(57)【要約】【課題】インクに含有されている微粒子の極性の有無に関係なく、吐出されるインクに含有されている微粒子の濃度を任意に調整することができるインク吐出方法を提供する。【解決手段】本発明に係るインク吐出方法は、ノズルから吐出されたインクに含まれている微粒子の濃度と、当該濃度の微粒子を含んでいるインクを吐出させるために印加する駆動パルスの駆動パターンとを関連付けて記憶したテーブルを参照することによって、当該駆動パターンを決定する駆動パターン決定工程と、決定された駆動パターンの駆動パルスを、ノズルに印加する第１の駆動工程と、第１の駆動工程の後、予め定められた駆動パターンの駆動パルスをノズルに印加することによって、インクを吐出させる第２の駆動工程とを含んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子を含んでいるインクをインクジェットヘッドのノズルから吐出させるインク吐出方法であって、
上記ノズルから吐出された上記インクに含まれている上記微粒子の濃度と、当該濃度の上記微粒子を含んでいるインクを吐出させるために上記ノズルに印加すべき濃度調整用駆動パルスの駆動パターンとを関連付けて記憶したテーブルを参照することによって、当該駆動パターンを決定する駆動パターン決定工程と、
上記駆動パターン決定工程において決定された上記駆動パターンの上記濃度調整用駆動パルスを、上記ノズルに印加する第１の駆動工程と、
上記第１の駆動工程の後、予め定められた駆動パターンの吐出用駆動パルスを上記ノズルに印加することによって、上記インクを吐出させる第２の駆動工程と、を含んでいることを特徴とするインク吐出方法。
【請求項２】
上記駆動パターン決定工程では、上記インクを吐出する吐出孔の形状、大きさおよび材質、上記ノズルの大きさ、形状および材質、上記インクの溶媒、上記微粒子の種類および大きさ、ならびに上記溶媒と上記微粒子との比重の少なくともいずれかが変更された場合に、参照する上記テーブルを変更することを特徴とする請求項１に記載のインク吐出方法。
【請求項３】
上記駆動パターン決定工程において決定される上記駆動パターンは、上記濃度調整用駆動パルスの周波数であり、
上記周波数は、０．５〜１５０ｋＨｚの範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載のインク吐出方法。
【請求項４】
上記駆動パターン決定工程において決定される上記駆動パターンは、上記濃度調整用駆動パルスのパルス数であり、
上記パルス数は、１０回以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインク吐出方法。
【請求項５】
上記テーブルは、上記インクにおける上記微粒子と溶媒との比重の差をさらに関連付けて記憶していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインク吐出方法。
【請求項６】
上記インクにおける上記微粒子と溶媒との比重の差は、上記溶媒の比重に対して少なくとも１％であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のインク吐出方法。
【請求項７】
上記駆動パターン決定工程は、上記インクジェットヘッドの変更を認識する変更認識工程と、
上記変更認識工程において上記インクジェットヘッドが変更されたと認識された場合に、変更された上記インクジェットヘッドに応じた上記テーブルを作成するテーブル作成工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のインク吐出方法。
【請求項８】
上記第２の駆動工程では、上記ノズル内における上記インクを上記ノズルから排出しつつ、吐出していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のインク吐出方法。
【請求項９】
微粒子を含んでいるインクをインクジェットヘッドのノズルから吐出させるインク吐出装置であって、
濃度調整用駆動パルスおよび吐出用駆動パルスを発生させる駆動パルス発生手段と、
上記ノズルから吐出された上記インクに含まれている上記微粒子の濃度と、当該濃度の上記微粒子を含んでいるインクを吐出させるために上記ノズルに印加すべき濃度調整用駆動パルスの駆動パターンとを関連付けたテーブルを記憶している記憶手段と、
上記テーブルにおける上記インクの濃度を参照して、濃度調整用駆動パルスの駆動パターンを決定する駆動パターン制御手段と、を備えていることを特徴とするインク吐出装置。
【請求項１０】
上記駆動パターン制御手段は、上記インクジェットヘッドの変更を認識する変更認識手段と、
上記変更認識手段において上記インクジェットヘッドが変更されたと認識された場合に、変更された上記インクジェットヘッドに応じた上記テーブルを作成するテーブル作成手段と、をさらに備えていることを特徴とする請求項９に記載のインク吐出装置。
【請求項１１】
上記ノズルは、上記インクを供給する供給口を有するインク供給路と、上記インクを排出する排出口を有するインク排出路との間に備えられていることを特徴とする請求項９または１０に記載のインク吐出装置。
【請求項１２】
上記ノズルは、上記インクを吐出する吐出孔を有していることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載のインク吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子を含有したインクを吐出するインク吐出方法およびインク吐出装置に関するものであり、特には、吐出するインクに含有される微粒子の濃度を任意に調節し、吐出することができるインク吐出方法およびインク吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクを吐出する技術は、民生用のプリンタのみならず、液晶パネル生産装置を始めとする生産装置おいてにも幅広く転用されるなど、その用途は多様化している。
【０００３】
その一例として、インクを吐出する技術を利用して、基板上にパターンを形成するインクジェットパターニング技術を挙げることができる。インクジェットパターニング技術は、インク吐出装置より微量液体（インク）を噴射し、基板上に微細なパターンを直接印字する技術である。インクジェットパターニング技術は、従来のフォトリソグラフィーによる真空プロセスを用いたパターン生成方法に代わり、脱真空プロセスに使用可能な技術として注目が高まっている。
【０００４】
このようなインクジェットパターニング技術を用いた生産装置としては、例えば、カラーフィルタ(ＣＦ)パネル形成装置およびビーズスペーサ形成装置などを挙げることができる。ＣＦパネル形成装置は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の各色からなるインクをガラス基板上に形成されているＲＧＢ用画素領域内に着弾させることによって各画素を埋め、カラーフィルタ(ＣＦ)パネルを形成する装置であり、ビーズスペーサ形成装置は、ＣＦパネルとＴＦＴ（Thin Film Transistor）パネルとを貼り合わせ、その間に液晶を注入するためのスペーサとなる微粒子（ビーズ）を吐出する装置である。
【０００５】
このような生産装置に使われるインクは、一般的に、数十ｎｍから数μｍの微粒子を含んでいる。例えば、ＣＦ用インクであれば、各色を形成するための顔料および、その顔料をガラス基板上において固着、膜化させるための樹脂成分が含まれている。また、ビーズインクであれば、スペーサとなりうるビーズを含んでいる。このように、製品を生産するにおいて、インクに含まれる残存成分または微粒子は非常に重要であり、いかに効率よく、所望の量の残存成分を残せるか、または微粒子を含有させることができるかが装置として重要なスペックとなる。
【０００６】
