JP2003127355A - インクジェット方式によるパターン形成方法およびインクジェット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ヘッドから吐出する液滴の量を少量とし、かつ
飛沫を防止して安定したインクの吐出を実現する。 【解決手段】インクジェット装置は、ピエゾ駆動型ヘッ
ド５００と、台形波のメインパルスＡを発生させるメイ
ンパルス発生回路２００と、立ち上がりエッジの波形の
傾きが連続的に単調減少するサブパルスＢを、メインパ
ルスＡから所定時間が経過した後に発生させるサブパル
ス発生回路３００と、メインパルスＡとサブパルスＢと
を合成して駆動パルスＣを得て、これをピエゾ駆動型ヘ
ッド５００に供給する供給回路４００とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高精細なパターン
の形成を行うことが可能なインクジェット方式によるパ
ターン形成方法およびインクジェット装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】カラー液晶表示装置は、各画素毎に表示
すべき色に対応したカラーフィルタを備えている。カラ
ーフィルタの製造方法としては、従来より、フォトリソ
グラフィー工程を複数回繰り返す顔料分散法等が用いら
れてきたが、近年、コストダウンを主たる目的として、
インクジェット装置を用いる方法が注目されている。

【０００３】カラーフィルタのパターンピッチは、カラ
ー液晶表示装置の高精細化に伴って、益々微細化する傾
向にある。高精細なパターンをインクジェット方式によ
り形成しようとすると、インクジェット装置のヘッドか
らのインクの吐出量を、少量でかつ均一となるように高
い精度で制御する必要がある。カラーフィルタを構成す
る着色層等の極めて細い線幅のライン等を形成するため
には、各液滴のインクの量が小さいことが好ましいから
である。

【０００４】インクジェット装置におけるヘッドから吐
出する液滴の量を少量化する方法として、ダブルパルス
法が知られている。ダブルパルス法はピエゾ駆動型ヘッ
ドから一つの液滴を吐出するために、メインパルスおよ
びサブパルスの２回のパルスを加えるものである。メイ
ンパルスとサブパルスの波形は、一般に、同一形状（主
として矩形波）をしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たダブルパルス法には、液滴を安定して吐出することが
できず、液滴量を制御しにくいといった問題がある。特
に、液滴の吐出が不安定になると、本来の液滴の他に、
飛沫と呼ばれる微小のインクが飛散するといった現象が
発生する。

【０００６】図８は、カラーフィルタのパターンと飛沫
とを示す模式図である。この例では、ストライプ状のカ
ラーフィルタを形成するものとする。また、図中の白丸
は液滴の着弾地点を示しており、黒丸は飛沫を示してし
ている。図に示される通り、飛沫は、液滴の着弾地点の
周辺に飛散する。例えば、液滴の着弾地点の列がＧ色に
対応しており、その左側の列がＲ色に対応しており、さ
らに、その右側の列がＢ色に対応しているとする。Ｇ色
の飛沫Ｘ１はＲ色のカラーフィルタＹ１上に着弾してお
り、また、飛沫Ｘ２はＢ色のカラーフィルタＹ２に着弾
している。このため、カラーフィルタＹ１およびＹ２で
は混色が発生し、対応する画素で表示される色が本来表
示すべき色からずれてしまう。

【０００７】くわえて、各ヘッドには機械的・電気的に
ばらつきがあるので、同一の駆動パルスを用いて駆動し
ても液滴量は、ヘッド間で相違する。しかし、ダブルパ
ルス法では液滴量の制御が困難であることから、各ヘッ
ドのインクの吐出量を制御することができない。よっ
て、カラーフィルタ等のパターンにムラが生じることに
なり、製品の歩留まりを低下させるといった問題があっ
た。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、ヘッドから吐出する液滴の量を少量でかつ飛
沫を無くし、さらに液滴の量を制御可能とするインクジ
ェット方式によるパターン形成方法およびインクジェッ
ト装置を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載するように、ピエゾ駆動
型ヘッドを用い、前記ピエゾ駆動型ヘッドに対し、メイ
ンパルスとメインパルスから所定の間隔で加えられるサ
ブパルスとを印加して液滴を吐出するダブルパルス法を
用いたインクジェット方式によるパターン形成方法にお
いて、前記メインパルスと前記サブパルスとを、前記ピ
エゾ駆動型ヘッドの通常状態における駆動電圧強度を基
準として正極性のパルスとして生成し、前記サブパルス
の立ち上がりエッジの波形の傾きを連続的に単調減少さ
せることを特徴とするパターン形成方法を提供する。

