(57)【要約】【課題】簡単な方法で液滴の吐出量等を可変にすることができる液滴吐出ヘッド等の吐出制御方法を得る。【解決手段】ノズル３１と、ノズル３１に連通する流路と、個別電極１２と、個別電極１２と所定の距離で対向して流路の一部として支持された振動板２２とを備えた液滴吐出ヘッドの吐出制御方法において、振動板２２と個別電極１２との間に第１の電圧を印加して静電気力を発生させ、個別電極１２とが所定の間隔となる位置に振動板２２を変位させた後、振動板２２と個別電極１２との間に液滴を吐出させるための第２の電圧である駆動電圧をさらに印加し、振動板２２と個別電極１２との間に静電気力を発生させて、振動板２２を変位させて流路内の液体を加圧して液滴を吐出する工程とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルと、該ノズルに連通する流路と、個別電極と、該個別電極と所定の距離で対向し、前記流路の一部に設けられた振動板とを備えた液滴吐出ヘッドの吐出制御方法において、
前記振動板と前記個別電極との間に第１の電圧を印加して静電気力を発生させ、前記個別電極との間が所定の間隔となる位置に前記振動板を変位させる工程と、
前記振動板と前記個別電極との間に液滴を吐出させるための第２の電圧をさらに印加して、前記振動板と前記個別電極との間に静電気力を発生させ、前記振動板を変位させて前記流路内の液体を加圧して液滴を吐出する工程と
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの吐出制御方法。
【請求項２】
前記第２の電圧の印加によって、液滴の吐出速度が最大となる前記個別電極と前記振動板との間隔に合わせて前記第１の電圧を印加し、前記振動板を変位させることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッドの吐出制御方法。
【請求項３】
前記第１の電圧を印加する時間を、前記第２の電圧を印加する時間よりも長くすることを特徴とする請求項１又は２記載の液滴吐出ヘッドの吐出制御方法。
【請求項４】
複数の電圧値の中から任意に選択した電圧値により、前記第２の電圧を前記振動板と前記個別電極との間に印加して前記振動板を変位させ、液滴を吐出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの吐出制御方法。
【請求項５】
前記複数の電圧値の中で最大値の電圧を前記第２の電圧として印加したときの液滴吐出量が最大となるように、あらかじめ前記振動板と前記個別電極との間隔を形成した液滴吐出ヘッドにおいて、
前記最大の電圧を前記第２の電圧として印加するときの、前記第１の電圧を０Ｖとして、前記振動板の変位を０とすることを特徴とする請求項４記載の液滴吐出ヘッドの吐出制御方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの吐出制御方法を適用して液滴吐出装置の吐出を制御することを特徴とする液滴吐出装置の吐出制御方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの吐出制御方法による吐出制御を行って、吐出対象物への液滴吐出を行う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、微細加工素子である液滴吐出ヘッド等の吐出制御方法に関するものである。特に液滴の吐出量、吐出速度を変化させることができるように制御を行う方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばシリコン等を加工して微小な素子等を形成する微細加工技術（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）が急激な進歩を遂げている。微細加工技術により形成される微細加工素子の例としては、例えば液滴吐出方式のプリンタのような記録（印刷）装置で用いられている液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）、マイクロポンプ、光可変フィルタ、モータのような静電アクチュエータ等がある。
【０００３】
