JP2003170591A - 液体吐出ヘッドの駆動方法及び駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １ドット当たりの液滴の体積を増加させ、か
つヘッドノズルと描画基体との距離が短い場合であって
も高精度に着弾させる。 【解決手段】 １ドットの吐出命令に対して、液体を吐
出できる第１の吐出パルスと液体を吐出できる第２の吐
出パルスとを続けて液体吐出ヘッドの圧力発生素子に印
加し、その際、Ｎを３以上の奇数、液体吐出ヘッドにお
ける流体力学的共振周波数の逆数をＴｒ、第１の吐出パ
ルスのパルス幅をＴ１、第２の吐出パルスのパルス幅を
Ｔ２、第１の吐出パルスと第２の吐出パルスとの間の休
止時間をＫ１２としたときに、Ｔ1＝（０．９〜１．
１）×Ｎ×Ｔｒ／２、Ｔ2＝（０．９〜１．１）×Ｔｒ
／２、Ｋ12＝（０．９〜１．１）×（３Ｔｒ／４−Ｔ２
／２）を満たすように各吐出パルスを印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、印刷だけでなく、
カラーフィルタ、薄膜トランジスタ、発光素子、DNA素
子などの作製にも用いることができる液体吐出ヘッドの
駆動方法及び駆動装置に関する。

【０００２】

【従来技術】液体吐出装置は、印刷物の作製だけでな
く、カラーフィルタ、薄膜トランジスタ、発光素子、DN
A素子などの作製におけるパターニング工程にも用いら
れるようになってきている。このような、産業用のパタ
ーニング方法としては、フォトリソ工程が広く採用され
ている。しかし、フォトリソ工程は工程数が多くしかも
装置コストが莫大であるとともに材料の使用効率が極め
て低い。また、オフセット印刷は精度の点で産業用のパ
ターニング技術としては用途が限定されている。

【０００３】そこで、液体吐出ヘッドを用いたパターニ
ング方法は、インクジェット方法とも呼ばれ、脚光を浴
びるようになってきた。インクジェット方法はパターニ
ング個所に直接描画するため材料の使用効率が極めて高
いとともに工程数も少なくて済むので、ランニングコス
トの安さを持ち合わせた有望なパターニング技術であ
る。

【０００４】インクジェットの方式としては特公昭５３
−１２１３８号公報に記載されているカイザー型、ある
いは特公昭６１−５９９１４号公報（米国特許第５,７
５４,１９４号明細書）に開示されているサーマルジェ
ット型が広く知られている。また、特開昭６３−２４７
０５１号公報（米国特許第４,８７９,５６８号明細書）
には圧電セラミックスを利用したせん断モード型のイン
クジェット方法が記載されている。

【０００５】図９に示すように、せん断モード型の圧力
発生素子を備えたインクジェットヘッド（液体吐出ヘッ
ド）５００は、底壁５０１、天壁５０２及びそのせん断
モードアクチュエータ壁５０３からなる。そのアクチュ
エータ壁５０３は、底壁５０１に接着され、且つ矢印５
１１方向に分極された下部壁５０７と、天壁５０２に接
着され、且つ矢印５０９方向に分極された上部壁５０５
とからなっている。隣接する２個のアクチュエータ壁５
０３は一対となって、そのインク流路（圧力作用部）５
０６を形成している。さらに、インク流路の間にはイン
クが存在しない空隙部分からなる空気室５０８が形成さ
れている。

【０００６】各インク流路５０６の一端には、ノズル５
１０を有するオリフィスプレート５１２が接着されて、
各アクチュエータ壁５０３の両側面には電極５１３、５
１４が金属化層として設けられている。具体的にはイン
ク流路５０６側のアクチュエータ壁には電極５１４が設
けられ、空気室５０８側のアクチュエータ壁には電極５
１３が設けられている。空気室５０８に面している電極
５１３はアクチュエータ駆動信号を与える制御回路５２
０に接続され、インク流路５０６内に設けられている電
極５１４はアースに接続されている。

