ここで、ノズル孔１１から外部に
押し出されたインクをインク押し出し部１２とする。
なお、図６は駆動電圧Ｖ２の印加について説明する図であるが、図６（ａ）で示される
ように、駆動電圧Ｖ２の保持時間は０としてもよいが、実際には、電源（図示せず）及び
静電アクチュエーターを含む回路の時定数によって、駆動電圧Ｖ１から駆動電圧Ｖ２への
立ち下がりから駆動電圧Ｖ２から後述する駆動電圧Ｖ３への立ち上がりにかけての駆動電
圧の谷形状部分が、図６（ｂ）で示される駆動波形ダレ形状部６１のようにダレ形状とな
り、そのダレ形状の底部の電圧値にもバラツキが生じる。このとき、前述のように、駆動
制御回路４１によって駆動電圧Ｖ２の印加が一定時間保持されることによって、駆動電圧
の谷形状部分のダレ形状を緩和し、第２の駆動電圧による固定電極５から振動板４の一部
離脱動作によってノズル孔１１からインクを押し出す動作を安定化させることができる。
【００３０】
次に、駆動制御回路４１は、静電アクチュエーターに対する駆動電圧Ｖ２の印加による
振動板４の固定電極５への一部当接状態から、図３で示されるように駆動電圧Ｖ２の電圧
値から上昇させ、駆動電圧Ｖ３（例えば、３５Ｖ）を印加する。この駆動電圧Ｖ３が印加
されることによって、図４（ｄ）で示されるように振動板４は固定電極５へ再吸引されそ
の当接領域が拡大し、ノズル孔１１内に満たされているインクが吐出室２１内部へ引き込
まれることによって、インク押し出し部１２が切断され、インク滴１３となって外部に吐
出される。
このとき、駆動電圧Ｖ３の印加タイミング及び駆動電圧Ｖ３の電圧値の大きさによって
ノズル孔１１より吐出されるインク滴１３の量が変化する。すなわち、駆動電圧Ｖ３の印
加タイミングが遅い程、駆動電圧Ｖ２の印加によってノズル孔１１の外部に押し出された
インク押し出し部１２の体積は大きくなり、吐出されるインク滴１３の量も増加する。ま
た、駆動電圧Ｖ３の電圧値の大きさが大きい程、ノズル孔１１内に満たされているインク
の吐出室２１内部への吸引力が強くなり、インク押し出し部１２が切断されることによっ
て吐出されるインク滴１３の量も減少する。本実施の形態においては、駆動制御回路４１
は、図５で示されるように、駆動電圧Ｖ１から駆動電圧Ｖ２に降下開始する時点から、駆
動電圧Ｖ２から駆動電圧Ｖ３に上昇開始する時点までの時間を、吐出室２１内のインクの
流路の固有周期の１／４近傍である１／８〜３／８の範囲内（図６（ａ）における時間Ｔ
ａ）となるように制御している。これによって、駆動電圧Ｖ２の印加によって振動したイ
ンクの大部分を吐出室２１内に引き戻し、インクの吐出量を大きく削減することができる
。
また、駆動電圧Ｖ３の印加状態から、後述するように駆動電圧の立ち下がりによってノ
ズル孔１１からインクが吐出されないようにするため、通常はＶ１＞Ｖ３とする。なお、
駆動電圧Ｖ３の電圧値の大きさについて、Ｖ１＞Ｖ３を必ずしも満たす必要はないが、Ｖ
３＞Ｖ１又はＶ１≒Ｖ３の場合、駆動電圧Ｖ３の印加時間を駆動電圧Ｖ１の印加時間より
も十分短くするとよい。
【００３１】
次に、駆動制御回路４１は、静電アクチュエーターに対する駆動電圧Ｖ３の印加による
振動板４の固定電極５への再吸引状態から、図３で示されるように駆動電圧Ｖ３の電圧値
から降下させ、駆動電圧Ｖ４（例えば、２８Ｖ）を印加する。
この駆動電圧Ｖ４は、静電アクチュエーターに対する駆動電圧Ｖ３の印加による振動板
４の固定電極５への当接状態から離脱動作に移行した場合において、ノズル孔１１からイ
ンクを吐出させないために、振動板４の固定電極５からの離脱速度を低減させる目的で印
加させている。図４（ｅ）は、このときの振動板４の固定電極５からの一部離脱状態を示
す。
また、駆動制御回路４１は、駆動電圧Ｖ３から駆動電圧Ｖ４への立ち下がり、及び、駆
動電圧Ｖ４から電圧値０への立ち下がりを、駆動電圧Ｖ１から駆動電圧Ｖ２への立ち下が
りよりもなだらかになるようにしている。すなわち、駆動制御回路４１は、図５（ｂ）で
示されるように、駆動電圧Ｖ３から駆動電圧Ｖ４を経て電圧値０になるまでの時間を、駆
動電圧Ｖ１から駆動電圧Ｖ２に降下するまでの時間よりも長くなるように印加している。
これについても上記と同様に、駆動電圧Ｖ３の印加による振動板４の固定電極５への当接
状態から離脱するまでの間にノズル孔１１からインクが吐出するのを抑制することができ
る。なお、駆動電圧Ｖ４は必ずしも必要ではなく、駆動電圧Ｖ３から直接、電圧値０に降
下させる動作としてもよい。この場合も、上記と同様に、駆動制御回路４１は、駆動電圧
Ｖ３から電圧値０になるまでの時間を、駆動電圧Ｖ１から駆動電圧Ｖ２に降下するまでの
時間よりも長くなるように印加するものとすればよい。
さらに、駆動制御回路４１は、駆動電圧Ｖ３から降下開始してから電圧値が０になる時