【００１０】メインパルスとサブパルスとを、ピエゾ駆
動型ヘッドの通常状態における駆動電圧強度を基準とし
て正極性のパルスとして生成する場合、メインパルスの
立ち下がりエッジに同期してインクがノズルから吐出さ
れる一方、サブパルスの立ち上がりエッジに同期して吐
出したインクがノズル内に吸引される。インクの吸引
は、吐出したインクをノズル内に戻すものであるから、
液滴量を小さくするために重要であるが、吸引を急激に
行うと飛沫が発生する。本発明によれば、サブパルスの
立ち上がりエッジの波形の傾きを連続的に単調減少させ
るので、サブパルスの波形は曲線形状、かつ、波形の傾
きが次第に緩やかになる。第１に、サブパルスの波形を
曲線形状にすることによって、インクの吸引を緩やかに
行って飛沫を防止することができる。第２に、サブパル
スの波形の傾きが次第に緩やかにするから、吸引開始時
には比較的早い速度でインクを吸引して液滴量を小さく
することができ、さらに、吸引終了時には比較的遅い速
度でインクを吸引することにより、飛沫を防止してイン
クを安定して吐出することが可能となる。

【００１１】また、請求項２に記載された発明は、ピエ
ゾ駆動型ヘッドを用い、前記ピエゾ駆動型ヘッドに対
し、メインパルスとメインパルスから所定の間隔で加え
られるサブパルスとを印加して液滴を吐出するダブルパ
ルス法を用いたインクジェット方式によるパターン形成
方法において、前記メインパルスと前記サブパルスと
を、前記ピエゾ駆動型ヘッドの通常状態における駆動電
圧強度を基準として負極性のパルスとして生成し、前記
サブパルスの立ち下がりエッジの波形の傾きを連続的に
単調増加させることを特徴とするパターン形成方法を提
供する。

【００１２】この発明は、メインパルスとサブパルスと
を、ピエゾ駆動型ヘッドの通常状態における駆動電圧強
度を基準として負極性のパルスとして生成する場合に対
応するものであり、パルスの極性が請求項１に記載した
発明と相違する。この発明によれば、サブパルスの立ち
下がりエッジの波形の傾きを連続的に単調増加させるの
で、インクの吸引を緩やかに行って飛沫を防止すること
ができ、かつ、飛沫を防止してインクを安定して吐出す
ることが可能となる。

【００１３】請求項１または請求項２に記載された発明
においては、請求項３に記載するようにサブパルスは矩
形波を積分して生成することが好ましい。積分は、例え
ば、ＲＣ回路のように簡易な構成で実現できる。 さら
に、請求項４に記載するように矩形波のパルス幅を変化
させることにより、前記サブパルスの電圧強度を制御す
ることが好ましい。サブパルスの電圧強度はインクの吸
引に関わるため、サブパルスのパルス幅を制御すること
によって、液滴量を小さくし、かつインクを安定して吐
出することが可能となる。くわえて、請求項１から請求
項４までのいずれかに記載した発明にあっては、請求項
５に記載するようにメインパルスは台形波であることが
好ましい。

【００１４】次に、請求項６に記載した発明は、駆動パ
ルスの立ち上がりエッジでインクを吸引し、前記駆動パ
ルスの立ち下がりエッジでインクを吐出するピエゾ駆動
型ヘッドと、波形が台形波であり、かつ、正極性のメイ
ンパルスを発生させるメインパルス発生手段と、パルス
の極性が正極性であり、かつ、立ち上がりエッジの波形
の傾きが連続的に単調減少するサブパルスを、前記メイ
ンパルスから所定時間が経過した後に発生させるサブパ
ルス発生手段と、前記メインパルスと前記サブパルスと
を合成して前記駆動パルスを得て、前記駆動パルスを前
記ピエゾ駆動型ヘッドに供給する供給手段とを備えるイ
ンクジェット装置を提供するものである。

【００１５】本発明によれば、ピエゾ駆動型ヘッドは駆
動パルスの立ち下がりエッジでインクを吐出するから、
液滴はメインパルスの立ち下がりエッジに同期して吐出
される。一方、ピエゾ駆動型ヘッドは駆動パルスの立ち
上がりエッジでインクを吸引するから、吐出されたイン
クはサブパルスの立ち上がりエッジに同期して吸引され
ることになる。インクの吸引は、吐出したインクをノズ
ル内に戻すものであるから、液滴量を小さくするために
重要である。しかし、吸引を急激に行うと飛沫が発生す
る。サブパルス発生手段は、サブパルスの生成におい
て、サブパルスの立ち上がりエッジの傾きを連続的に単
調減少させるから、サブパルスの立ち上がりエッジの波
形は曲線形状、かつ、波形の傾きが次第に緩やかにな
る。第１に、サブパルスの波形を曲線形状にすることに
よって、インクの吸引を緩やかに行って飛沫を防止する
ことができる。第２に、サブパルスの波形の傾きが次第
に緩やかにするから、吸引開始時には比較的早い速度で
インクを吸引して液滴量を小さくすることができ、さら
に、吸引終了時には比較的遅い速度でインクを吸引する
ことにより、飛沫を防止してインクを安定して吐出する
ことが可能となる。