例えば、ＣＦパネル形成装置であれば、上述したように、ガラス基板上に作製された画素内に必要量のインクを打ち込むが、インクの打ち込み量は、インクの溶媒成分が揮発し、残存成分のみとなった際の膜厚から逆算して決定されている。ＣＦパネルでは、膜厚に応じてＣＦを透過した光の見え方が異なるため、膜厚の制御は、非常に重要である。このように膜厚を好適に制御するためには、微小な液適量調整技術、あるいはインク濃度調整技術が必要となる。一般に、このような生産装置では、吐出液滴サイズを小さくし、微小な液適量の調整を行っている。
【０００７】
一方で、ガラス基板上に形成される画素サイズは、インクの打ち込み量に対して吐出液滴サイズが小さい場合、１画素を形成するために、１００滴以上のインクの吐出が必要となる。そのため、インクジェットヘッドを画素に対して傾けることにより１画素上を通過するノズル数を増やしたり、また、ステージ速度を遅くして打ち込み時間を長くしたり、さらには微粒子の濃度を高くしたインク（以下、高濃度インクとも称する）を使用するなどの工夫を行っている。
【０００８】
また、ビーズスペーサ形成装置であれば、ＣＦ基板とＴＦＴ基板との間のギャップ調整が重要であり、ギャップムラが発生しないように、ムラなく均一に必要数のビーズを着弾させることが重要である。
【０００９】
このように、生産装置においてインクに含有されている微粒子の濃度は非常に重要であり、特に、高濃度インクを吐出することは、生産効率を向上させる（タクトを短縮させる）うえでも必要なことである。しかし、当然ながら、微粒子の濃度を無限に高くすることはできない。微粒子の濃度を高くするためには、インクにおける微粒子の濃度を高くする共に、インク内における微粒子の安定分散性を確保しなければならないからである。安定分散性が確保されていないインクを使用した場合、流路内において微粒子の凝集が発生し、流路が目詰ましてしまうという問題を生じる。
【００１０】
一般的に、微粒子の安定分散性は、微粒子同士の静電反発、あるいは立体障壁によって、微粒子同士を近づけなくすることによって確保している。しかし、微粒子は、溶媒内においてブラウン運動しているため、ある確率で微粒子同士の距離が短くなった際に、微粒子同士が離れているよりも結合した方が安定となり、凝集が生じてしまう。当然のことながら、この確率は、含有されている微粒子の濃度の上昇と共に高くなる。そのため、生産装置において使用されるインクでは、その用途と使用期間に応じて、安定分散を確保することができる期間、およびインクに含有されている微粒子の濃度が決定されている。
【００１１】
また、吐出液滴に含有される微粒子の濃度は、吐出前のインクに含有されている微粒子の濃度と同等であり、残存成分量の調整は、滴数を変更することにより制御しなければならない。
【００１２】
そこで、例えば、特許文献１には、吐出される液滴内に含有されている微粒子濃度を向上させる方法が開示されている。特許文献１では、インク室の吐出口近傍とその対向面に電極を配置し、この電極に電圧を印加することにより電界を発生させ、インクを濃縮させた後、吐出している。
【００１３】
また、特許文献１に開示された方法は、それを応用することによって、高濃度のインクのみならず、低濃度のインクを吐出することもでき、滴数を変更することにより残存成分量を調整するよりも細かな残存成分量の調整を可能としている。
【００１４】
なお、例えば、特許文献２〜４には、インクを吐出するノズルにおいて、インクの固化を防ぐため、またはノズルの周波数特性を向上するために、インク滴が吐出しない程度の電圧を印加する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１１３５５号公報（平成１５年１月１５日公開）
【特許文献２】特開昭５５−１２３４７６号公報（昭和５５年９月２２日公開）
【特許文献３】特開昭５７−６１５７６号公報（昭和５７年４月１４日公開）
【特許文献４】特開平９−３０００７号公報（平成９年２月４日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、特許文献１において開示された技術は、電気泳動を基本原理として用いた技術であり、インクに含有されている微粒子が極性を有していないと適用することができない。また、特許文献１では、極性を有する微粒子を用いるため、微粒子を分散させる溶媒として、極性を有する溶媒を用いることが多い。したがって、用いる溶媒の種類によっては、電気分解による気泡が発生してしまい、吐出安定性が劣化するという問題を有している。
【００１６】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その主たる目的は、インクに含有されている微粒子の極性の有無に関係なく、吐出されたインクに含有されている微粒子の濃度（以下、インク濃度とも称する）を制御することができるインク吐出方法、およびインク吐出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係るインク吐出方法は、上記課題を解決するために、
微粒子を含んでいるインクをインクジェットヘッドのノズルから吐出させるインク吐出方法であって、
上記ノズルから吐出された上記インクに含まれている上記微粒子の濃度と、当該濃度の上記微粒子を含んでいるインクを吐出させるために上記ノズルに印加すべき濃度調整用駆動パルスの駆動パターンとを関連付けて記憶したテーブルを参照することによって、当該駆動パターンを決定する駆動パターン決定工程と、
上記駆動パターン決定工程において決定された上記駆動パターンの上記濃度調整用駆動パルスを、上記ノズルに印加する第１の駆動工程と、
上記第１の駆動工程の後、予め定められた駆動パターンの吐出用駆動パルスを上記ノズルに印加することによって、上記インクを吐出させる第２の駆動工程とを含んでいることを特徴としている。
【００１８】
上記の構成によれば、ノズルから吐出されたインクに含有されている微粒子の濃度（以下、インク濃度とも称する）と、そのインク濃度のインクを吐出させるためにノズルに印加すべき濃度調整用駆動パルスの駆動パターンとを関連付けて記憶したテーブルを参照して、濃度調整用駆動パルスの駆動パターンを決定している。
【００１９】
これによって、第２の駆動工程において吐出しようとするインク濃度となるように、第１の駆動工程においてノズルに印加する濃度調整用駆動パルスの駆動パターンを決定することができる。すなわち、第１の駆動工程において、第２の駆動工程において吐出しようとするインク濃度となるような駆動パターンの駆動パルスをノズルに印加することによりインク濃度を制御することができるため、インクに含有されている微粒子の性質に左右されることなくインク濃度を制御することができる効果を奏する。また、インクにおける溶媒に対して電気を印加していないため、溶媒の電気分解が引き起こされることなく、安定したインクの吐出を実現することができる効果も併せて奏する。
【００２０】
本発明に係るインク吐出方法では、さらに、
上記駆動パターン決定工程では、上記インクを吐出する吐出孔の形状、大きさ、および材質、上記ノズルの大きさ、形状、および材質、上記インクの溶媒、上記微粒子の種類、および大きさ、ならびに上記溶媒と上記微粒子との比重の少なくともいずれかが変更された場合に、参照する上記テーブルを変更することが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、インクを吐出する吐出孔の大きさ、形状、および材質、ノズルの形状、大きさ、および材質、インクの溶媒、インクに含有されている微粒子の種類、および大きさ、ならびに溶媒と微粒子との比重の少なくともいずれか、すなわちノズル先端部においてメニスカスの振動が変更されるような変更が生じた場合に、参照するテーブルを変更する。言い換えれば、インクジェットヘッドの種類、および使用するインクの種類の少なくともいずれかの変更に基づいて、参照するテーブルを変更することができる。これによって、インクジェットヘッドの種類、またはインクの種類を変更した場合であっても、吐出するインクにおける微粒子の濃度を正確、かつ詳細に決定することができる効果を奏する。