ここで、微細加工素子の一例として静電アクチュエータ（電気−機械エネルギ変換素子）を利用した液滴吐出ヘッドについて説明する。液滴吐出方式の記録（印刷）装置は、家庭用、工業用を問わず、あらゆる分野の印刷に利用されている。液滴吐出方式とは、例えば複数のノズルを有する液滴吐出ヘッドを対象物との間で相対移動させ、対象物の所定の位置に液滴を吐出させて印刷等の記録をするものである。この方式は、液晶（Liquid Crystal）を用いた表示装置を作製する際のカラーフィルタ、有機化合物等の電界発光（ElectroLuminescence ）素子を用いた表示パネル（ＯＬＥＤｓ）、ＤＮＡ、タンパク質等、生体分子のマイクロアレイ等の製造にも利用されている。
【０００４】
液滴吐出ヘッドにおいて、流路の一部に液体を溜めておく複数の吐出室を備え、吐出室の少なくとも一面の壁（ここでは、底部の壁とし、以下、この壁のことを振動板ということにする）を撓ませて（駆動させて）形状変化により吐出室内の圧力を高め、連通する各ノズルから液滴を吐出させる方法がある。可動部位である振動板を変位させる力（エネルギ）として、例えば、振動板を可動電極とし、振動板と一定距離を空けて個別に対向する固定電極（以下、個別電極という）との間に静電気力（ここでは特に静電引力を用いている。以下、静電力という）を発生させる。液滴吐出ヘッドでは、以上のような形で静電アクチュエータを利用している。
【０００５】
静電アクチュエータを利用した液滴吐出ヘッドの吐出動作については、例えば変位駆動の場合、振動板と個別電極との間に静電力を発生させ、振動板を個別電極に引き寄せる。その後、静電力を弱める又は発生を停止させると、形状変化した吐出室（変位した振動板）が元に戻って平衡状態になろうとする復元力（弾性力）の方が大きくなるため、振動板が元の位置に変位する。これらを繰り返すことで振動板を駆動させる（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２３２７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、振動板の変位が大きければ、例えば、吐出室内の液体の変化が大きく、また、復元力も大きくなる。これを利用して、ノズルから吐出する液滴の吐出量等の吐出特性を変化させようとすることも試みられている。しかしながら、従来は、個別電極を階段状に形成する等、液滴吐出ヘッドの構造を変化させることによって、吐出特性を変化させようとするものであったため、製造の際には工数等を必要とするため、コストを高める要因となっていた。
【０００８】
そこで、より簡単な方法で液滴の吐出量等の吐出特性を可変にすることができる液滴吐出ヘッド等の吐出制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの吐出制御方法は、ノズルと、ノズルに連通する流路と、個別電極と、個別電極と所定の距離で対向し、流路の一部に設けられた振動板とを備えた液滴吐出ヘッドの吐出制御方法において、振動板と個別電極との間に第１の電圧を印加して静電気力を発生させ、個別電極との間が所定の間隔となる位置に振動板を変位させる工程と、振動板と個別電極との間に液滴を吐出させるための第２の電圧をさらに印加して、振動板と個別電極との間に静電気力を発生させ、振動板を変位させて流路内の液体を加圧して液滴を吐出する工程とを有するものである。
本発明によれば、振動板と個別電極との間に第１の電圧を印加して、振動板を所定の間隔となる位置にあらかじめ変位させておき、その後、第２の電圧を印加して、流路内の液体を加圧し、ノズルから液滴を吐出させるようにしたので、例えば、段差構造の個別電極等、液滴吐出ヘッドの構造を複雑なものにしなくても、印加する電圧を変化させる制御を行うだけで、振動板の位置を変化させておき、吐出を行うことができる。
【００１０】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの吐出制御方法は、第２の電圧の印加によって、液滴の吐出速度が最大となる個別電極と振動板との間隔に合わせて第１の電圧を印加し、振動板を変位させる。
本発明によれば、第２の電圧に対して、吐出速度が最大となるような位置に第１の電圧を印加して振動板を変位させておくようにしたので、第２の電圧印加によって吐出する液滴を安定したものにすることができる。