【０００７】各空気室５０８の電極５１４に制御回路５
２０が電圧を印加することによって、各アクチュエータ
壁５０３がインク流路５０６の容積を増加する方向にせ
ん断ひずみ変形を起こす。例えば、図１０に示すように
空気室５０８の電極５１３に駆動電圧が印加されると、
アクチュエータ壁５０５、５０７にそれぞれ分極方向と
直交する矢印方向に電界が発生し、アクチュエータ壁５
０５、５０７がインク流路５０６の容積を増加する方向
にせん断ひずみ変形を起こす。このときノズル５１０付
近を含むインク流路内の圧力が減少し、インク供給側の
インク共通流路（不図示）からインクが供給される。

【０００８】このとき、インク流路内の流体力学的共振
周波数をＦｒとし、その逆数をＴｒ（＝１／Ｆｒ）とし
たとき、電圧印加時間をＴｒ／２とすることにより元々
せん断ひずみとして得られる変形量（非共振）に比べて
系の共振を利用するために変形量を増大することが可能
となる。流体力学的共振周波数Ｆｒは、周知のインピー
ダンス測定器を用いた電気的測定によって求めることが
できる。図１１は、インピーダンス測定器による測定デ
ータ（インピーダンスの周波数依存性）と流体力学的共
振周波数Ｆｒとの関係を示している。

【０００９】電圧印加時間Ｔｒ／２後に空気室５０８の
電極５１３に印加されている電圧を０Ｖに戻す。する
と、アクチュエータ５０５、５０７が変形前の（真っ直
ぐな）状態よりもさらにインク流路が縮まるように変形
し、インクに圧力が加えられる。これにより、インクが
ノズル方向に流れを生じインク液滴がノズルから噴射さ
れる。

【００１０】従来、この種のインク噴射装置では、前記
インク流路の形状や駆動電圧等により、噴射されるイン
ク液滴の体積が決まる。そのため目的とするインク液滴
を得るために、インク流路の形状及び駆動電圧が決定さ
れる。しかし、産業用の描画装置としてインクジェット
を利用することを考えると、インクジェットの性能とし
てはより高精細化が求められてきているとともにその描
画時間の短縮が望まれている。描画時間の短縮に関して
は、描画にかかるパルス数をできるだけ少なくする必要
がある。高精細化に関しては、インク流路のピッチを狭
くすることにより、高精細化が可能となる。インク流路
のピッチを狭くするということは加工上の制約からイン
ク流路の体積を変形させる圧電セラミックスであるＰＺ
Ｔ（ジルコン酸−チタン酸鉛）の壁の厚さを狭くしさら
にインク流路の深さも浅くする必要がある。そのため、
駆動電圧の制約も発生することとなってしまう。結局、
高精細化用ヘッドはＰＺＴの変形体積量が小さくなって
しまうために、１ドット当たりの吐出量が小さくなって
しまう。

【００１１】一方、特公平３−３０５０６号公報（米国
特許第４,５６３,６８９号）には、主パルスが印加され
る前に、ノズル内のメニスカスの先端位置を決めるため
の付加パルスを印加することで、インク液滴の体積を制
御することが記載されている。これによれば、付加パル
スを印加することによりインク液滴の体積をやや増加さ
せることが可能であるが十分な体積増加は困難である。

【００１２】また、特開２０００−２８０４６３公報に
は、主噴射（第２噴射）パルスが印加される前に、付加
噴射（第１噴射）パルスとして主噴射パルスのパルス幅
Ｔに対し０．３０Ｔ〜１．１０Ｔの幅を有するパルスを
設けることによるインク体積の増加を試みが記載されて
いる。この方式によれば、１ドットを形成するにあたり
２個の液滴を吐出させることにより、最大でインク液滴
の体積は１．５程度まで増加させることが可能となる。
しかし、これ以上の吐出量増加は困難である。