【００２２】
本発明に係るインク吐出方法では、さらに、
上記駆動パターン決定工程において決定される上記駆動パターンは、上記濃度調整用駆動パルスの周波数であり、
上記周波数は、０．５〜１５０ｋＨｚの範囲内であることが好ましい。
【００２３】
濃度調整用駆動パルスの周波数を、上記範囲内とすることによって、吐出するインクにおけるインク濃度を十分に変化させることができる効果を奏する。
【００２４】
本発明に係るインク吐出方法では、さらに、
上記駆動パターン決定工程において決定される上記駆動パターンは、上記濃度調整用駆動パルスのパルス数であり、
上記パルス数は、１０回以上であることが好ましい。
【００２５】
濃度調整用駆動パルスのパルス数を、上記範囲内とすることによって、吐出するインクにおけるインク濃度を十分に変化させることができる効果を奏する。
【００２６】
本発明に係るインク吐出方法では、さらに、
上記テーブルは、上記インクにおける上記微粒子と溶媒との比重の差をさらに関連付けて記憶していることが好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、吐出するインクの種類の違いを考慮して、印加する第１の駆動パルスのパルスパターンを決定することができる。これによって、吐出するインクにおける微粒子の濃度を正確、かつ詳細に決定することができる効果を奏する。
【００２８】
本発明に係るインク吐出方法では、さらに、
上記インクにおける上記微粒子と溶媒との比重の差は、上記溶媒の比重に対して少なくとも１％であることが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、ノズルの体積の周期的な変化による微粒子の集合または離散を容易なものとすることができる効果を奏する。
【００３０】
本発明に係るインク吐出方法では、さらに、
上記駆動パターン決定工程は、上記インクジェットヘッドの変更を認識する変更認識工程と、
上記変更認識工程において上記インクジェットヘッドが変更されたと認識された場合に、変更された上記インクジェットヘッドに応じた上記テーブルを作成するテーブル作成工程と、をさらに含むことが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、実際に装置に実装するインクジェットヘッドを用いて、かつ、実際に使用する装置上で吐出特性を調べ、テーブルを作成することができる。これによって、生産時に実際に使用するインクジェットヘッドと全く同一のテーブルを作成することができる。したがって、より正確なテーブルを作成することができるため、より正確な濃度制御を行うことができる効果を奏する。
【００３２】
本発明に係るインク吐出方法では、さらに、
上記吐出工程では、上記ノズル内に残余しているインクを上記ノズルから排出させつつ、吐出していることが好ましい。
【００３３】
上記の構成によれば、微粒子の濃度を変化させたインクと、微粒子の濃度の変化していないインクとが混合することによって、微粒子の濃度を変化させる前のインクにおける微粒子の濃度が変化することを抑制することができる。すなわち、濃度制御工程において、微粒子の濃度を変化させるインクの濃度を常に一定とすることができるため、吐出されるインクにおける微粒子の濃度のばらつきを抑制することができる効果を奏する。
【００３４】
本発明に係るインク吐出装置は、上記課題を解決するために、
微粒子を含んでいるインクをインクジェットヘッドのノズルから吐出させるインク吐出装置であって、
濃度調整用駆動パルスおよび吐出用駆動パルスを発生させる駆動パルス発生手段と、
上記ノズルから吐出された上記インクに含まれている上記微粒子の濃度と、当該濃度の上記微粒子を含んでいるインクを吐出させるために上記ノズルに印加すべき濃度調整用駆動パルスの駆動パターンとを関連付けたテーブルを記憶している記憶手段と、
上記テーブルにおける上記インクの濃度を参照して、濃度調整用駆動パルスの駆動パターンを決定する駆動パターン制御手段と、を備えていることを特徴としている。
【００３５】
上記の構成によれば、本発明に係るインク吐出方法と同様の作用効果を生じる。
【００３６】
本発明に係るインク吐出装置では、さらに、
上記駆動パターン制御手段は、上記インクジェットヘッドの変更を認識する変更認識手段と、
上記変更認識手段において上記インクジェットヘッドが変更されたと認識された場合に、変更された上記インクジェットヘッドに応じた上記テーブルを作成するテーブル作成手段と、をさらに備えていることが好ましい。
【００３７】
上記の構成によれば、インクを吐出するインクジェットヘッドの種類の違いを考慮して、印加する駆動パルスのパルスパターンを決定することができる。これによって、吐出するインクにおけるインク濃度を正確に、かつ詳細に決定することができる効果を奏する。
【００３８】
本発明に係るインク吐出装置では、さらに、
上記ノズルは、上記インクを供給する供給口を有するインク供給路と、上記インクを排出する排出口を有するインク排出路との間に備えられていることが好ましい。
【００３９】
上記の構成によれば、ノズルに残余している微粒子の濃度の変化したインクを、少量のインクにより容易に排出することができる効果を奏する。
【００４０】
本発明に係るインク吐出装置では、さらに、
上記ノズルは、その一部に上記インクを吐出する吐出孔を備えていることが好ましい。
【００４１】
上記の構成によれば、ノズルと吐出孔との間に微粒子の濃度の変化したインクが残余してしまうことを防ぐことができる。これによって、吐出されるインクにおける微粒子の濃度のばらつきを抑制することができる効果を奏する。
【発明の効果】
【００４２】
本発明に係るインク吐出方法は、ノズルから吐出されたインクの濃度と、当該濃度のインクを吐出させるためにノズルに印加すべき濃度調整用駆動パルスの駆動パターンとを関連付けて記憶したテーブルを参照することによって、印加する駆動パターンを決定する駆動パターン決定工程と、駆動パターン決定工程において決定された駆動パターンの濃度調整用駆動パルスを、ノズルに印加する第１の駆動工程と、第１の駆動工程の後にインクを吐出させる第２の駆動工程とを含んでいる。
【００４３】
上記の構成によれば、インクに含有されている微粒子の性質に左右されることなく、インクの濃度を制御することができる効果を奏する。また、インクにおける溶媒に対して電気を印加していないため、溶媒の電気分解が引き起こされることなく、安定したインクの吐出を実現することができる効果も併せて奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
〔実施形態１〕
本発明に係るインク吐出方法の一実施形態を、実施形態１として以下に説明する。
【００４５】
本発明に係るインク吐出方法は、大別して、インクを吐出させることなく濃度を調整できる駆動パターンを決定する駆動パターン決定工程と、駆動パターン決定工程で決定した駆動パターンの駆動パルスでインク室を駆動する第１の駆動工程と、第１の駆動工程の後、予め定められた駆動パターンでインク室を駆動する第２の駆動工程とを含んでいる。本実施形態では、これらの工程の詳細について説明する前に、第１の駆動工程工程および第２の駆動工程工程を行うインクジェットヘッドの構成について、図２（ａ）〜（ｃ）を参照して以下に説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、インクジェットヘッド１０の構成を示す斜視図であり、（ａ）はインクジェットヘッド１０を構成する各部材を示した図であり、（ｂ）は間にホールド１０６に圧電素子１０１およびＦＰＣ１０７を取り付けた状態の図であり、（ｃ）は、図２（ｂ）に示す状態のインクジェットヘッド１０にノズルプレート１０５をさらに取り付けた状態を示す図である。