【００１１】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの吐出制御方法は、第１の電圧を印加する時間を、第２の電圧を印加する時間よりも長くする。
本発明によれば、第１の電圧を印加する時間を、第２の電圧を印加する時間よりも長くするようにしたので、変位による振動板と液体の振動が減衰して静止等した後に第２の電圧を印加することができ、安定した吐出を行うことができる。
【００１２】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの吐出制御方法は、複数の電圧値の中から任意に選択した電圧値により、第２の電圧を振動板と個別電極との間に印加して振動板を変位させ、液滴を吐出する。
本発明によれば、複数の電圧値の中から選択した電圧値で第２の電圧を印加し、液滴を吐出するようにしたので、液滴吐出量等の吐出特性を変化させ、使い分けて吐出を行うことができる。これにより、例えば、同じノズルから着弾位置毎に液滴吐出量の異なるインクを吐出することにより印刷等を行う場合には高精細、高画質の印刷を行うことができる。
【００１３】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの吐出制御方法は、複数の電圧値の中で最大値の電圧を第２の電圧として印加したときの液滴吐出量が最大となるように、あらかじめ振動板と個別電極との間隔を形成した液滴吐出ヘッドにおいて、最大の電圧を第２の電圧として印加するときの、第１の電圧を０Ｖとして、振動板の変位を０とする。
本発明によれば、液滴吐出ヘッドを、あらかじめ最大電圧を印加したときの液滴吐出量が最大となるように、振動板と個別電極との間隔を形成しておき、最大電圧を印加するときの第１の電圧を０Ｖとして実質的に電圧を印加しないようにし、振動板の変位を０とするようにしたので、最大電圧を印加するときの振動板の変位制御をさらに簡単にすることができる。また、各第２の電圧に対してどの程度振動板を変位させればよいかという基準を容易に設定することができる。
【００１４】
また、本発明に係る液滴吐出装置の吐出制御方法は、上記の液滴吐出ヘッドの吐出制御方法を適用して液滴吐出装置の吐出を制御する。
本発明によれば、上記の液滴吐出ヘッドの吐出制御方法を適用したので、液滴吐出ヘッドが有するノズルから、液滴毎に吐出特性を異ならせて吐出することができる。これにより、例えば液滴吐出装置により印刷等を行う場合には高精細、高画質の印刷を行うことができる。
【００１５】
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の吐出制御方法による吐出制御を行って、吐出対象物への液滴吐出を行う。
本発明によれば、上記の液滴吐出ヘッドの吐出制御方法を適用したので、同じノズルから着弾位置毎に吐出特性を異ならせて吐出し、例えば吐出対象物が紙等の印刷物の場合には、高精細、高画質の印刷が行える液滴吐出装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。図１では液滴吐出ヘッドの一部を示している。本実施の形態では、例えば静電方式で駆動する静電アクチュエータを用いるデバイスの代表として、プリンタ等、液滴吐出装置に用いられるフェイスイジェクト型の液滴吐出ヘッドについて説明する。液滴吐出ヘッドは、例えば液滴を吐出して画像を形成する等の目的のために、複数の静電アクチュエータが集約されたデバイスである。なお、構成部材を図示し、見やすくするため、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものと異なる場合がある。また、図の上側を上とし、下側を下として説明する。
【００１７】
図１に示すように本実施の形態に係る液滴吐出ヘッドは、電極基板１０、キャビティ基板２０及びノズル基板３０の３つの基板が下から順に積層されて構成される。本実施の形態では、電極基板１０とキャビティ基板２０とは陽極接合により接合する。また、キャビティ基板２０とノズル基板３０とはエポキシ樹脂等の接着剤を用いて接合する。
【００１８】