点を、駆動電圧Ｖ１が降下開始する時点から吐出室２１内のインクの流路の固有周期（図
５（ａ）における時間Ｔ）の１．５倍の時間（図６（ｂ）における時間Ｔｂ）が経過した
時点となるように駆動電圧の印加動作を制御している。これによって、駆動電圧Ｖ３の印
加による当接状態から離脱するまでの間にノズル孔１１からインクが吐出されることを抑
制しながらも、駆動周波数の低減を抑制することができる。なお、上記のように駆動電圧
の電圧値が０になる時点は、厳密に、駆動電圧Ｖ１が降下開始する時点から時間Ｔの１．
５倍の時間が経過した時点であることを要しない。
【００３２】
そして、駆動電圧Ｖ３又は駆動電圧Ｖ４から降下して電圧値が０となった時点で、図４
（ｆ）で示される全面離脱状態となり、１回のインクの吐出動作が完了する。この動作を
繰り返すことでプリント紙等に印字する。
なお、駆動電圧Ｖ１〜駆動電圧Ｖ３は、それぞれ本発明の「第１の駆動電圧」〜「第３
の駆動電圧」に相当するものである。
【００３３】
また、以上の吐出動作は、ノズル孔１１から吐出させるインクの量を削減するための吐
出動作であるが、本実施の形態に係るインクジェットヘッド５１は、上記の吐出動作のみ
ではなく、図４（ａ）、図４（ｂ）そして図４（ｆ）の順による初期状態から全面当接さ
せ、そして全面離脱させるインク量の削減を目的としない通常の吐出動作を実施すること
も可能である。これによって、印刷する紙面に着弾させる液滴の量を選択的に変化させる
ことができ高精彩な印刷を実現することができる。
【００３４】
（実施の形態１の効果）
以上の構成及び動作のように、静電アクチュエーターにおける固定電極５と振動板４と
の単純な全面当接及び全面離脱による液滴の吐出量よりも大きく削減することができ、１
つの駆動電圧パルスによって吐出動作を実施することができるため駆動周波数を下げるこ
となく吐出動作が可能となる。
また、駆動電圧Ｖ２の電圧値を０としないことによって、駆動電圧Ｖ３によって再度の
振動板４の吸引する効果が高く、インクの吐出量を大きく削減することができる。
また、この駆動電圧Ｖ２を一定時間保持することによって、電源及び静電アクチュエー
ターを含む回路の時定数によって生じる、駆動電圧Ｖ１から駆動電圧Ｖ２への立ち下がり
から駆動電圧Ｖ２から駆動電圧Ｖ３への立ち上がりにかけての駆動電圧の谷形状部分のダ
レ形状を緩和し、駆動電圧Ｖ２による固定電極５から振動板４の一部離脱動作によってノ
ズル孔１１からインクを押し出す動作を安定化させることができる。
また、駆動電圧Ｖ１から駆動電圧Ｖ２に降下開始する時点から、駆動電圧Ｖ２から駆動
電圧Ｖ３に上昇開始する時点までの時間を、吐出室２１内のインクの流路の固有周期の１
／４近傍である１／８〜３／８の範囲内とすることによって、駆動電圧Ｖ２の印加によっ
て振動したインクの大部分を吐出室２１内に引き戻し、インクの吐出量を大きく削減する
ことができる。
また、駆動電圧Ｖ３から駆動電圧Ｖ４を経て電圧値０になるまでの時間を、駆動電圧Ｖ
１から駆動電圧Ｖ２に降下するまでの時間よりも長くなるように印加することによって、
駆動電圧Ｖ３の印加による振動板４の固定電極５への当接状態から離脱するまでの間にノ
ズル孔１１からインクが吐出するのを抑制することができる。
また、駆動電圧Ｖ３から降下開始してから電圧値が０になる時点を、駆動電圧Ｖ１が降
下開始する時点から吐出室２１内のインクの流路の固有周期の１．５倍の時間が経過した
時点とすることによって、駆動電圧Ｖ３の印加による当接状態から離脱するまでの間にノ
ズル孔１１からインクが吐出されることを抑制しながらも、駆動周波数の低減を抑制する
ことができる。
また、本実施の形態で示したインクの吐出量を削減した吐出動作と通常の吐出動作とを
選択的に実施することが可能なので、印刷する紙面に着弾させる液滴の量を選択的に変化
させることができ高精彩な印刷を実現することができる。
さらに、固定電極５がギャップの大きさが異なる２つの段５ｃ及び段５ｄで構成される
階段形状によって形成されていることによって、駆動電圧Ｖ２の印加の際の一部離脱動作
の際、固定電極５におけるギャップの大きさが小さい段５ｃに振動板４の一部を当接させ
ることができるので、その一部離脱動作を安定的に実施することができる。
【００３５】
なお、本実施の形態に係るインクジェットヘッド５１の固定電極５は、段５ｃ及び段５
ｄによる２段の階段形状によって形成されているが、これに限られるものではなく、階段
形状ではない単段形状、又は、３段以上の階段形状によって構成されるものとしてもよい
。これによっても、一部当接状態を生成することができるので、ノズル孔１１からのイン
クの吐出量を削減した吐出動作が可能であり、上記で示した効果を有するインクジェット
ヘッド５１を得ることができる。