【００４６】
（インクヘッド１０の構成）
インクジェットヘッド１０は、図２（ａ）に示すように、主として、圧電素子１０１、ノズルプレート１０５、マニホールド１０６、およびＦＰＣ（フレキシブルプリント配線盤）１０７を備えている。インクジェットヘッド１０は、ＦＰＣ１０７を接続した圧電素子１０１と、マニホールド１０６とを接着した後、マニホールド１０６とノズルプレート１０５をさらに接着することによって、図２（ｃ）に示すように作製することができる。圧電素子１０１、ノズルプレート１０５およびマニホールド１０６の詳細について以下に説明する。
【００４７】
（圧電素子１０１の構成）
圧電素子１０１は、下記に説明するように、２枚の圧電部材を貼り合せて形成されている。また、圧電素子１０１には、インク室（ノズル）１０２、インク流路（インク供給路およびインク排出路）１０３および電極接続部１０４が設けられている。インク室１０２およびインク流路１０３は、圧電素子１０１をダイヤモンドブレードなどを用いて切削加工することによって形成することが好ましい。したがって、インク室１０２およびインク流路１０３の幅は、研削加工に用いた加工器具の幅を適宜設定することによって決定することができる。また、インク室１０２およびインク流路１０３の長さ、深さおよび間隔も、使用する加工器具のパラメータを設定することによって適宜設定することができる。
【００４８】
電極接続部１０４は、導電性樹脂を介してＦＰＣ１０７と接続するためのものである。電極接続部１０４は、インク室１０２を加工するときに、例えばダイヤモンドブレードなどの加工器具を引き上げることによって、すなわちインク室１０２よりも深さが浅くなるように加工することによって、形成することができる。また、ＦＰＣ１０７は、中継基板（図示しない）を介して、下記の図５に示す体積制御手段２０に接続されている。
【００４９】
（ノズルプレート１０５の構成）
ノズルプレート１０５は、図２（ｃ）に示すように、圧電素子１０１およびＦＰＣ１０７を覆うように、マニホールド１０６に取り付けられている。
【００５０】
ノズルプレート１０５において、インク室１０２の直上となる領域の一部には、インクを吐出するためのノズル孔（吐出孔）１０９が形成されている。ここで、ノズルプレート１０５は、インク室１０２の上面部を形成しているため、ノズル孔１０９は、インク室１０２の一部に形成されていると言い換えることができる。これによって、インク濃度を変化させたインクが、インク室１０２とノズル孔１０９との間に残余してしまうことを防止することができる。したがって、吐出されるインクにおけるインク濃度のばらつきを抑制することができる。
【００５１】
なお、ノズル孔１０９の設けられている位置は、インク室の幅の中央であり、かつ、インク室の長さの中央であることが好ましい。ノズル孔１０９の位置をインク室の中央近傍に設けることによって、吐出されるインク濃度をばらつきをより一層抑制することができる。
【００５２】
また、ノズル孔１０９は、ポリイミドフィルムなどの樹脂フィルムの上面に、インクに対し撥液性を有する膜を形成した後、その背面からエキシマレーザーなどを用いてレーザー加工することによって形成することが好ましい。ノズル孔１０９の直径は、レーザーの集光状態、またはパワー密度を調整することによって、所望の径とすることができる。ノズル孔１０９の直径は、吐出するインクの種類またはインクの量などによって適宜設定することが好ましい。
【００５３】
（マニホールド１０６の構成）
マニホールド１０６は、圧電素子１０１およびノズルプレート１０９を取り付けるための基板である。マニホールド１０６には、インク供給口１１０およびインク排出口１１１が、インク流路１０３に連通するように形成されている。したがって、図２（ｂ）の矢印に示すように、インク供給口１１０から供給されたインクは、圧電素子１０１に形成されているインク流路１０３およびインク室１０２を通過して、インク排出口１１１から排出される。
【００５４】
（第１の駆動工程）
次に、本発明に係るインク吐出方法の工程である第１の駆動工程および第２の駆動工程の詳細について以下に説明する。
【００５５】
第１の駆動工程は、微粒子を含有したインクを貯留するインク室１０２の体積を周期的に変化させることによって、下記に説明する第２の駆動工程において吐出するインクに含有されるインク濃度を制御する工程である。
【００５６】
第１の駆動工程において、インク室１０２の体積を周期的に変化させるための手段は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、圧電体材料から形成されているインク室１０２の壁面部に設けられた電極１０８に対して駆動パルスを印加する場合を例に挙げて説明する。
【００５７】
ここで、電極１０８に対して駆動パルスを印加することによるインク室１０２の体積の変化について、図１（ａ）〜（ｃ）を参照して以下に説明する。
【００５８】
図１（ａ）〜（ｃ）は、駆動パルスの印加によるインク室１０２の体積の変化を模式的に示した図であり、（ａ）は電極１０８に対して駆動パルスを印加していない状態の図であり、（ｂ）はインク室１０２の体積を大きくするような駆動パルスを印加した状態の図であり、（ｃ）はインク室１０２の体積を小さくするような駆動パルスを印加した状態の図である。なお、図１（ａ）〜（ｃ）は、図２（ｃ）に示すＡ−Ａ´線におけるインクジェットヘッド１０の断面図である。また、図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の理解を容易とするために、図１（ａ）〜（ｃ）においてＰと示すインク室１０２の壁面部に設けられた電極１０８にのみ駆動パルスを印加した場合を示している。
【００５９】
図１（ａ）に示すように、インク室１０２の底面部および側壁部は、圧電材料２０１および２０２からなる圧電素子１０１から形成されており、上面部は、ノズルプレート１０５から形成されている。インク室１０２の側壁部の一部には、電極１０８が設けられており、インク室１０２同士は絶縁されている。これによって、各インク室１０２に対して異なる駆動パルスを印加することができる。また、圧電素子１０１を形成する圧電材料２０１と２０２では、その分極方向が矢印の向きとなるように接着されている。すなわち、インク室１０２は、電極１０８に駆動パルスを印加することによって生じた電位差によって、分極方向と垂直な方向に電界を発生させ、発生した電界による圧電せん断歪み効果によりインク室１０２の側壁部を変形させるように形成されている。
【００６０】
インク室１０２の側壁部が変形すると、インク室１０２内に圧力変動が生じ、圧力波が発生する。より具体的には、図１（ｂ）に示すように、駆動パルスの印加によってインク室１０２の体積（容積）が広がる場合には、インク室１０２内にはインクを引き込もうとする負の圧力波が発生する。また、図１（ｃ）に示すように、駆動パルスの印加によりインク室１０２の体積（容積）が狭まる場合には、インク室１０２からインクを押し出そうとする正の圧力波が発生する。それぞれの圧力波は、インク室１０２におけるインク流路１０３との開口部において、反射しながら減衰する。
【００６１】
なお、電極１０８は、図２（ａ）〜（ｃ）に示した電極接続部１０４まで形成されている。また、電極１０８は、例えば銅またはアルミニウムなどの電極材料を真空蒸着などの従来公知の成膜手段によって、圧電素子１０１の全面に金属を成膜した後、研削することにより作製することができる。
【００６２】