【００１３】さらに、吐出量の増加を試みる手段とし
て、特公平６−５５５１３号公報（米国特許第５,２０
２,６５９号明細書）には、共振周波数を利用して連続
して噴射した複数のインク液滴を空中で合体させ、イン
ク液滴の体積を制御することが提案されている。これに
よれば十分な体積増加が望まれる。しかし、産業用のイ
ンクジェットではその着弾精度を上げるためにノズルと
描画基体との距離を極端に短くする場合に、複数の液滴
が空中で合体せず、個々に基体に着弾してしまう。つま
り、１ドットの描画に対して着弾の時間のずれが発生し
て、着弾状態が真円状にならず着弾精度不良が発生して
しまう。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点を解決するためになされたものであり、液滴の体積
を増加させ且つヘッドノズルと描画基体との距離が短い
場合であっても高精度に着弾させることが可能な液体吐
出ヘッドの駆動方法及び駆動装置を提供することを目的
とする。本発明の別の目的は、産業用パターニング装置
としても好適に用いることができる液体吐出ヘッドの駆
動方法及び駆動装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明の骨子は、液体を吐出するための吐出口と該吐
出口に連通し液体を吐出するための圧力が液体に作用す
る圧力作用部と前記圧力を発生する圧力発生素子とを有
する液体吐出ヘッドを駆動するための、液体吐出ヘッド
の駆動方法において、１ドットの吐出命令に対して、液
体を吐出できる第１の吐出パルスと液体を吐出できる第
２の吐出パルスとを続けて前記圧力発生素子に印加する
工程を含み、前記第１の吐出パルスにより吐出される第
１の液体の体積が、前記第２の吐出パルスにより吐出さ
れる第２の液体の体積と同じかそれよりも大きく、且
つ、前記第１の液体の吐出速度が、前記第２の液体の吐
出速度より小さくなるように、前記第１の吐出パルスの
パルス幅T１と、前記第２の吐出パルスのパルス幅Ｔ２
と、前記第１の吐出パルスと前記第２の吐出パルスとの
間の休止時間Ｋ１２が定められていることを特徴とす
る。

【００１６】本発明の別の骨子は、液体を吐出するため
の吐出口と該吐出口に連通し液体を吐出するための圧力
が液体に作用する圧力作用部と前記圧力を発生する圧力
発生素子とを有する液体吐出ヘッドを駆動するための、
液体吐出ヘッドの駆動装置において、１ドットの吐出命
令に対して、液体を吐出できる第１の吐出パルスと液体
を吐出できる第２の吐出パルスとを続けて前記圧力発生
素子に印加する駆動回路を有し、前記第１の吐出パルス
により吐出される第１の液体の体積が、前記第２の吐出
パルスにより吐出される第２の液体の体積と同じかそれ
よりも大きく、且つ、前記第１の液体の吐出速度が、前
記第２の液体の吐出速度より小さくなるように、前記第
１の吐出パルスのパルス幅T１と、前記第２の吐出パル
スのパルス幅Ｔ２と、前記第１の吐出パルスと前記第２
の吐出パルスとの間の休止時間Ｋ１２が定められている
ことを特徴とする。

【００１７】本発明の更に別の骨子は、液体を吐出する
ための吐出口と該吐出口に連通し液体を吐出するための
圧力が液体に作用する圧力作用部と前記圧力を発生する
圧力発生素子とを有する液体吐出ヘッドと、１ドットの
吐出命令に対して、液体を吐出できる第１の吐出パルス
と液体を吐出できる第２の吐出パルスとを続けて前記圧
力発生素子に印加する駆動回路と、前記液体を受容する
ための液体受容部材を支持する支持体と、を有し、前記
第１の吐出パルスにより吐出される第１の液体の体積
が、前記第２の吐出パルスにより吐出される第２の液体
の体積より大きく、且つ、前記第１の液体の吐出速度
が、前記第２の液体の吐出速度より小さくなるように、
前記第１の吐出パルスのパルス幅T１と、前記第２の吐
出パルスのパルス幅Ｔ２と、前記第１の吐出パルスと前
記第２の吐出パルスとの間の休止時間Ｋ１２が定めら
れ、前記第１の液体と前記第２の液体とが合体して前記
液体受容部材に付与されるように、前記液体吐出ヘッド
と前記支持体とを位置決めすることを特徴とする。

【００１８】これらの発明によれば、第１及び第２の液
滴が短い吐出距離内で合体するので、合体された大きな
液滴を、液体受容部材等に高精度に着弾させることがで
きる。また、本発明において、前記パルス幅T１と前記
パルス幅Ｔ２と前記休止時間Ｋ１２とが、前記液体吐出
ヘッドにおける流体力学的共振周波数に基づいて定めら
れているとよい。この場合には、最も効果的に液滴を液
体受容部材等に付与することができる。