【００１６】また、請求項７に記載した発明は、駆動パ
ルスの立ち下がりエッジでインクを吸引し、前記駆動パ
ルスの立ち上がりエッジでインクを吐出するピエゾ駆動
型ヘッドと、波形が台形波であり、かつ、負極性のメイ
ンパルスを発生させるメインパルス発生手段と、パルス
の極性が負極性であり、かつ、立ち下がりエッジの波形
の傾きが連続的に単調増加するサブパルスを、前記メイ
ンパルスから所定時間が経過した後に発生させるサブパ
ルス発生手段と、前記メインパルスと前記サブパルスと
を合成して前記駆動パルスを得て、前記駆動パルスを前
記ピエゾ駆動型ヘッドに供給する供給手段とを備えるイ
ンクジェット装置を提供する。

【００１７】この発明は、駆動パルスの立ち下がりエッ
ジでインクを吸引し、前記駆動パルスの立ち上がりエッ
ジでインクを吐出するピエゾ駆動型ヘッドを前提とする
ものであって、駆動パルスの極性とインクの吐出・吸引
との関係が請求項６に記載した発明と相違する。この発
明によれば、サブパルスの立ち下がりエッジの波形の傾
きを連続的に単調増加させるので、インクの吸引を緩や
かに行って飛沫を防止することができ、かつ、飛沫を防
止してインクを安定して吐出することが可能となる。

【００１８】請求項６または請求項７に記載した発明に
おいては、請求項８に記載するように前記サブパルス発
生手段は、矩形波を積分する積分回路を備えることが好
ましい。さらに、請求項１０に記載するように前記積分
回路はＲＣ回路であることが好ましい。くわえて、請求
項８に記載した発明において、前記サブパルス発生手段
は、前記矩形波のパルス幅を変化させることにより、前
記サブパルスの電圧強度を制御することが好ましい。サ
ブパルスの電圧強度はインクの吸引に関わるため、サブ
パルスのパルス幅を制御することによって、液滴量を小
さくし、かつインクを安定して吐出することが可能とな
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるインクジェ
ット装置の一実施形態について図面を参照しつつ説明す
る。

【００２０】Ａ．インクジェット装置の構成 まず、インクジェット装置の構成について説明する。こ
のインクジェット装置は、一つの液滴を吐出するために
２回のパルスを加えるダブルパルス法を適用したインク
ジェット方式を採用する。以下の説明では、２回のパル
スのうち先行するパルスをメインパルスＡ、後行するパ
ルスをサブパルスＢと称する。

【００２１】図１はインクジェット装置の構成を示すブ
ロック図であり、図２は、インクジェット装置の動作を
示すタイミングチャートである。図１に示すようにイン
クジェット装置は、制御回路１００、メインパルス発生
回路２００、サブパルス発生回路３００、供給回路４０
０、およびピエゾ駆動型ヘッド５００を備える。

【００２２】制御回路１００は、第１メインパルス制御
信号ＭＣ１と第２メインパルス制御信号ＭＣ２を生成し
てメインパルス発生回路２００に供給する一方、サブパ
ルス制御信号ＳＣを生成してサブパルス発生回路３００
に供給する。

【００２３】第１メインパルス制御信号ＭＣ１と第２メ
インパルス制御信号ＭＣ２とは、図２に示すように正極
性のパルスを有し、この例では、ハイレベルの期間が等
しい。また、サブパルス制御信号ＳＣの波形は、図２に
示すように矩形波である。制御回路１００は、サブパル
ス制御信号ＳＣのハイレベル期間（パルス幅）を必要に
応じて調整することが可能である。

【００２４】メインパルス発生回路２００は、第１メイ
ンパルス制御信号ＭＣ１と第２メインパルス制御信号Ｍ
Ｃ２とに基づいてメインパルスＡを発生する。メインパ
ルス発生回路２００は、図１に示すように第１定電流源
２１０、第１スイッチ２２０、第２定電流源２３０、第
２スイッチ２４０、キャパシタ２５０、およびオペアン
プ２６０を備える。

【００２５】第１スイッチ２２０は、第１メインパルス
制御信号ＭＣ１がハイレベルの期間にのみオン状態とな
る一方、第２スイッチ２４０は、第２メインパルス制御
信号ＭＣ２がハイレベルの期間にのみオン状態となる。