電極基板１０は、厚さ約１ｍｍの例えばホウ珪酸系の耐熱硬質ガラス等の基板を主要な材料としている。本実施形態では、ガラス基板とするが、例えば単結晶シリコンを基板とすることもできる。電極基板１０の表面には、後述するキャビティ基板２０の吐出室２１となる凹部に合わせ、例えば深さ約０．３μｍを有する複数の凹部１１が形成されている。そして、凹部１１の内側（特に底部）に、キャビティ基板２０の各吐出室２１（振動板２２）と対向するように固定電極となる個別電極１２が設けられ、さらにリード部１３及び端子部１４が一体となって設けられている（以下、特に区別する必要がない限り、これらを合わせて個別電極１２として説明する）。振動板２２と個別電極１２との間には、振動板２２が撓む（変位する）ことができる一定のギャップ（空隙）が凹部１１により形成されている。ここで、振動板２２（絶縁膜２３）と個別電極１２との間にできるギャップの間隔をギャップ長ということにする。個別電極１２は、例えばスパッタ法により、ＩＴＯを０．１μｍの厚さで凹部１１の内側に成膜することで形成される。また、電極基板１０には、外部のタンク（図示せず）から供給された液体を取り入れる流路となる液体供給口１５となる貫通穴が設けられている。
【００１９】
キャビティ基板２０は、例えば表面が（１１０）面方位のシリコン単結晶基板（以下、シリコン基板という）を主要な材料としている。キャビティ基板２０には、吐出させる液体を一時的にためる吐出室２１となる凹部（底壁が可動電極となる振動板２２となっている）及びリザーバ２４となる凹部が形成されている。さらに、キャビティ基板２０の下面（電極基板１０と対向する面）には、個別電極１２との間を電気的に絶縁等するため、ＴＥＯＳ膜（ここでは、Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane：テトラエチルオルソシリケート（珪酸エチル）を原料ガスとして用いてできる酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜をいう）による絶縁膜２３を０．１μｍ成膜している。ここでは絶縁膜２３をＴＥＯＳ膜で成膜しているが、例えばＡｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム（アルミナ））等を用いてもよい。ここで、特に断らない限り、振動板２２と絶縁膜２３とは一体であるものとして説明する。また、各吐出室２１に液体を供給するリザーバ（共通液室）２４となる凹部が形成されている。さらに、外部の電力供給手段（図示せず）からキャビティ基板２０（振動板２２）に電荷を供給する際の端子となる共通電極端子２７を備えている。
【００２０】
ノズル基板３０についても、例えばシリコン基板を主要な材料とする。ノズル基板３０には、複数のノズル３１が形成されている。各ノズル３１は、振動板２２の変位により加圧された液体を液滴として外部に吐出する。本実施の形態では、吐出した液滴の直進性向上を図るため、ノズル３１の孔を複数段で形成する。また、振動板２２が撓むことでリザーバ２４方向に加わる圧力を緩衝するダイヤフラム３２がさらに設けられている。また、吐出室２１とリザーバ２４とを連通させるための溝となるオリフィス３３が設けられている。
【００２１】
図２は液滴吐出ヘッドの断面図である。図２において、吐出室２１はノズル３１から吐出させる液体をためておく。吐出室２１の底壁である振動板２２を撓ませることにより、吐出室２１内の圧力を高め、ノズル３１から液滴を吐出させる。ここで、異物、水分（水蒸気）等がギャップに入り込まないように、ギャップを外気から遮断し、密閉するために電極取り出し口２６に封止材２５が設けられている。
【００２２】
図３は駆動制御回路４０を中心とする構成を表す図である。図３に基づいて、液滴吐出ヘッドから液滴を吐出させるための制御を行う手段等について説明する。駆動制御回路４０はＣＰＵ４２ａを中心に構成されたヘッド制御部４１を備えている。ヘッド制御部４１のＣＰＵ４２ａには、例えばコンピュータ等の外部装置５０からバス５１を介し、印刷用データ等を含む信号が送信される。
【００２３】