【００１９】また、本発明の他の骨子は、液体を吐出す
るための吐出口と該吐出口に連通し液体を吐出するため
の圧力が液体に作用する圧力作用部と前記圧力を発生す
る圧力発生素子とを有する液体吐出ヘッドを駆動するた
めの、液体吐出ヘッドの駆動方法において、１ドットの
吐出命令に対して、液体を吐出できる第１の吐出パルス
と液体を吐出できる第２の吐出パルスとを続けて前記圧
力発生素子に印加する工程を含み、Ｎを３以上の奇数、
前記液体吐出ヘッドにおける流体力学的共振周波数の逆
数をＴｒ、前記第１の吐出パルスのパルス幅をＴ１、前
記第２の吐出パルスのパルス幅をＴ２、前記第１の吐出
パルスと前記第２の吐出パルスとの間の休止時間をＫ１
２としたときに、下記式 Ｔ1＝ｋ1×Ｎ×Ｔｒ／２、０．９≦ｋ1≦１．１ Ｔ2＝ｋ2×Ｔｒ／２、０．９≦ｋ2≦１．１ Ｋ12＝ｋ3×（３Ｔｒ／４−Ｔ２／２）、０．９≦ｋ3≦
１．１ を全て満たすことを特徴とする。

【００２０】本発明の更に他の骨子は、液体を吐出する
ための吐出口と該吐出口に連通し液体を吐出するための
圧力が液体に作用する圧力作用部と前記圧力を発生する
圧力発生素子とを有する液体吐出ヘッドを駆動するため
の、液体吐出ヘッドの駆動装置において、１ドットの吐
出命令に対して、液体を吐出できる第１の吐出パルスと
液体を吐出できる第２の吐出パルスとを続けて前記圧力
発生素子に印加する駆動回路を有し、Ｎを３以上の奇
数、前記液体吐出ヘッドにおける流体力学的共振周波数
の逆数をＴｒ、前記第１の吐出パルスのパルス幅をＴ
１、前記第２の吐出パルスのパルス幅をＴ２、前記第１
の吐出パルスと前記第２の吐出パルスとの間の休止時間
をＫ１２としたときに、下記式 Ｔ1＝ｋ1×Ｎ×Ｔｒ／２、０．９≦ｋ1≦１．１ Ｔ2＝ｋ2×Ｔｒ／２、０．９≦ｋ2≦１．１ Ｋ12＝ｋ3×（３Ｔｒ／４−Ｔ２／２）、０．９≦ｋ3≦
１．１ を全て満たすことを特徴とする。これらの発明によれ
ば、第１の液滴に比べて、第２の液滴の体積を若干小さ
くしつつその吐出速度を速めることができるので、短い
吐出距離内で２つの液滴を合体させることができる。

【００２１】そして、これらの発明においては、前記第
２の吐出パルスに続いて液体を吐出しない非吐出パルス
を印加し、このとき、前記非吐出パルスのパルス幅をＴ
３、前記第２の吐出パルスと前記非吐出パルスとの間の
休止時間をＫ２３としたとき、下記式 Ｔ３＝ｋ4×Ｔｒ／２、０．２≦ｋ4≦０．５ Ｋ２３＝ｋ5×（３Ｔｒ／２−Ｔ２／２−Ｔ３／２）、
０．９≦ｋ5≦１．１ を全て満たすことが好ましい。この場合、従来より大き
くなりがちな液滴吐出後の振動を早く抑えることができ
る。

【００２２】また、これらの発明において、複数の前記
吐出口と複数の前記圧力作用部と複数の前記圧力発生素
子とを有する液体吐出ヘッド集合体を構成している各液
体吐出ヘッドに、前記Ｔ1、前記Ｔ2、及びK１２がそれ
ぞれ同じ、前記第１の吐出パルスと前記第２の吐出パル
スとを含む駆動信号を供給することが好ましい。この場
合、各液体吐出ヘッド毎にパルス列を最適化する必要が
無いため、各ヘッド間で多少の製造ばらつきによる吐出
特性の不均一性があっても、良好に駆動できる。