【００２６】キャパシタ２５０の一端は接地されてお
り、その他端は接続点Ｗにおいてオペアンプ２６０の正
入力端子に接続されている。オペアンプ２６０はボルテ
ージフォロアを構成しており、入力インピーダンスはハ
イインピーダンスである一方、出力インピーダンスはロ
ーインピーダンスである。したがって、キャパシタ２５
０に蓄積された電荷がオペアンプ２６０に流れ込むこと
はなく、接続点Ｗの電位は、第１スイッチ２２０を介し
て供給される電流と第２スイッチ２４０を介して流れ出
る電流によってのみ定まる。

【００２７】第１定電流源２１０は、第１スイッチ２２
０がオン状態のときに、一定の電流をキャパシタ２５０
に流し込む。キャパシタ２５０の容量値をＣ、電流値を
ｉ、第１スイッチ２２０がオン状態となってからの経過
時間をｔとすれば、接地電位を基準としたキャパシタ２
５０の接続点Ｗの電圧Ｖは、Ｖ＝ｉ・ｔ／Ｃとなる。ま
た、第１メインパルス制御信号ＭＣ１がハイレベルの期
間におけるメインパルスＡの傾きは、ｄＶ／ｄｔ＝ｉ／
Ｃで与えられる。ここで、電流値ｉは固定であるから、
傾きも一定となる。

【００２８】したがって、図２に示すように時刻ｔ１に
おいて、第１メインパルス制御信号ＭＣ１がローレベル
からハイレベルになると、キャパシタ２５０の充電が開
始され、メインパルスＡの電圧は一定の傾きで増加す
る。そして、時刻ｔ２において第１メインパルス制御信
号ＭＣ１がハイレベルからローレベルになると、キャパ
シタ２５０の充電が終了する。これにより、立ち上がり
エッジＡＲが発生する。

【００２９】そして、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間
は、第１および第２メインパルス制御信号ＭＣ１および
ＭＣ２がともにローレベルになるから、第１および第２
スイッチ２２０および２４０がともにオフ状態となっ
て、キャパシタ２５０に蓄積された電荷はそのまま保持
される。この結果、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間に
おけるメインパルスＡの電位は一定となる。

【００３０】次に、第２定電流源２３０は、第２スイッ
チ２４０がオン状態のときに、一定の電流をキャパシタ
２５０から吸い出す。この例の電流値は−ｉである。し
たがって、第２スイッチ２４０がオン状態になると、メ
インパルスＡは傾きｄＶ／ｄｔ＝−ｉ／Ｃで立ち下が
る。

【００３１】したがって、図２に示すように時刻ｔ３に
おいて、第２メインパルス制御信号ＭＣ２がハイレベル
になると、キャパシタ２５０の放電が開始され、メイン
パルスＡの電圧は一定の傾きで減少する。そして、時刻
ｔ４において第２メインパルス制御信号ＭＣ２がローレ
ベルになると、キャパシタ２５０の放電が終了する。こ
れにより、立ち下がりエッジＡＦが発生する。

【００３２】このようにして、メインパルス発生回路２
００は、台形波のメインパルスＡを発生する。なお、メ
インパルスＡの波形は、第１メインパルス制御信号ＭＣ
１および第２メインパルス制御信号ＭＣ２の各パルス
幅、第１定電流源２１０および第２定電流源２３０の各
電流値を上述した制御回路１００によって制御すること
によって制御可能である。

【００３３】サブパルス発生回路３００は、サブパルス
制御信号ＳＣに基づいて、サブパルスＢを生成する。サ
ブパルス発生回路３００は、抵抗３１０、キャパシタ３
２０、およびオペアンプ３３０を備える。抵抗３１０と
キャパシタ３２０とは積分回路として機能し、オペアン
プ３３０はバッファ回路として機能する。

【００３４】したがって、矩形波のサブパルス制御信号
ＳＣがサブパルス発生回路３００に供給されると、矩形
波の立ち上げエッジと立ち下がりエッジは鈍って、図２
に示すようなサブパルスＢが得られる。サブパルスＢの
立ち上がりエッジＢＲは、サブパルス制御信号ＳＣがハ
イレベルとなる時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間に発生
し、サブパルスＢの立ち下がりエッジＢＦは、サブパル
ス制御信号ＳＣがハイレベルからローレベルに遷移する
時刻ｔ６以降に発生する。