また、ヘッド制御部４１はＲＯＭ４３ａ、ＲＡＭ４３ｂ及びキャラクタジェネレータ４３ｃを有しており、内部バス４２ｂを介してＣＰＵ４２ａと接続されている。ＣＰＵ４２ａは、ＲＯＭ４３ａ内に格納されている制御プログラムに基づいて処理を実行し、印刷用データに対応した吐出制御信号を生成する。その際、ＲＡＭ４３ｂ内の記憶領域を作業領域として用い、また、文字等を印刷する等の場合、キャラクタジェネレータ４３ｃに記憶されたキャラクタデータ等に基づく処理を行う。ＣＰＵ４２ａが生成した吐出制御信号は、内部バス４２ｂを介して論理ゲートアレイ４５に送信される。論理ゲートアレイ４５は、吐出制御信号に基づいて、後述するように、各個別電極１２に対する電荷供給に関する信号を生成する。また、ＣＯＭ発生回路４６ａからは、後述するようにキャビティ基板２０（振動板２２）に対する電荷供給に関する信号を生成する。駆動パルス発生回路４６ｂは同期のための信号を生成する。これらの信号は、振動板２２と個別電極１２との間に印加する電圧を指示する信号として、コネクタ４７を経由してドライバＩＣ４８に送信される。
【００２４】
そして、ドライバＩＣ４８は、直接又はＦＰＣ（Flexible Print Circuit）、ワイヤ等の配線４９を介して電気的に端子部１４、共通電極端子２７と接続される。ドライバＩＣ４８の端子数が液滴吐出ヘッドのノズル３１の数に足りなければ、複数のドライバＩＣ４８で構成されている場合もある。ドライバＩＣ４８は、電源及び電源回路６０（以下、電源回路６０という）から電力の供給を受け、前述した各種信号に基づいて、キャビティ基板２０（各振動板２２）及び各個別電極１２への電荷供給の開始（充電）、電荷保持及び放電（これらが電荷供給制御となる）を実際に行う手段である。本実施の形態では、振動板２２と個別電極１２との間の電圧を変化させるような電荷供給制御を各個別電極１２に対して行うことができる。そして、各ノズル３１に対応する各振動板２２と個別電極１２との間の電荷供給（電圧印加）制御を行い、まず、第１の電圧（以下、待機変位電圧という）を印加して各振動板２２を所定のギャップ長となるように変位させ、その後にノズル３１から液滴を吐出させる第２の電圧（以下、駆動電圧という）を印加して振動板２２をさらに変位させて液滴吐出を行うものである。
【００２５】
ドライバＩＣ４８は、キャビティ基板２０（振動板２２）、各個別電極１２のそれぞれのパルス等の発生タイミングに基づいて、キャビティ基板２０と各個別電極１２との間に所定の電圧を印加する（電位差を発生させる）。電圧印加の方法としては、例えば、キャビティ基板２０（振動板２２側）又は個別電極１２側の一方に正又は負の電荷供給等を行い、他方に電荷の供給を行わない状態等をつくることにより、電位差を発生させ、電圧を印加している。
【００２６】
電圧印加により振動板２２と個別電極１２との間に静電力が発生し、振動板２２は個別電極１２側に引き寄せられて撓む。このため吐出室２１の容積は広がるが、この撓みが大きければ、吐出室２１内の液体量も多くなり、また、振動板２２が元に戻ろうとするときの復元力も大きくなる。この復元力による圧力が液体に加わり、ノズル３１から液体を押し出して液滴として吐出される。この液滴が例えば記録対象となる記録紙に着弾することによって印刷等の記録が行われる。
【００２７】
図４はギャップ長と液滴の吐出特性との関係を表す図である。図４における液滴の吐出特性は、基本的に液滴吐出量を表すものとする。また、振動板２２の幅を１００μｍ、厚さを２μｍ、長さを３ｍｍ（３０００μｍ）としている。
【００２８】
例えば、図４（ａ）に示すように駆動電圧を一定とした場合、ギャップ長と液滴の吐出特性との関係をグラフで表すと、あるギャップ長において液滴吐出量がピークとなる、上に凸の曲線を描く。ここで、ピークとなるギャップ長が必ずしも一致するとは限らないものの、ギャップ長と液滴吐出速度との関係も、上に凸の曲線を描く傾向があると考えられる。
【００２９】
基本的には、液滴吐出量が多ければ（又は液滴吐出速度が速ければ）、吐出された液滴は着弾まで安定して飛び続ける。したがって、吐出する液滴を安定させるには、所定の駆動電圧において、吐出特性がピークとなる所定のギャップ長にすればよい。例えば、図４において、駆動電圧が３５Ｖのとき、吐出特性のピークにおけるギャップ長は２００ｎｍ（０．２μｍ）となるものとする。そして、本実施の形態の液滴吐出ヘッドには、ドライバＩＣ４８から最大３５Ｖの駆動電圧を印加するものとする。このような場合に、最適なギャップ長にするため、本実施の形態の液滴吐出ヘッドは、ギャップ長が２００ｎｍ（０．２μｍ）となるように設計する。これにより、駆動電圧が３５Ｖの場合には、変位を行わなくてもピークにおいて吐出を行うことができる。