【００２３】更に、本発明のほかの骨子は、液体を吐出
するための吐出口と該吐出口に連通し液体を吐出するた
めの圧力が液体に作用する圧力作用部と前記圧力を発生
する圧力発生素子とを有する液体吐出ヘッドを駆動する
ための、液体吐出ヘッドの駆動方法において、１ドット
の吐出命令に対して、液体を吐出できる第１の吐出パル
スと液体を吐出できる第２の吐出パルスとを続けて前記
圧力発生素子に印加する駆動回路を有し、Ｎを３以上の
奇数、前記液体吐出ヘッドにおける流体力学的共振周波
数の逆数をＴｒ、前記第１の吐出パルスのパルス幅をＴ
１、前記第２の吐出パルスのパルス幅をＴ２、前記第１
の吐出パルスと前記第２の吐出パルスとの間の休止時間
をＫ１２としたときに、下記３つの式Ｔ１＞ＴｒＴ2＝
Ｔ１／ＮＫ12＝３Ｔ１／２Ｎ−Ｔ２／２を全て満たすこ
とを特徴とする。

【００２４】また、本発明の更にほかの骨子は、液体を
吐出するための吐出口と該吐出口に連通し液体を吐出す
るための圧力が液体に作用する圧力作用部と前記圧力を
発生する圧力発生素子とを有する液体吐出ヘッドを駆動
するための、液体吐出ヘッドの駆動装置において、１ド
ットの描画命令に対して、液体を吐出できる第１の吐出
パルスと液体を吐出できる第２の吐出パルスとを続けて
前記圧力発生素子に印加する駆動回路を有し、Ｎを３以
上の奇数、前記液体吐出ヘッドにおける流体力学的共振
周波数の逆数をＴｒ、前記第１の吐出パルスのパルス幅
をＴ１、前記第２の吐出パルスのパルス幅をＴ２、前記
第１の吐出パルスと前記第２の吐出パルスとの間の休止
時間をＫ１２としたときに、下記３つの式 Ｔ１＞Ｔｒ Ｔ2＝Ｔ１／Ｎ Ｋ12＝３Ｔ１／２Ｎ−Ｔ２／２ を全て満たすことを特徴とする。これらの発明によれ
ば、第１の液滴に比べて、第２の液滴の体積を若干小さ
くしつつその吐出速度を速めることができるので、短い
吐出距離内で２つの液滴を合体させることができる。

【００２５】そして、これらの発明においては、前記第
２の吐出パルスに続いて液体を吐出しない非吐出パルス
を印加し、このとき、前記非吐出パルスのパルス幅をＴ
３、前記第２の吐出パルスと前記非吐出パルスとの間の
休止時間をＫ２３としたとき、 Ｔ３＜Ｔｒ／２ Ｋ２３＝３Ｔ１／Ｎ−Ｔ２／２−Ｔ３／２ を全て満たすことが好ましい。この場合も、従来より大
きくなりがちな液滴吐出後の振動を早く抑えることがで
きる。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１、図２は本発明の一実施形態
による液体吐出ヘッドの駆動方法を説明するための図で
ある。本発明においても、液体吐出ヘッドとしては、図
９、図１０に示したものと同じ構成のヘッドを用いるこ
とができる。図１のａ）は、液体を吐出するための吐出
口と該吐出口に連通し液体を吐出するための圧力が液体
に作用する圧力作用部と前記圧力を発生する圧力発生素
子とを有する液体吐出ヘッドを駆動するための駆動信号
（１ドットの吐出命令）を示している。図１のｂ）は、
上記液体吐出ヘッドの圧力発生素子の振動状態を示して
おり、図中正（＋）方向が圧力作用部の容積が定常状態
より増大する方向の変位に対応し、負（−）方向が圧力
作用部の容積が定常状態より減少する方向の変位に対応
している。図２は、図１の駆動波形の時間軸に対応させ
た吐出液の状態を示す。