上述したように、インク室１０２の体積を周期的に変化させることによりインク室１０２内に発生させた圧力波によって、インク室１０２内に貯留されているインクに含有されている微粒子が、インク内において集合したり、離散したりする。インク内において微粒子が集合した状態において吐出を行えば、吐出するインク濃度は高くなり、インク内において微粒子が離散した状態において吐出を行えば、吐出するインク濃度は低くなる。すなわち、インク室１０２の体積を周期的に変化させることにより発生する圧力波を利用することによって、微粒子の極性の有無にかかわらず、インク室１０２から吐出されるインク濃度を変化させることができる。また、高濃度のインクを吐出する場合であっても、インク流路１０３およびノズル孔１０９において微粒子の凝集が発生し、インク流路１０３などが目詰ましてしまうことを抑制することができる。さらに、インク（溶媒）に対して電気を印加していないため、溶媒の電気分解による気泡の発生を抑制することができ、インクの安定した吐出を行うことができる。
【００６３】
（第２の駆動工程）
第２の駆動工程は、微粒子を含有したインクを貯留するインク室の体積を変化させ、インク室内のインクを吐出する工程である。インクを吐出するためのインク室の体積の変化は、従来公知の技術を用いることができる。なお、第１の駆動工程と第２の駆動工程におけるインク室１０２の体積変化は、同様の手段を用いて行うことが好ましい。第１の駆動工程におけるインク室１０２の体積変化と第２の駆動工程におけるインク室１０２の体積変化とを同様の手段により行うことによって、インク濃度を制御するための構成を新たに追加することなく、インク濃度を制御することができる。これによって、従来のインク吐出装置であっても装置を大幅に改造することなく、濃度変化機能を追加することが可能となる。
【００６４】
（第１の駆動工程および第２の駆動工程における駆動パルスのパルスパターン）
ここで、第１の駆動工程および第２の駆動工程において印加する駆動パルスのパルスパターン（駆動パターン）について、図３を参照しつつ、以下に説明する。図３は、第１の駆動工程および第２の駆動工程において印加する駆動パルスのパルスパターンの一例を示した図である。
【００６５】
なお、第１の駆動工程において印加する駆動パルスと第２の駆動工程において印加する駆動パルスとを区別するために、本実施形態では、便宜的に前者を第１駆動パルス（濃度制御用駆動パルス）、後者を第２駆動パルス（吐出用制御パルス）とするまた、本明細書等において、「パルスパターン（駆動パターン）」とは、第１駆動パルスおよび第２駆動パルスにおける周波数およびパルス数の少なくともいずれかを意味している。
【００６６】
図３において、縦軸は印加した駆動パルスの電圧の極性を示し、横軸は時間を示す。なお、本実施形態では、＋側の電圧を印加したときにインク室１０２の体積を大きくし、−側の電圧を印加したときに体積を狭める場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、もちろん逆であってもよい。
【００６７】
図３に示すように、第１駆動パルスにおいては、＋側電圧の印加時間をｔ１１、−側電圧の印加時間をｔ１２、＋側電圧の印加開始から−側電圧の印加開始までの時間をｔ１３、および第１駆動パルスの周期をＴ１とし、第２駆動パルスにおいては、＋側電圧の印加時間をｔ２１、−側電圧の印加時間をｔ２２、＋側電圧の印加開始から−側電圧の印加開始までの時間をｔ２３、および第２駆動パルスの周期をＴ２とした。第１駆動パルスの周期Ｔ１（周波数）と第２駆動パルスの周期Ｔ２（周波数）とは、図３に示すように、異なるように設定することができる。第１駆動パルスの周期Ｔ１（周波数）については、下記に詳述する。
【００６８】
なお、本明細書等において、「パルス数」とは、パルスの周期の回数を意味している。図３を参照して具体的に説明すれば、周期Ｔ１において印加される印加時間ｔ１１の＋側電圧の矩形波と印加時間ｔ１２の−側の電圧の矩形波とを併せて、パルス数が１つとカウントしている。もちろん、周期Ｔ１において＋側電圧の矩形波および−側電圧の矩形波を双方含む必要はなく、＋側電圧の矩形波または−側電圧の矩形波のいずれか一方のみを印加してもよい。
【００６９】
第１駆動パルスは、インク室１０２内において圧力波を生じさせ、インクに含有されている微粒子を集合または離散させることが目的であるため、第２駆動パルスよりも電圧を小さくするか、または図３に示すように、印加時間を短くすることが好ましい。また、ｔ１１、ｔ１２およびｔ１３の値は、取り得る値であれば、特に限定されるものではない。また、ｔ２１の好適な値は、インクジェットヘッド１０に設けられたインク室１０２の長さから算出することができる。具体的には、インク室１０２の長さ、すなわちインク室１０２におけるインク流路１０３との境界から反対側のインク流路１０３との境界までの距離が５ｍｍである場合、最適なｔ２１は、４．５μｓとなる。
【００７０】
また、第２駆動パルスの印加される前までに印加する第１駆動パルスのパルス数についても、周期Ｔ１およびＴ２と同様に、第２駆動パルスとは異なるように設定することができる。第１駆動パルスのパルス数については、下記に詳述する。
【００７１】
なお、第１駆動パルスは、図４（ａ）〜（ｃ）に示すようなパルスパターンを有する駆動パルスであってもよい。すなわち。図４（ａ）に示すように、インク室１０２の体積を広げる＋側の電圧のみを印加してもよく、図４（ｂ）に示すように、インク室１０２の体積を狭める−側の電圧のみを印加してもよく、また、図４（ｃ）に示すように、印加時間を図３に示した第２駆動パルスと同様とし、電圧のみを図３に示した第２駆動パルスの半分としてもよい。
【００７２】
（駆動パターン決定工程）
次に、駆動パターン決定工程について以下に説明する。駆動パターン決定工程とは、パルスパターンと、第１の駆動工程において当該パルスパターンでインク室を駆動した場合に第２の駆動工程において吐出されるインク濃度を関連付けて登録したテーブル（以下、パルスパターン決定テーブルと称する）を参照して、第２の駆動工程において吐出しようとするインク濃度に対応した第１駆動パルスのパルスパターン（以下、第１パルスパターンとも称する）を決定する工程である。パルスパターン決定テーブルは、インク吐出装置に予め記憶されていることが好ましい。パルスパターン決定テーブルの具体例については、下記に記載する。なお、第２駆動パルスのパルスパターン（以下、第２パルスパターンとも称する）は、従来公知の方法によって決定することができるため、本実施形態では、その説明を省略する。
【００７３】
駆動パターン決定工程において決定される第１パルスパターンは周波数であり、その周波数は、０．５〜１５０ｋＨｚの範囲内であることが好ましい。また、駆動パターン決定工程において決定される第１パルスパターンはパルス数であり、そのパルス数は、１０回以上であることが好ましい。第１パルスパターン、すなわち周波数およびパルス数の少なくともいずれかを上記の範囲内とすることによって、吐出するインクに含有される微粒子の濃度を十分に変化させることができる。
【００７４】
より具体的には、第１駆動パルスの周波数が、０．５ｋＨｚ以上３３ｋＨｚ未満の場合には、吐出されるインク濃度を低くすることができ、３３ｋＨｚ以上１５０ｋＨｚ以下の場合には、インク濃度を高くすることができる。また、第１駆動パルスのパルス数が、１０回以上２００回以下の場合には、インク濃度を高くすることができ、２００回より多い場合には、インク濃度を低くすることができる。
【００７５】
すなわち、決定工程において、吐出するインク濃度を高くしたい場合には、第１駆動パルスの周波数を３３ｋＨｚ以上１５０ｋＨｚ以下とするか、またはパルス数を１０回以上２００回以下とすることが好ましい。また、吐出するインク濃度を低くしたい場合には、第１駆動パルスの周波数を０．５ｋＨｚ以上３３ｋＨｚ未満とするか、またはパルス数を２００回より多くすることが好ましい。
【００７６】