【００３０】
また、図４（ａ）に示すように、駆動電圧を変化させた場合、駆動電圧が高くなるほど、ギャップ長が長く、液滴吐出量が多い位置がピークとなる。そして曲線はグラフの右上方向に移行する（逆に駆動電圧が低くなるほど、曲線は左下方向に移行する）。
【００３１】
図５はピークにおける駆動電圧、ギャップ長及び液滴の吐出特性の関係例を表す図である。図４、図５に示すように、駆動電圧を変化することにより、液滴吐出量（液滴吐出速度）を変化させることができる。ここで、図４（ｂ）に示すように、ギャップ長を変化させずに駆動電圧のみを変化させて液滴を吐出させることもできるが、液滴吐出速度が大きく低下してしまう。そのため、例えば液体が増粘してしまって吐出できなくなる、例えば紙面への着弾位置のバラツキが大きくなる等の不具合が生じる可能性が高くなる。前述したように、安定した状態で液滴吐出量を変化させて吐出させるには、吐出特性がピークとなるようにすることが望ましい。そのため、吐出特性がピークとなる駆動電圧及びギャップ長の組み合わせで駆動（液滴吐出動作）をさせればよい。例えば、図５によれば、駆動電圧が３５Ｖの場合にはギャップ長を２００ｎｍ（０．２μｍ）、３０Ｖの場合には１７０ｎｍ（０．１７μｍ）、２５Ｖの場合には１４０ｎｍ（０．１４μｍ）となる組み合わせにする。
【００３２】
そこで、本実施の形態は、液滴を吐出させるための振動板２２の変位を行う前の段階で、所定の待機変位電圧を印加して、振動板２２を変位させ、あらかじめ所定のギャップ長（間隔）にしておく。そして、液滴を吐出させる振動板２２の変位を行うため、振動板２２と個別電極１２との間にさらに所定の駆動電圧を印加し、所定のギャップ長から振動板２２を変位させ、液体を加圧してノズル３１から液滴を吐出させる。
【００３３】
図６はある駆動周期における駆動制御回路４０（ドライバＩＣ４８）による振動板２２と個別電極１２との間に印加する電圧（発生する電位差）の波形例とその波形に対する各モードの設定例を表す図である。図６（ａ）は印加電圧の波形を表し、図６（ｂ）は３つのモード設定例を表す。
【００３４】
図６において、電圧Ｖ２は、液滴を吐出するために印加する電圧であり、前述した駆動電圧に相当する電圧である。図６（ｂ）においては、モード１ではその値が３５Ｖ、モード２では３０Ｖ、モード３では２５Ｖに設定される。また、電圧Ｖ１は、振動板２２を変位させ、所定のギャップ長で待機させるための変位を与えるために印加する待機変位電圧に相当する電圧である。図６（ｂ）においては、モード１では変位させる必要がない（変位を０とする）ため、その値が０Ｖ、モード２では５Ｖ、モード３では７Ｖに設定される。ここで、各モードにおける電圧Ｖ１（待機変位電圧）は、変位させたいギャップ長によって異なるが、液滴吐出ヘッド、駆動制御回路４０を有する液滴吐出装置が製造され、出荷等の前に行う検査時に、駆動電圧とそのときの振動板２２の変位（撓み量）との関係を測定することにより、例えば駆動制御回路４０が設定を行うようにしてもよい。また、液滴吐出装置に搭載する駆動制御回路４０等の構成によって、動作前に、その都度、ギャップ長を判断してその液滴吐出装置に応じた電圧Ｖ１を設定するようにしてもよい。ここで、ギャップ長は、振動板２２と個別電極１２との間の静電容量を測定することにより、演算により算出することができる。
【００３５】
一方、各モードにおいては、印加する電圧は異なるが、電圧を変化させるタイミングは同じになるようにする。例えば、図６（ｂ）の各モードでは、所定のギャップ長で待機させるための電圧を印加する時間Ｔ１を２μｓとなるようにしている。また、液滴を吐出するために印加する電圧（駆動電圧）を印加する時間Ｔ２を３０μｓとなるようにしている。さらに、本実施の形態では、電圧印加を停止し、放電を行う時間Ｔ３を４２μｓとしている。
【００３６】