【００２７】時刻ｔ0において、駆動パルス（第１の吐
出パルスVA）が立ち上がり電圧Vopとなると、圧力発生
素子がせん断ひずみ変形を起こし始め、圧力作用部の容
積が増大し、そこに液体が上流から導入される。時刻ｔ
1において、駆動パルスが立ち下がると、圧力発生素子
のせん断ひずみ変形は解除されるので、圧力発生素子の
変形を元に戻そうとする力により圧力作用部の容積が小
さくなり、中の液体が加圧され始める。こうして、後に
は、振動によって、時刻ｔ0の時よりも圧力作用部の容
積は小さくなり、液体は加圧され、吐出口から吐出され
る。すなわち、時刻ｔ2において、再び駆動パルス（第
２の吐出パルスVB）が立ち上がる頃に、吐出された液体
は大きな液滴２２となる。その後、第２の吐出パルスVB
によって、圧力作用部は再び拡がる。時刻ｔ3におい
て、第２の吐出パルスVBが立ち下がる時には、圧力発生
素子の振動振幅が最大となる。そして、再び圧力作用部
は収縮し、第２の液滴２３となる液体の吐出を始める。
すなわち、時刻ｔ4の頃には吐出された液体は第２の液
滴２３となり吐出口から離れる。第２の液滴２３は時刻
ｔ3の時の振動振幅が大きいために、第１の液滴２２よ
りも早い速度で吐出される。

【００２８】以上要するに、１ドットの吐出命令に対し
２つの吐出パルスにより２つの液滴が噴射される。その
際、第１の吐出パルスにより吐出される第１の液滴２２
の吐出速度は第２の吐出パルスにより吐出される第２の
液滴２３の吐出速度よりも１５％〜２０％程度遅くする
ことができる。このため、吐出口と描画基体（液体受容
部材）との間の距離が５００μｍ以下のように短い距離
であっても、第１の液滴２２が液体受容部材に着弾する
前に、第２の液滴２３と空中で合体し大きな液滴２４と
なる。しかも、第１の液滴２２の体積は第２の液滴２３
と同じか或いは若干小さい程度の大きさとなる。よっ
て、１ドットの吐出命令に対し第１又は第２の吐出パル
スのみで駆動した場合に比べて、１ドットの吐出命令に
対して第１及び第２の吐出パルスで駆動した場合には、
１．８〜２．０倍の体積を持つ液滴を同一ドットとして
着弾させることが可能となる。尚、各液滴の体積は、図
２のように、平面に液滴を投影し、液滴を円又は楕円で
近似して求めることができる。

【００２９】また、本発明実施の形態においては、第２
の吐出パルスに続いて非吐出パルスである第３のパルス
を時刻ｔ５付近で印加することも好ましいものである。
これにより、吐出後、圧力作用部内の液体の振動を効果
的に減少し、比較的粘度の低いインクの高周波数での噴
射も可能となる。

【００３０】上述した液滴の形成を可能にするために
は、駆動パルス列を以下のように設定するとよい。Ｎを
３以上の奇数、前記液体吐出ヘッドにおける流体力学的
共振周波数の逆数をＴｒ、前記第１の吐出パルスのパル
ス幅をＴ１、前記第２の吐出パルスのパルス幅をＴ２、
前記第１の吐出パルスと前記第２の吐出パルスとの間の
休止時間をＫ１２としたときに、下記３つの式 Ｔ１＞Ｔｒ Ｔ2＝Ｔ１／Ｎ Ｋ12＝３Ｔ１／２Ｎ−Ｔ２／２ を満たすことが好ましい。

【００３１】より好ましくは、前記第２の吐出パルスに
続いて液体を吐出しない非吐出パルスを印加し、このと
き、前記非吐出パルスのパルス幅をＴ３、前記第２の吐
出パルスと前記非吐出パルスとの間の休止時間をＫ２３
としたとき、 Ｔ３＜Ｔｒ／２ Ｋ２３＝３Ｔ１／Ｎ−Ｔ２／２−Ｔ３／２ を全て満たすことが好ましい。ここでは、流体力学的共
振周波数に基づいて、Ｔ１をＴｒ／２のＮ倍とすること
が好ましいものである。図１では、N＝３の例を挙げた
が、N＝５、７、９・・・でもよい。

【００３２】以下、図３、図４を例に挙げて、本発明の
好適な液体吐出ヘッドの駆動方法について、より詳しく
説明する。図３のａ）、ｂ）はパルス幅Ｔｒ／２の吐出
パルスVA’のみを印加した時の圧力発生素子の振動の様
子を示している。周期Ｔｒにて、振幅を減少させながら
振動を繰り返し、振動ゼロに収束していく。この周期Ｔ
ｒは実際には圧力発生素子のみならず、吐出口の形状や
大きさ、圧力作用部の形状や大きさ、ヘッド内にある液
体の体積や密度などに基づいて決まる液体吐出ヘッドの
流体力学的共振周波数Ｆｒによって決まる。つまり、Ｔ
ｒ＝1／Ｆｒである。特に多数の液体吐出ヘッドを集合
させた液体吐出ヘッド集合体の場合には、各吐出口、つ
まり各ヘッド毎にＦｒがばらつくこともある。この流体
力学的共振周波数Ｆｒは、圧力発生素子に周知のインピ
ーダンス測定器を接続して、そのインピーダンスの周波
数依存性から求めることができる（図１１参照）。