また、駆動パターン決定工程において、用いるパルスパターン決定テーブルは、インクの溶媒の比重と微粒子の比重との比重差に基づいて決定されることが好ましい。上述したように、インク濃度の増減は、インク内における微粒子の集合または離散によって決定する。また、インク内における微粒子の集合または離散の状態は、溶媒の比重と微粒子の比重との差に応じて変化する。したがって、インクの溶媒の比重と微粒子の比重との差に基づいて、用いるパルスパターン決定テーブルを変更することによって、吐出するインク濃度を正確、かつ詳細に決定することができる。
【００７７】
さらに、参照するパルスパターン決定テーブルは、用いるインクジェットヘッドの種類およびインクの種類の少なくともいずれかの違いによっても変化する。したがって、ノズル孔１０９の形状、大きさ、および材質、インク室１０２の形状、大きさ（幅、深さ、長さ）、および材質、インクの溶媒、インクに含有されている微粒子の種類、および大きさ、ならびに溶媒と微粒子との比重の少なくともいずれかが変更された場合に、参照するパルスパターン決定テーブルを変更することが好ましい。すなわち、ノズル先端（ノズル孔１０９）において形成されるメニスカスの振動状態が変化する場合に、参照するパルスパターン決定テーブルを変更することが好ましい。なお、本明細書等における「メニスカスの振動状態」とは、インク室１０２へのインクの供給または吐出によるインクの排出に伴うメニスカスの振動と、吐出の残留振動による振幅の小さな振動とを意味している。ノズル孔１０９の形状、大きさ、材質は前者の振動に大きく寄与し、インク室１０２の形状、大きさ（幅、深さ、長さ）、材質、および振動を伝達する媒体となるインクの溶媒の種類は後者の振動に大きく寄与する。
【００７８】
これによって、インクジェットヘッドの種類およびインクの種類の少なくともいずれかを変更した場合であっても、吐出するインクにおける微粒子の濃度を正確、かつ詳細に決定することができる。
【００７９】
なお、ノズル孔１０９の形状、大きさ、および材質、ならびにインク室１０２の形状、大きさ（幅、深さ、長さ）、および材質は、例えば製造におけるばらつき程度の軽微な変更であれば、同一のインクジェットヘッドとして扱い、同一の参照するパルスパターン決定テーブルを用いることが好ましい。
【００８０】
また、参照するパルスパターン決定テーブルは、装置のメモリーなどに予め記憶させておくことが好ましい。すなわち、インク吐出装置は、例えば装置の操作者からの入力コマンドによりインクジェットヘッドの種類が変更されたことを認識すると、装置は、変更されたインクジェットヘッドの種類に応じたパルスパターン決定テーブルをメモリなどの記憶手段から読み出すことが好ましい。また、パルスパターン決定テーブルは、外部の装置において実際に使用するインクジェットヘッドと同一の構造のものを用いて電圧、周波数および波形形状などの吐出特性を調べた後、使用するインクと同一のインクを使用して作成されることが好ましい。なお、調べられた吐出特性は、パルスパターン決定テーブルのパラメータとして用いられる。
【００８１】
（インクの種類）
本発明において用いることができるインクは、微粒子を含有するインクであれば特に限定されるものではない。インクに含有されている微粒子の大きさは、数ｎｍ〜数十μｍ程度であり、例えば、各色を形成するための顔料またはビーズなどを挙げることができる。用いることができるビーズとして、具体的には、ポリスチレンおよびアクリルなどのプラスチック、ガラスまたはシリカなどを挙げることができる。
【００８２】
インクに用いられている溶媒は、微粒子を含有するインクとして従来公知の溶媒を用いることができるが、溶媒の比重と含有されている微粒子の比重との差が、溶媒の比重に対して１％以上であることが好ましい。インク室１０２の体積変化による微粒子の集合または離散は、圧力を受けた際の慣性力による加速度差、慣性抵抗差または粘性抵抗差などによって決定されている。すなわち、溶媒と微粒子との比重の差が大きい場合には、加速度差が大きくなるため、溶媒の比重に対して１％以上比重の差を有するように溶媒または微粒子の比重を選択することが好ましい。これによって、圧力を受けた際における微粒子の集合または離散を容易とすることができる。
【００８３】
（変形例）
本発明に係る吐出方法では、第２の駆動工程において、インク室１０２内のインクを排出しつつ、吐出することが好ましい。第１の駆動工程において、先の第２の駆動工程において吐出したインク濃度の変化したインクがインク室１０２に残余していると、異なるインク濃度のインクが混ざり合ってしまい、吐出するインク濃度が、吐出ごとにばらついてしまう。したがって、第２の駆動工程において、インク濃度の変化したインクをインク室１０２から排出することによって、第１の駆動工程を行うインク濃度を常に一定とすることができる。これによって、吐出されるインク濃度のばらつきを抑制することができる。なお、この場合、第１の駆動工程が開始されるまでに、インク室１０２内の濃度の変化したインクが、インク室１０２内から完全に排出されていることが好ましい。
【００８４】
また、インク供給口１１０、インク排出口１１１およびインク流路１０３の構成は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、インク供給口１１０を有するインク流路（インク供給路）１０３とインク排出口１１１を有するインク流路（インク排出路）１０３との間にインク室１０２が設けられている構成であることが好ましい。上記の構成とすることによって、インク室１０２内のインク濃度の変化したインクを少量のインクによって排出することができる。
【００８５】
また、本発明に係る吐出方法における駆動パターン決定工程は、インクジェットヘッドの変更を認識する変更認識工程と、変更認識工程において上記インクジェットヘッドが変更されたと認識された場合に、変更されたインクジェットヘッドに応じたパルスパターン決定テーブルを作成するテーブル作成工程とをさらに含んでいてもよい。
【００８６】
すなわち、インクジェットヘッドが変更されたと認識された場合に、新たにパルスパターン決定テーブルを作成するようにしてもよい。これによって、実際に装置に実装するインクジェットヘッドを用いて、実際に使用する装置上で吐出特性を調べ、パルスパターン決定テーブルテーブルを作成することができる。したがって、生産時に実際に参照するパルスパターン決定テーブルと全く同一のテーブルを作成することができるため、より一層正確な濃度制御を行うことができる。
【００８７】
なお、変更認識工程を実現する手段としては、例えば、インクジェットヘッドが取り付けられているか否かを認識するスイッチなどを挙げることができる。具体的には、例えば、インクジェットヘッドが取り付けられていないときを「ＯＦＦ」、取り付けられているときを「ＯＮ」と認識するスイッチの場合、スイッチが、「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り替わることによって、インクジェットヘッドの変更を認識することができる。そして、スイッチにおいてインクジェットヘッドが変更されたと認識された場合には、テーブル作成手段は、描画に先立って、変更されたインクジェットヘッドにおける、パルスパターン決定テーブルを作成し、記憶する。
【００８８】
〔実施形態２〕
本発明に係るインク吐出装置を実施形態２として以下に説明する。なお、実施形態１と同様の部材に関しては、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、特に断りのない限り、実施形態１と同一の用語は同一の意味で用いている。
【００８９】
本実施形態に係るインク吐出装置１の構成について、図５を参照しつつ、以下に説明する。図５は、本実施形態のインク吐出装置１を示す斜視図である。
【００９０】
（インク吐出装置１の構成）
インク吐出装置１は、インクジェットヘッド１０、駆動パルス印加部２０（駆動パルス発生手段）、キャリッジ３０、基板４０、ステージ５０、駆動パターン制御部６０および記憶部７０を備えている。