ここで、図６においてはＴ１とＴ２との間が２８μｓとなっている。これは、各モードに合わせた所定のギャップ長とするために振動板２２を変位させたために生じた振動板２２及び液体の振動を減衰させ、静止させるための時間を確保するためである。したがって、例えば、それよりも速い時間で振動板２２等を静止させることができれば、時間を２８μｓに限定する必要はない。また、図６において、Ｔ２とＴ３との間が１２μｓとなっているが、この数値についても限定するものではない。基本的には、振動板２２、液体の安定を目的とするものではないので、Ｔ２とＴ３との間はＴ１とＴ２との間よりも短い時間とする。
【００３７】
以上のようにして、液滴吐出ヘッドの各ノズルから吐出させようとする液滴吐出量に基づいて、複数のモードを使い分け、駆動電圧に合わせた待機変位電圧を印加してあらかじめ振動板２２を変位させ、安定した吐出を行うようにする。
【００３８】
以上のように、実施の形態１によれば、駆動制御回路４０（ＩＣドライバ４８）の制御により、液滴を吐出させるための振動板２２の変位を行う前の段階で、振動板２２と個別電極１２との間に所定の待機変位電圧を印加して、振動板２２を変位させてあらかじめ所定のギャップ長にしておき、その後、所定の駆動電圧を印加して、ノズル３１から液滴を吐出させるような制御を行うようにしたので、例えば、段差構造の個別電極等、液滴吐出ヘッドの構造を複雑なものにしなくても、印加する電圧（波形）を変化させるだけで、ギャップ長を変化させることができる。そして、所定のギャップ長から振動板２２が変位して液体を加圧し、液滴を吐出させることができる。また、駆動電圧を変更することによってその駆動電圧に応じて液滴吐出量を変化させることができる。そして、液滴の吐出を行う際、例えば、所定の駆動電圧において液滴吐出量又は液滴吐出速度がピークとなるギャップ長となるように待機変位電圧を印加して、振動板２２を変位させておくようにすることで、所定の駆動電圧によって、吐出する液滴を安定させることができる。液滴を安定して吐出することにより、着弾位置の大きなずれ等が発生せず、例えば印刷等を行う場合には高精細、高画質の印刷を行うことができる。さらに、本実施の形態のような制御を行う液滴吐出ヘッドを製造する際、振動板２２を変位させなくても、液滴の最大吐出量（吐出速度）に対応した駆動電圧に最適なギャップ長となるように凹部１１を形成しておけば、変位させることなく、安定して最大吐出量の液滴を吐出することができる。
【００３９】
実施の形態２．
上述の実施の形態では、電極基板１０、キャビティ基板２０及びノズル基板３０の３つの基板が積層されて構成された液滴吐出ヘッドについて説明したが、液滴吐出ヘッドの構成についてはこれに限定されるものではない。例えば、リザーバを吐出室とは別の基板に形成し、積層した４層の基板で構成した液滴吐出ヘッドについても適用することができる。
【００４０】
実施の形態３．
上述の実施の形態では、例えば図６（ａ）のように、待機変位電圧として印加する電圧は、Ｔ１とＴ２との間で一定となるようにし、制御を簡単に行えるようにしたが、これに限定するものではない。例えば、変位による振動板２２、液体の振動を抑えつつ、所定のギャップ長にできるような電圧波形となるようにしてもよい。
【００４１】
また、放電開始時間のＴ３の後、電圧を０Ｖまで降下させずにＶ１までとし、そのまま次の吐出動作まで、Ｖ１の値に維持するようにしてもよい。その場合、放電時において、電圧変化及びアクチュエータ部分における容量変化を少なく抑え、ドライバＩＣ４８等の駆動回路に流れる電流値を抑制することができる。
【００４２】
実施の形態４．
図７は上述の実施の形態で製造した液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置（プリンタ１００）の外観図である。また、図８は液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。図８及び図９の液滴吐出装置は液滴吐出方式（インクジェット方式）による印刷を目的とする。また、いわゆるシリアル型の装置である。図９において、被印刷物であるプリント紙１１０が支持されるドラム１０１と、プリント紙１１０にインクを吐出し、記録を行う液滴吐出ヘッド１０２とで主に構成される。また、図示していないが、液滴吐出ヘッド１０２にインクを供給するためのインク供給手段がある。プリント紙１１０は、ドラム１０１の軸方向に平行に設けられた紙圧着ローラ１０３により、ドラム１０１に圧着して保持される。そして、送りネジ１０４がドラム１０１の軸方向に平行に設けられ、液滴吐出ヘッド１０２が保持されている。送りネジ１０４が回転することによって液滴吐出ヘッド１０２がドラム１０１の軸方向に移動するようになっている。