【００３３】このような特性をもつ液体吐出ヘッドに対
して、N＝３として、パルス幅T１＝N×Ｔｒ／２の吐出
パルスVAを印加すると、図３のｃ）、ｄ）に示すような
振動が得られる。Nを３以上の奇数とすれば、共振を利
用して、効率よく液滴を吐出することができる。図３の
ｃ）と同じ第１の吐出パルスVAを引加した後、続いて、
第２の吐出パルスを印加する場合には、図３のｅ）に示
すようなタイミングにする。第２の吐出パルスVBのパル
ス幅T２としては、吐出効率のよいパルス幅Ｔｒ／２を
選択する。第２の吐出パルスVBの印加タイミングとして
は、液体を加圧する方向に圧力発生素子が変位してから
逆方向に変位する期間において、その速度が最も速くな
る時とする。つまり、その時とは、時刻ｔ１から時間M
１２が経過した時刻となる。この時間M１２はＴｒ／２
の３／２倍の期間である。よって、時刻ｔ1〜時刻ｔ２
までの期間（休止期間）はＫ12＝３Ｔ１／２Ｎ−Ｔ２／
２、換言すれば、Ｋ12＝３Ｔｒ／４−Ｔ２／２となる。

【００３４】こうすると、時刻ｔ３における最大振幅に
より、第２の液滴は第１の液滴より早い速度で吐出さ
れ、その体積もほぼ同じような値になる。そして、液体
吐出ヘッド集合体を駆動する場合には、製造ばらつきな
どにより、正確には各ヘッド毎に、流体力学的共振周波
数Ｆｒが異なることが多い。これに対応して、ヘッド毎
に、各パルス幅と休止期間を最適化しようとすると、駆
動回路が複雑になってしまう。液体吐出ヘッド集合体の
特性ばらつきを考慮すると、上述した作用が得られる範
囲内の条件として、最適値の０．９倍〜１．１倍くらい
の許容度（ｋ1，ｋ2，ｋ3）をもつ範囲内に、各パルス
幅と休止期間を設定すればよい。こうして、選択範囲と
して、 Ｔ1＝ｋ1×Ｎ×Ｔｒ／２、０．９≦ｋ1≦１．１ Ｔ2＝ｋ2×Ｔｒ／２、０．９≦ｋ2≦１．１ Ｋ12＝ｋ3×（３Ｔｒ／４−Ｔ２／２）、０．９≦ｋ3≦
１．１ を定める。

【００３５】図４は、図３のｅ）に示した駆動信号に非
吐出パルスを付加した時の液体吐出ヘッドの圧力発生素
子の振動状態を示している。パルスVBの中間タイミン
グ、即ち立ち上がり時刻ｔ2と立ち下がり時刻ｔ3との中
間時点から期間M23が経過した時刻ｔ5に非吐出パルスVC
を印加する。M23＝３×Ｔｒ／２であることが好まし
い。図３のｄ）やｆ）に示したとおり、時刻ｔ5におい
ては、圧力発生素子により圧力作用部内の容積が膨張か
ら収縮に向かう時期、即ち液体と吐出口から押し出そう
とする力が加わる時期であって、且つ、理論的にはその
速度が最も速い時刻である。したがって、この時刻ｔ5
付近において、逆向きの力を圧力発生素子に加えれば、
圧力発生素子の振動は抑制され、液体を吐出させようと
する力はより一層弱まる。特に、図３のｅ）、ｆ）の場
合には、吐出パルスVBにより、第２の液滴２３の吐出後
の振動が増幅されるので、図４のｇ）、ｈ）に示すよう
に非吐出パルスを印加することが有効である。