【００３５】ここで、立ち上がりエッジＢＲの傾きにつ
いて検討する。サブパルス制御信号ＳＣのハイレベルの
電圧をＥ、サブパルス制御信号ＳＣがローレベルからハ
イレベルに遷移する時刻ｔ５をｔ＝０、抵抗３１０の抵
抗値をＲ、キャパシタ３２０の容量値をＣとする。この
場合、立ち上がりエッジＢＲの電圧Ｖは、Ｖ＝Ｅ[１−
ＥＸＰ{−ｔ／(ＲＣ)}]となる。これを時間ｔて微分し
て傾きを求めると、ｄＶ／ｄｔ＝{１／(ＲＣ)}・ＥＸＰ
{−ｔ／(ＲＣ)}となる。したがって、立ち上がりエッジ
ＢＲの傾きは、時間ｔの経過とともに連続的に単調減少
することになる。このように連続的に傾きが変化する
と、立ち上がりエッジＢＲは曲線となる。また、傾きが
単調減少すると、立ち上がりエッジＢＲの開始点Ｐ１と
立ち上がりエッジＢＲの終了点Ｐ２を結ぶ線分Ｌに対し
て、立ち上がりエッジＢＲの波形は凸形状になる。

【００３６】なお、制御回路１００において、サブパル
ス制御信号ＳＣのパルス幅を制御すると、立ち上がりエ
ッジＢＲの期間を変更することができるから、サブパル
スＢの最大電圧強度を制御することが可能となる。ま
た、サブパルスＢの波形は、抵抗３１０の代わりにＦＥ
Ｔを用いた電子ボリュームを使用して、その抵抗値を制
御回路１００からの信号によって制御することによって
も変更することができる。

【００３７】次に、供給回路４００は、メインパルスＡ
とサブパルスＢとを加算（合成）して、駆動パルスＣを
生成し、これをピエゾ駆動型ヘッド５００に供給する。
図３はピエゾ駆動型ヘッド５００の機械的構成を示す断
面図である。この図に示すようにピエゾ駆動型ヘッド５
００は、ピエゾ素子（圧電素子）５１０がインク室５２
０の上部に張り合わせて構成されており、インク室５１
０には図示せぬインク供給部からインクＫが供給される
ようになっている。また、ピエゾ素子５１０に対応する
インク室５１０の壁は、他の部分に比較して厚さが薄く
なっており、板バネのように作用する。ピエゾ素子５１
０は通常状態では図示するように変形が無いが、駆動パ
ルスＣの電圧強度が大きくなると図中矢印の方向に変形
するようになっている。そして、駆動パルスＣによって
ピエゾ素子５１０が屈曲し、インク室５２０のインクＫ
が、ノズル５３０の吐出面５４０から吐出する。

【００３８】なお、上述したインクジェット装置におい
ては、説明を簡略化するために単一のピエゾ駆動型ヘッ
ド５００を用いるものとしたが、実際のインクジェット
装置にあっては、複数のピエゾ駆動型ヘッド５００を用
いることが多い。そのような場合には、メインパルス発
生回路２００、サブパルス発生回路３００および供給回
路４００を各ピエゾ駆動型ヘッド５００毎に設ければよ
い。さらに、各ピエゾ駆動型ヘッド５００の一つの液滴
量には、バラツキがあることが多い。そのような場合に
は、制御回路１００からの各種制御信号を用いて、メイ
ンパルスＡおよびサブパルスＢの波形を変更することに
よって、各液滴量を調整して、各液滴量を均一にするこ
とが好ましい。

【００３９】Ｂ．液滴吐出動作 次に、インクジェット装置を用いた液滴の吐出動作につ
いて図３および図４を参照して詳細に説明する。図４
は、ピエゾ駆動型ヘッド５００の状態を示す模式図であ
る。

【００４０】まず、駆動パルスＣの電圧強度が０Ｖとな
っている時刻ｔ１以前にあっては、図４（Ａ）に示すよ
うにピエゾ素子５１０の上面と下面は並行である。この
とき、インク室５２０のインクＫは吐出面５４０まで満
たされている。

【００４１】次に、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間に
おいて、メインパルスＡが立ち上がると、これに同期し
てピエゾ素子５１０は上方向に膨らむ。これにより、イ
ンク室５２０の内圧が下がると、ピエゾ駆動型ヘッド５
００の状態は、図４（Ｂ）に示すようにインクＫがノズ
ル５３０の内部に吸引される。

【００４２】次に、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間に
おいて、メインパルスＡが立ち下がると、これに同期し
てピエゾ素子５１０は元の状態に戻る。この時、インク
室５２０の内圧が上がり、ピエゾ駆動型ヘッド５００の
状態は、図４（Ｃ）に示すようになって、インクＫが吐
出面５４０から吐出される。時刻ｔ４において吐出され
たインクＫは、ノズル５３０の内部にあるインクＫとい
まだ分離されておらず、くびれＺを介して繋がってい
る。