【００４３】
一方、ドラム１０１は、ベルト１０５等を介してモータ１０６により回転駆動される。また、駆動制御回路４０は、印刷用データ及び制御信号に基づいて送りネジ１０４、モータ１０６を駆動させる。また、ここでは図示していないが、実施の形態１で説明したようにドライバＩＣ４８からＣＯＭ及び各ＳＥＧを出力して振動板２２を振動させ、制御をしながらプリント紙１１０に印刷を行わせる。
【００４４】
ここでは液体をインクとしてプリント紙１１０に吐出するようにしているが、液滴吐出ヘッド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、カラーフィルタ用の顔料を含む液体、有機化合物等の電界発光素子を用いた表示パネル（ＯＬＥＤ等）の基板に吐出させる用途においては、発光素子となる化合物を含む液体、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。また、液滴吐出ヘッドをディスペンサとし、生体分子のマイクロアレイとなる基板に吐出する用途に用いる場合では、ＤＮＡ（Deoxyribo Nucleic Acids ：デオキシリボ核酸）、他の核酸（例えば、Ribo Nucleic Acid：リボ核酸、Peptide Nucleic Acids：ペプチド核酸等）タンパク質等のプローブを含む液体を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することができる。
【００４５】
実施の形態５．
上述の実施の形態では、液滴吐出ヘッドの吐出制御について説明したが、例えば、モータ、センサ、ＳＡＷフィルタのような振動素子（レゾネータ）、ミラーデバイス等、他の種類の微細加工の静電アクチュエータ、圧力センサ等のセンサ等にも、平行平板の可動電極を、電圧印加によりあらかじめ所定の位置に静止等させて安定させておいてから、仕事をさせる駆動等を行わせる制御方法を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドを分解して表した図である。
【図２】液滴吐出ヘッドの断面図である。
【図３】駆動制御回路４０を中心とする構成を表す図である。
【図４】ギャップ長と液滴の吐出特性との関係を表す図である。
【図５】ピークの駆動電圧、ギャップ長及び吐出特性の関係例を表す図である。
【図６】ある駆動周期における電圧の波形例と各モードの設定例を表す図である。
【図７】液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図である。
【図８】液滴吐出装置の主要な構成手段の一例を表す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  電極基板、１１  凹部、１２  個別電極、１３  リード部、１４  端子部、１５  液体供給口、２０  キャビティ基板、２１  吐出室、２２  振動板、２３  絶縁膜、２４  リザーバ、２５  封止材、２６  電極取り出し口、２７  共通電極端子、３０  ノズル基板、３１  ノズル、３２  ダイヤフラム、３３  オリフィス、４０  駆動制御回路、４１  ヘッド制御部、４２ａ  ＣＰＵ、４２ｂ  バス、４３ａ  ＲＯＭ、４３ｂ  ＲＡＭ、４３ｃ  キャラクタジェネレータ、４５  論理ゲートアレイ、４６ａ  ＣＯＭ発生回路、４６ｂ  駆動パルス発生回路、４７  コネクタ、４８  ドライバＩＣ、４９  配線、５０  外部装置、５１  バス、６０  電源回路、１００  プリンタ、１０１  ドラム、１０２  液滴吐出ヘッド、１０３  紙圧着ローラ、１０４  送りネジ、１０５  ベルト、１０６  モータ、１０７  プリント制御手段、１１０  プリント紙。
【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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