【００９１】
インクジェットヘッド１０は、その吐出面をステージ５０上に配置された基板４０に対向するように、キャリッジ３０に固定されている。また、インクジェットヘッド１０は、中継基板（図示しない）を介して、駆動パルス印加部２０と接続されている。駆動パルス印加部２０は、インクジェットヘッド１０からインクを吐出させるため。およびインク濃度を変化させるための駆動パルス（第１の駆動パルスおよび第２の駆動パルス）を発生させる。また、駆動パルス印加部２０はステージ５０とも接続されており、ステージ５０は吐出の開始および終了を制御する信号（リニアスケールのパルス信号）を駆動パルス印加部２０に送信している。駆動パルス印加部２０において発生させる駆動パルスの周波数またはパルス数などのパルスパターンを決定するデータは、駆動パターン制御部６０から送信される。駆動パターン制御部６０としては、例えばパソコン（Personal Computer）などを用いることができる。駆動パターン制御部６０は、パルスパターンを含むデータを駆動パルス印加部２０に送信するために、駆動パルス印加部２０と、例えばＵＳＢケーブルなどにより接続されていることが好ましい。
【００９２】
駆動パルス印加部２０は、受信したパルスパターンを示すデータから、指定されたパルスパターンを有する駆動パルスを作製し、インクジェットヘッド１０に対して印加する。また、駆動パターン制御部６０は、外部情報伝達部（図示しない）から基板４０上に設けられた被描写物に対する描画データを受信できるように構成されていることが好ましい。これによって、駆動パターン制御部６０において、描画データから各ノズル孔１０９に対する描画パターンを作製し、これを駆動パルス印加部２０に送信することができる。
【００９３】
記憶部７０は、パルスパターンと、そのパルスパターンでインク室を駆動した場合に吐出されるインク濃度との関連付けを与えるパルスパターン決定テーブルを記憶している。
【００９４】
（インク吐出装置１の描画方法）
次に、インク吐出装置１の描画方法について説明する。なお、本実施形態では、インクとしてビーズインクを用いる吐出装置１の場合を例に挙げて説明する。したがって、本項では、インク濃度をビーズ濃度と言い換えている。
【００９５】
外部情報伝達部（図示しない）は、駆動パターン制御部６０に対して、インクを吐出する基板４０の位置および上記位置に吐出するビーズ濃度を含む情報を送信する。駆動パターン制御部６０は、外部情報伝達部から受信した情報に基づいて、ステージ５０およびキャリッジ３０の走査回数を最小とするように、吐出レシピを作製する。このとき、吐出するビーズ濃度は、あらかじめ作成したパルスパターン決定テーブルを用いることにより決定されている。パルスパターン決定テーブルは、例えば、実施例において示す表１〜３に示すようなものであり、上述したように記憶部７０に記憶されている。
【００９６】
すなわち、駆動パターン制御部６０は、パルスパターン決定テーブルを読み出し、吐出するビーズ濃度となるような第１パルスパターンを決定している。
【００９７】
また、パルスパターン決定テーブルにおけるインク濃度とパルスパターンとの関係は、インクの種類またはインクジェットヘッド１０の種類、すなわちインクの溶媒の比重と含有されている微粒子の比重との比重差によって変化するため、インクにおける溶媒と微粒子との比重差のデータも関連付けて登録しておくことが好ましい。すなわち、パルスパターン決定テーブルを使用する際には、あらかじめ記憶されている、インクにおける溶媒と微粒子との比重差を検出した後、使用するパルスパターン決定テーブルを選択することが好ましい。これによって、より一層正確かつ詳細にビーズ濃度を設定することができる。
【００９８】
次に、駆動パターン制御部６０は、作製した吐出レシピをノズル孔１０９ごとに振り分け、ノズル孔１０９ごとの吐出信号を生成し、その情報（データ）を駆動パルス印加部２０に送信する。なお、この吐出信号には、駆動パルス決定デーブルを参照して決定された第１駆動パルスのパルスパターンと共に、第２駆動パルスのパルスパターンも含まれていることが好ましい。第２駆動パルスのパルスパターン（以下、第２パルスパターンとも称する）は、従来公知の方法によって決定することができるため、本実施形態では、その詳細な決定方法は省略する。
【００９９】
また、駆動パターン制御部６０は、駆動パルス印加部２０に対して「装置動作開始」に対応する信号を送信する。駆動パルス印加部２０は、上記信号を受信すると、受信確認の信号を駆動パターン制御部６０に送信する。駆動パターン制御部６０は、駆動パルス印加部２０からの受信確認の信号を受信すると、ステージ５０およびキャリッジ３０に動作開始の信号を送信する。これによって、ステージ５０およびキャリッジ３０は動作を開始する。ステージ５０は、駆動パルス印加部２０に対してリニアスケールのパルス信号を送信する。これによって、駆動パルス印加部２０は、受信したリニアスケールのパルス信号どおりに吐出を実行する。
このリニアスケールのパルス信号は、駆動パルス印加部２０において駆動パルスとしてインクジェットヘッド１０に転送され、インクジェットヘッド１０におけるインク室１０２の体積を変化させる。
【０１００】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１０１】
以下、実施例を示し、本発明の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な様態が可能である。
【実施例】
【０１０２】
〔実施例１〕
ビーズインクを使用した場合において、第１駆動パルスの周波数およびパルス数と、吐出したインクにおけるビーズ濃度（インク濃度、粒子濃度）との詳細な関係を測定した。なお、実施形態１および２と同様の部材に関しては、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、特に断りのない限り、実施形態１および２と同一の用語は同一の意味で用いている。
【０１０３】
使用したビーズインクは、グリコール系溶剤を主成分とする混合溶媒に粒径４μｍ程度のビーズを分散させることによって作製した。使用したビーズインクにおける溶媒の比重は、１．０２５ｇ／ｃｍ3であり、ビーズの比重は、１．０５４ｇ／ｃｍ3であった。すなわち、溶媒とビーズとの比重差は、０．０２９ｇ／ｃｍ3であり、溶媒の比重に対しておよそ２．８％であった。
【０１０４】
また、第１駆動パルスおよび第２駆動パルスは、それぞれ、ｔ１１＝ｔ１２＝０．５μｓ、ｔ１３＝１／２Ｔ１、ｔ２１＝１／２ｔ２２、ｔ２３＝０を満たすように印加した。また、本実施例において用いたインクジェットヘッド１０におけるインク室１０２の幅、深さおよび間隔は、それぞれ９０μｍ、２００μｍおよび１６９．３μｍとし、インク流路１０３の幅および深さは、いずれも２００μｍとした。ノズル孔１０９の直径は、撥液性を有する膜を形成した膜形成面側において、３１〜３２μｍ程度とした。
【０１０５】
ビーズインクを着弾させた着弾基板は、染料により着色したポリビニルアルコールをガラス基板上にスピンコートし、室温にて１ｈ乾燥させた基板を使用した。また、吐出したインクにおけるビーズ濃度は、同一条件で吐出した液滴１滴の着弾根（ドット）内部にあるビーズの個数を数え、１００ドットの平均から算出した。なお、表１（ａ）および（ｂ）に示したデータは、ノズル孔１０９の乾燥の影響を考慮し、５０００滴の捨て吐出を行った直後の１滴目のデータである。
【０１０６】
ビーズインクを使用した場合における第１駆動パルスの周波数およびパルス数と、吐出したインクに含有されているビーズ濃度との関係を表１（ａ）および（ｂ）に示す。表１（ａ）は第１駆動パルスの周波数を変更した場合の結果であり、（ｂ）は第１駆動パルスのパルス数を変更した場合の結果である。なお、表１（ａ）では、第１駆動パルスのパルス数を２０００回に固定しており、（ｂ）では、第１駆動パルスの周波数を２０ｋＨｚに固定している。