【００３６】
実施の形態２．
（液滴吐出装置１０１の構成）
図７は本発明の実施の形態２に係る液滴吐出装置の一例を示す外観図であり、図８はそ
の液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を示す図である。
図７で示される液滴吐出装置１０１は、インクジェット方式による印刷を目的とする、
いわゆるシリアル型の装置である。また、図８で示されるように、液滴吐出装置１０１は
、その内部に少なくとも、プリント紙１０８が支持されるドラム１０２、そのプリント紙
１０８にインクを吐出し印刷を実施する実施の形態１に係るインクジェットヘッド５１、
そのインクジェットヘッド５１にインクを供給するためのインク供給手段（図示せず）、
及び、ドラム１０２の軸方向に平行に備えられた紙圧着ローラー１０３を備えている。さ
らに、液滴吐出装置１０１は、インクジェットヘッド５１が保持され、ドラム１０２の軸
方向に平行に備えられた送りネジ１０４、ドラム１０２をベルト１０５を介して回転させ
るモーター１０６、及び、印刷データ及び制御信号に基づいて送りネジ１０４及びモータ
ー１０６の回転駆動をさせるプリント制御手段１０７を備えている。
【００３７】
（液滴吐出装置１０１の動作）
ドラム１０２の上部に載置されたプリント紙１０８は、紙圧着ローラー１０３によって
ドラム１０２に圧着され保持される。次に、プリント制御手段１０７は、モーター１０６
を回転駆動させることによってベルト１０５を介してドラム１０２を回転させ、プリント
紙１０８をドラム１０２の回転方向に送り出す。それと同時に、プリント制御手段１０７
は、送りネジ１０４を回転駆動させることによって、インクジェットヘッド５１をドラム
１０２の軸方向に移動させ、印刷データ及び制御信号に基づいて、インクジェットヘッド
５１におけるノズル孔１１からインクを吐出させてプリント紙１０８にインク滴を着弾さ
せて印刷する。
【００３８】
以上の構成及び動作のように、本実施の形態に係る液滴吐出装置１０１が実施の形態１
に係るインクジェットヘッド５１を備えることによって、ノズル孔１１からのインクの吐
出量を大きく削減し、かつ、駆動周波数を下げることのない液滴吐出装置を得ることがで
きる。
また、本実施の形態に係る液滴吐出装置１０１は、１回のキャリッジ走査において大サ
イズの画素と小サイズの画素を選択的に形成することによって、高濃度な部分の印字と精
細な部分の印字を同時に実施でき、精細な部分の印刷を高速に実施することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、インクジェットヘッド５１から吐出する液体としてイ
ンクをプリント紙１０８に吐出するようにしているが、インクジェットヘッド５１から吐
出する液体は、インクに限定されない。例えば、カラーフィルターとなる基板に吐出させ
る用途においてはカラーフィルター用の顔料を含む液体、ＯＬＥＤ基板上に配線する用途
においては発光素子となる化合物を含む液体、又は、基板上に配線する用途においては、
例えば、導電性金属を含む液体を、それぞれの装置において設けられた液滴吐出ヘッドか
ら吐出させるようにしてもよい。その他、布等の染料の吐出等にも利用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のような実施の形態１に係るインクジェットヘッド５１、及び、実施の形態２に係
る液滴吐出装置１０１は、バイオチップ製造装置又は液晶カラーフィルタ製造装置等の液
滴吐出装置にも応用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  ノズル基板、２  キャビティー基板、３  電極基板、４  振動板、５  固定電極、
５ａ  リード部、５ｂ  端子部、５ｃ、５ｄ  段、１１  ノズル孔、１２  インク押し出
し部、１３  インク滴、２１  吐出室、２３  リザーバー部、２６  共通電極、２８  封
止材、３１  凹部、３２  インク供給孔、３４  電極取り出し部、４１  駆動制御回路、
５１  インクジェットヘッド、６１  駆動波形ダレ形状部、１０１  液滴吐出装置、１０
２  ドラム、１０３  紙圧着ローラー、１０４  送りネジ、１０５  ベルト、１０６  モ
ーター、１０７  プリント制御手段、１０８  プリント紙。
【図１】
2011000843.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011000843.tif 000007
【図６】
2011000843.tif 000008
【図７】
2011000843.tif 000009
【図８】
2011000843.tif 000010