【００４３】次に、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間に
おいて、サブパルスＢの立ち上がりエッジＢＲが発生す
ると、これに同期してピエゾ素子５１０は上方向に膨ら
んで、インク室５２０の内圧が低下する。この時、ピエ
ゾ駆動型ヘッド５００の状態は、図４（Ｄ）に示すよう
になって、吐出面５４０から吐出されたインクＫの一部
がノズル５３０の内部に引き戻される。以下、引き戻さ
れるインクＫを吸引インクＫ’と称することにする。こ
れにより、吐出面５４０から吐出したインクＫは、外部
に放出される液滴Ｇと吸引インクＫ’に分離される。

【００４４】ダブルパルス法の利点は吸引インクＫ’に
よって、液滴Ｇのインク量を減少させことができる点に
ある。一方、ダブルパルス法には、飛沫が発生し、吐出
が不安定になるといった欠点があることは解決課題の欄
で説明した通りである。これらの原因について、全てが
つまびらかになったわけではないが、本発明者らは、各
種の実験や考察を重ねた結果、飛沫および不安定吐出の
主原因として以下の知見を得た。

【００４５】吐出したインクＫが液滴Ｇと吸引インク
Ｋ’に分離した瞬間は、図５に示すように吸引インク
Ｋ’の形状は先端が尖っており、非常に不安定な状態に
ある。この不安定な状態で大きな吸引力が加わると、先
端部分が上下左右にぶれて飛沫が発生し吐出が不安定に
なる。従来のダブルパルス法にあっては、メインパルス
ＡおよびサブパルスＢに矩形波を用いるため、吸引イン
クＫ’の吸引過程で大きな吸引力が作用して飛沫および
不安定吐出を招いていたのである。

【００４６】したがって、吸引インクＫ’に加える吸引
力を小さくすれば、飛沫および不安定吐出を防止するこ
とができると考えられる。しかし、小さな吸引力では吸
引インクＫ’の量を多くすることができないため、液滴
Ｇのインク量を減少させるには一定の限界がある。換言
すれば、液滴Ｇのインク量と飛沫防止や吐出安定とはト
レードオフの関係にあるといえる。

【００４７】そこで、液滴Ｇのインク量の減少させ、か
つ、飛沫を防止し吐出を安定させるべく、サブパルスＢ
の立ち上がりエッジＢＲについて、その傾きを連続的に
単調減少させるようにしたのである。

【００４８】この点について、詳細に説明すると、吸引
力はインク室５２０の内圧の変化量に応じて作用するか
ら、ピエゾ素子５１０の上方向に対する単位時間当たり
の変位が大きいほど、吸引力は大きくなる。ピエゾ素子
５１０の変位は立ち上がりエッジＢＲの電圧強度によっ
て定まり、その変位の単位時間あたりの大きさは、立ち
上がりエッジＢＲの傾きに応じたものとなる。つまり、
立ち上がりエッジＢＲの傾きに基づいて吸引力が変化す
ることになる。上述したように立ち上がりエッジＢＲの
傾きは単調減少するから、吸引力は吸引開始時点（図３
の時刻ｔ５）において最大であり、その後、次第に小さ
くなる。

【００４９】まず、吸引開始時点においては、吐出され
たインクＫは、液滴Ｇと吸引インクＫ’に分離されてい
ない。この状態は特に不安定な状態ではないので、大き
な吸引力を吐出されたインクＫに作用させても問題はな
く、逆に大きな吸引力を作用させることによって、液滴
Ｇのインク量を減少させることができる。

【００５０】そして、吐出されたインクＫが液滴Ｇと吸
引インクＫ’に分離した時、吸引インクＫ’は上述した
ように不安定な状態となる。このような状態では、吸引
力は飛沫が発生しない程度の小さい力であることが好ま
しい。吸引開始時点からこの状態に至る時点までには、
相当な時間が経過しているので、立ち上がりエッジＢＲ
の傾きは緩やかになっている。したがって、分離時の吸
引力を十分小さいものにすることができる。以上がサブ
パルスＢの立ち上がりエッジＢＲにおける液滴Ｇと吸引
インクＫ’の挙動である。

【００５１】次に、時刻ｔ６以降において、サブパルス
Ｂの立ち下がりエッジＢＦが発生すると、これに同期し
てピエゾ素子５１０は上方向に膨らんだ状態から元に戻
る。この時、ピエゾ駆動型ヘッド５００の状態は、図４
（Ｅ）に示すようになって、吐出面５４０までインクＫ
が満たされることになる。これにより、インクＫの状態
を定常状態に戻すことができる。