【０１０７】
【表１】
2009078379.tif 000003
【０１０８】
また、表１（ａ）および（ｂ）において、周波数が０ｋＨｚの項およびパルス数が０回の項は、第１駆動パルスを印加しなかったときの結果を表している。このとき、インク滴１滴当りの吐出体積から計算されるビーズ濃度の期待値は、約３３個／滴であった。
【０１０９】
表１（ａ）に示すように、第１駆動パルスの周波数は、０．５〜１５０ｋＨｚの範囲内において、吐出したインクのビーズ濃度が顕著に変化していた。特に、周波数５０ｋＨｚ未満の範囲では、ビーズ濃度が期待値より低く、５０ｋＨｚ以上では期待値よりビーズ濃度が高くなっていた。
【０１１０】
また、表１（ｂ）に示すように、第１駆動パルスのパルス数が１０回以上のとき、吐出したインクのビーズ濃度が顕著に変化していた。パルス数１０回以上から１００回以下までは、ビーズ濃度が期待値よりも高くなっていた。また、パルス数１００回から５００回にかけてビーズ濃度は、徐々に低くなり、５００回以上では期待値よりも低くなった。
【０１１１】
以上の結果から、第１駆動パルスの周波数およびパルス数の少なくともいずれかを適正に設定することによって、インク１滴あたりのビーズ濃度を制御することができることが示された。
【０１１２】
また、第１駆動パルスの＋側電圧の印加時間ｔ１１、−側電圧の印加時間ｔ１２、＋側電圧の印加開始から−側電圧の印加開始までの時間ｔ１３を変更して実験を行ったが、周波数およびパルス数の少なくともいずれかとビーズ濃度との関係の傾向に大きな変化はみられなかった。また、第１駆動パルスを図４（ａ）〜（ｃ）に示すように変更した場合であっても、周波数およびパルス数とビーズ濃度との関係に大きな変化はみられなかった。
【０１１３】
〔実施例２〕
用いる溶媒の混合比を変更した以外は、実施例１と同様にして第１駆動パルスの周波数と、吐出したインクにおけるビーズ濃度との詳細な関係を測定した。すなわち、本実施例では、溶媒の比重と微粒子の比重との比重差を変更した場合における第１駆動パルスの周波数と、吐出したインクにおけるビーズ濃度との関係について測定した。
【０１１４】
本実施例における第１駆動パルスの周波数と、吐出したインクにおけるビーズ濃度との関係を表２（ａ）および（ｂ）に示す。表２（ａ）は、１．０３９ｇ／ｃｍ3の比重の溶媒を用いたときの結果であり、（ｂ）は１．００２ｇ／ｃｍ3の比重の溶媒を用いたときの結果である。なお、溶媒とビーズとの比重差は、０．０３７ｇ／ｃｍ3であり、溶媒の比重に対しておよそ３．５６％であった。
【０１１５】
【表２】
2009078379.tif 000004
【０１１６】
表２（ａ）および（ｂ）に示すように、得られた結果は、表１（ａ）および（ｂ）と同様であった。すなわち、第１駆動パルスの周波数が０．５〜１５０ｋＨｚの範囲内において、ビーズ濃度が顕著に変化していた。しかし、その変動の範囲は、溶媒と微粒子との比重の差が大きい表２（ｂ）ほど大きくなっている。これによって、溶媒と微粒子との比重の差は、好適な第１駆動パルスの周波数の範囲を変化させることはないが、インク濃度については、溶媒と微粒子との比重の差によって変化することが示された。
【０１１７】
〔実施例３〕
使用したインクをビーズインクから顔料インクに変更した以外は、実施例１と同様にして第１駆動パルスの周波数およびパルス数と、吐出したインクにおける残膜体積との詳細な関係を測定した。
【０１１８】
顔料インクとしては、粒子径約１０ｎｍのキナクリドンを、ケトン系有機溶剤を主成分とする溶媒に分散させ、乾燥固着させるための樹脂製分を混和させたものを使用した。使用した顔料インクの溶媒の比重は、０．９８６ｇ／ｃｍ3であり、顔料インクにした際の比重は１．０６３ｇ／ｃｍ3であった。すなわち、溶媒と顔料との比重差は、０．０７７ｇ／ｃｍ3であり、溶媒の比重に対しておよそ７．２４％であった。
【０１１９】
また、顔料インクの場合、ビーズインクのように着弾根（ドット）から粒子数を数えることができないため、撥水剤を塗布したガラス基板上にインク滴を吐出し、乾燥固化後の残膜の表面形状を測定することによりその体積を求め、比較した。また、１滴の残膜測定では測定系のノイズが大きいため、同一条件で３０滴を同一箇所に吐出し、その残膜を測定した。なお、ノズル孔１０９の乾燥の影響を考慮し、５０００滴の捨て吐出を行った直後の１滴目を３０滴集めたものをデータとした。
【０１２０】
顔料インクを使用した場合における第１駆動パルスの周波数およびパルス数と、吐出したインクに含有されている残膜体積との関係を表３（ａ）および（ｂ）に示す。表３（ａ）は第１駆動パルスの周波数を変更した場合の結果であり、（ｂ）は第１駆動パルスのパルス数を変更した場合の結果である。なお、表１（ａ）では、第１駆動パルスのパルス数を２０００回に固定しており、（ｂ）では、第１駆動パルスの周波数を２０ｋＨｚに固定している。
【０１２１】
【表３】
2009078379.tif 000005
【０１２２】
表３（ａ）および（ｂ）に示すように、得られた結果は、その変動の範囲はビーズインクに比べると小さいものの、表１（ａ）および（ｂ）と同様であった。すなわち、第１駆動パルスの周波数が０．５〜１５０ｋＨｚの範囲内またはパルス数が１０回以上において、残膜体積が顕著に変化していた。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明に係るインク吐出方法は、微粒子を含有したインクを吐出するためのインクジェットヘッド全てに好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】駆動パルスの印加によるインク室の体積の変化を模式的に示した図であり、（ａ）はインク室の体積を変化させていない状態の図であり、（ｂ）はインク室の体積を大きくした状態の図であり、（ｃ）はインク室の体積を小さくした状態の図である。
【図２】インクジェットヘッドの構成を示す斜視図であり、（ａ）はインクジェットヘッドを分解した状態の図であり、（ｂ）はマニホールドに圧電素子およびＦＰＣを取り付けた状態の図であり、（ｃ）は、図２（ｂ）に示す状態のインクジェットヘッドにノズルプレートをさらに取り付けた状態を示す図である。
【図３】第１パルスパターンおよび第２パルスパターンの一例を示した図である。
【図４】第１パルスパターンの他の例を示した図であり、（ａ）は＋側電圧のみを印加する場合の図であり（ｂ）は−側電圧のみを印加する場合の図であり、（ｃ）は印加時間を図３に示した第２駆動パルスと同様とし、電圧のみを図３に示した第２駆動パルスの半分とした場合の図である。
【図５】実施形態２の吐出装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１          インク吐出装置
１０        インクジェットヘッド
２０        駆動パルス印加部（駆動パルス発生手段）
３０        キャリッジ
４０        基板
５０        ステージ
６０        駆動パターン制御部
７０        記憶部
１０１      圧電素子
１０２      インク室（ノズル）
１０３      インク流路（インク供給路、インク排出路）
１０４      電極接続部
１０５      ノズルプレート
１０６      マニホールド
１０７      ＦＰＣ
１０８      電極
１０９      ノズル孔（吐出孔）
１１０      供給口
１１１      排出口
２０１      圧電材料
２０２      圧電材料
【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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