【００５２】以上、説明したように本実施形態のインク
ジェット装置によれば、サブパルスＢの立ち上がりエッ
ジＢＲを、その傾きが連続的に単調減少するように生成
したので、吐出されたインクＫの吸引開始時点では吸引
力を最大とし、その後、吸引力を次第に小さくすること
ができ、液滴Ｇのインク量の減少と飛沫防止および吐出
の安定を同時に実現することができる。この結果、高精
細なパターンの形成が必要とされるカラーフィルタを、
ダブルパルス法を用いたインクジェット装置を用いて容
易に製造することができ、コストダウンを図りつつカラ
ーフィルタの品質を飛躍的に向上させることができる。

【００５３】くわえて、本実施形態のインクジェット装
置によれば、小さな液滴Gを安定して吐出させることが
できるので、液滴Ｇのインク量を精度よく制御すること
が可能となる。この結果、複数のピエゾ駆動型ヘッド５
００を用いて、パターンを形成する場合に各ヘッド間の
液滴Ｇのインク量を均一にすることができ、パターンの
ムラを無くすことが可能となる。

【００５４】Ｃ．変形例 本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、
上記実施形態は例示であり、例えば、以下に述べる変形
が可能である。また、本発明の特許請求の範囲に記載さ
れた技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作
用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明
の技術的範囲に包含される。

【００５５】（１）上述した実施形態のインクジェット
装置は、カラーフィルタの製造装置の一部として説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、紙等の
記録媒体にインクを吐出して印刷を行うプリンタ装置に
適用可能であることは勿論である。

【００５６】（２）上述した実施形態のインクジェット
装置においては、サブパルスＢを発生する積分回路とし
てＲＣ回路を用いたがＬＲ回路を用いて構成してもよい
ことは勿論であり、さらに２次以上をローパスフィルタ
を用いて構成してもよい。

【００５７】（３）上述した実施形態にあっては、駆動
パルスＣは、ピエゾ駆動型ヘッド５００の通常状態にお
ける駆動電圧強度を基準として正極性のパルスを生成し
た。これは、ピエゾ駆動型ヘッド５００が駆動パルスＣ
の立ち上がりエッジでインクを吸引し、駆動パルスＣの
立ち下がりエッジでインクを吐出するタイプのものだか
らである。これに対して、本発明は、このようなピエゾ
駆動型ヘッド５００に限定されるものではなく、駆動パ
ルスＣの立ち下がりエッジでインクを吸引し、駆動パル
スＣの立ち上がりエッジでインクを吐出するタイプのも
のに適用してしてもよい。図６は変形例に係わるピエゾ
駆動型ヘッド５００’の断面図であり、同図（Ａ）は、
通常の状態におけるピエゾ駆動型ヘッド５００’の挙動
を示すものである一方、同図（Ｂ）は、インクＫの吸引
時におけるピエゾ駆動型ヘッド５００’の挙動を示すも
のである。

【００５８】この変形例にあっては、通常状態でピエゾ
素子５１０が変形しているので、変形時に駆動パルスＣ
の電圧強度は大きくなる。このため、駆動パルスＣは、
図７に示すものとなり、サブパルスＢの立ち下がりエッ
ジＢＦにおいて、液滴Ｇと吸引インクＫ’の分離が行わ
れる。ここで、立ち下がりエッジＢＦは、その傾きが連
続的に単調増加するものであればよい。

【００５９】なお、メインパルスＡを生成するには、図
１に示す実施形態のインクジェット装置において、第１
スイッチ２２０に第２メインパルス制御信号ＭＣ２を供
給する一方、第２スイッチ２４０に第１メインパルス制
御信号ＭＣ１を供給し、キャパシタ２５０の一端を接地
する代わりに、当該端子に通常状態で必要とされるピエ
ゾ素子５１０の変位が得られるだけの電圧を給電すれば
よい。

【００６０】また、サブパルスＢを生成するには、サブ
パルス制御信号ＳＣの極性を負極性とし、キャパシタ２
５０の一端を接地する代わりに、当該端子に通常状態で
必要とされるピエゾ素子５１０の変位が得られるだけの
電圧を給電すればよい。

【００６１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、ダブルパルス法によりヘッドから吐出する液滴の量
を少量とし、かつ飛沫を防止して安定したインクの吐出
を実現することができる。したがって、高精細なパター
ンを高品質で安定して形成することが可能となり、さら
に、液滴量を精度良く制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係わるインクジェット装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】同装置の動作を示すタイミングチャートであ
る。

【図３】ピエゾ駆動型ヘッドの機械的構成を示す断面図
である。

【図４】同装置に用いるピエゾ駆動型ヘッドの状態を示
す模式図である。

【図５】液滴と吸引インクとに分離した瞬間におけるイ
ンクの状態を示す模式図である。

【図６】変形例に係わるピエゾ駆動型ヘッドの断面図で
ある。

【図７】変形例に係わる駆動パルスの波形図である。

【図８】カラーフィルタのパターンと飛沫とを示す模式
図である。

【符号の説明】

Ａ … メインパルス Ｂ … サブパルス Ｃ … 駆動パルス Ｋ … インク ５００ … ピエゾ駆動型ヘッド ２００ … メインパルス発生回路 ３００ … サブパルス発生回路 ４００ … 供給回路

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピエゾ駆動型ヘッドを用い、前記ピエゾ
   駆動型ヘッドに対し、メインパルスとメインパルスから
   所定の間隔で加えられるサブパルスとを印加して液滴を
   吐出するダブルパルス法を用いたインクジェット方式に
   よるパターン形成方法において、 前記メインパルスと前記サブパルスとを、前記ピエゾ駆
   動型ヘッドの通常状態における駆動電圧強度を基準とし
   て正極性のパルスとして生成し、 前記サブパルスの立ち上がりエッジの波形の傾きを連続
   的に単調減少させることを特徴とするインクジェット方
   式によるパターン形成方法。
2. 【請求項２】 ピエゾ駆動型ヘッドを用い、前記ピエゾ
   駆動型ヘッドに対し、メインパルスとメインパルスから
   所定の間隔で加えられるサブパルスとを印加して液滴を
   吐出するダブルパルス法を用いたインクジェット方式に
   よるパターン形成方法において、 前記メインパルスと前記サブパルスとを、前記ピエゾ駆
   動型ヘッドの通常状態における駆動電圧強度を基準とし
   て負極性のパルスとして生成し、 前記サブパルスの立ち下がりエッジの波形の傾きを連続
   的に単調増加させることを特徴とするインクジェット方
   式によるパターン形成方法。
3. 【請求項３】 前記サブパルスは矩形波を積分して生成
   することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   インクジェット方式によるパターン形成方法。
4. 【請求項４】 前記矩形波のパルス幅を変化させること
   により、前記サブパルスの電圧強度を制御することを特
   徴とする請求項３に記載のインクジェット方式によるパ
   ターン形成方法。
5. 【請求項５】 前記メインパルスは台形波であることを
   特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかの請求
   項に記載のインクジェット方式によるパターン形成方
   法。
6. 【請求項６】 駆動パルスの立ち上がりエッジでインク
   を吸引し、前記駆動パルスの立ち下がりエッジでインク
   を吐出するピエゾ駆動型ヘッドと、 波形が台形波であり、かつ、正極性のメインパルスを発
   生させるメインパルス発生手段と、 パルスの極性が正極性であり、かつ、立ち上がりエッジ
   の波形の傾きが連続的に単調減少するサブパルスを、前
   記メインパルスから所定時間が経過した後に発生させる
   サブパルス発生手段と、 前記メインパルスと前記サブパルスとを合成して前記駆
   動パルスを得て、前記駆動パルスを前記ピエゾ駆動型ヘ
   ッドに供給する供給手段とを備えることを特徴とするイ
   ンクジェット装置。
7. 【請求項７】 駆動パルスの立ち下がりエッジでインク
   を吸引し、前記駆動パルスの立ち上がりエッジでインク
   を吐出するピエゾ駆動型ヘッドと、 波形が台形波であり、かつ、負極性のメインパルスを発
   生させるメインパルス発生手段と、 パルスの極性が負極性であり、かつ、立ち下がりエッジ
   の波形の傾きが連続的に単調増加するサブパルスを、前
   記メインパルスから所定時間が経過した後に発生させる
   サブパルス発生手段と、 前記メインパルスと前記サブパルスとを合成して前記駆
   動パルスを得て、前記駆動パルスを前記ピエゾ駆動型ヘ
   ッドに供給する供給手段とを備えることを特徴とするイ
   ンクジェット装置。
8. 【請求項８】 前記サブパルス発生手段は、矩形波を積
   分する積分回路を備えることを特徴とする請求項６また
   は請求項７に記載のインクジェット装置。
9. 【請求項９】 前記積分回路はＲＣ回路であることを特
   徴とする請求項８に記載のインクジェット装置。
10. 【請求項１０】 前記サブパルス発生手段は、前記矩形
    波のパルス幅を変化させることにより、前記サブパルス
    の電圧強度を制御することを特徴とする請求項８に記載
    のインクジェット装置。