【００３６】第２の吐出パルスVBに続いて印加される非
吐出パルスVCのパルス幅をＴ３とすると、Ｔ３＜Ｔｒ／
２、より好ましくは、Ｔ３≦０．５×Ｔｒ／２であり、
特に、複数の吐出口を有する液体吐出ヘッド集合体の場
合には、Ｔ３＝ｋ4×Ｔｒ／２、０．２≦ｋ4≦０．５、
とすることが好ましいものである。ここでｋ4は許容度
を意味する。第２の吐出パルスＶＢの立下り時刻ｔ３か
ら非吐出パルスＶＣの立ち上がり時刻までの間、即ち第
２の吐出パルスＶＢと非吐出パルスＶＣとの間の休止時
間をＫ２３とすると、 Ｋ２３＝３Ｔ１／Ｎ−Ｔ２／２−Ｔ３／２ とすることが好ましい。より好ましくは、M23から第２
の吐出パルスのパルス幅の半分と、非吐出パルスのパル
ス幅の半分を引いた値、即ち、Ｋ２３＝３Ｔｒ／２−Ｔ
２／２−Ｔ３／２を基にして、 Ｋ２３＝ｋ5×（３Ｔｒ／２−Ｔ２／２−Ｔ３／２）、
０．９≦ｋ5≦１．１ とすることが好ましいものである。

【００３７】（液体吐出ヘッド）本発明に用いられる液
体吐出ヘッドとしては、電気信号の印加に応じて、少な
くとも一部分が変位して、圧力作用部に導入された液体
に圧力を加えることができる圧力発生素子が設けられ、
該圧力作用部に連通する吐出口を有する構成が好ましく
用いられる。とりわけ、一極性の電圧の印加により変位
して液体を減圧し、その電圧の解除とともに変位が戻り
液体を吐出させる圧力を生じさせる圧電素子アクチュエ
ータが好ましく用いられる。

【００３８】その一例を図９を参照して説明する。本発
明に用いられる液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド
の一例は、図９に示したものと同様に、底壁５０１、天
壁５０２及びその間のせん断モードアクチュエータ壁
（圧力発生素子）５０３からなる。そのアクチュエータ
壁５０３は、底壁５０１に接着され、且つ矢印５１１方
向に分極された下部壁５０７と、天壁５０２に接着さ
れ、且つ矢印５０９方向に分極された上部壁５０５とか
らなっている。隣接する２個のアクチュエータ壁は一対
となって、そのインク流路（圧力作用部）５０６を形成
している。さらに、インク流路の間にはインクが存在し
ない空隙部分からなる空気室５０８が形成されている。

【００３９】各インク流路５０６の一端には、ノズル
（吐出口）５１０を有するオリフィスプレート５１２が
接着されて、各アクチュエータ壁５０３の両側面には電
極５１３、５１４が金属化層として設けられている。具
体的にはインク流路５０６側のアクチュエータ壁には電
極５１４が設けられ、空気室５０８側のアクチュエータ
壁には電極５１３が設けられている。空気室５０８に面
している電極５１３はアクチュエータ駆動信号を与える
制御回路（駆動回路）５２０に接続され、インク流路５
０６内に設けられている電極５１４はアースに接続され
ている。

【００４０】（駆動回路）本発明に用いられる駆動回路
は、図１や図４に示したような駆動信号を、１ドットの
吐出命令に応じて、ヘッドに供給できる回路であればよ
い。図５は、本発明に用いられる駆動回路５２０の具体
例を示す。本発明において、図９の液体吐出ヘッドを用
いる場合、図５の駆動回路５２０は、図９における従来
の駆動回路５２０に代えて用いられる。図５に示す回路
５２０は充電回路２０１と放電回路２０２とパルスコン
トロール回路２０３から構成されている。入力端子２０
４と２０５は、それぞれ空気室５０８（図９）内の電極
５１３に与える電圧をＥ（Ｖ）及び０（Ｖ）にするため
のパルス信号を入力する入力端子である。充電回路２０
１は、抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｒ１０３、Ｒ１０４及
びＲ１０５と、トランジスタＴＲ１０１及びＴｒ１０２
から構成されている。

【００４１】入力端子２０４にオン信号（＋５Ｖ）が入
力されると、抵抗Ｒ１０１を介し、トランジスタＴＲ１
０１が導通し、正の電源１０１から抵抗Ｒ１０３を介し
電流がトランジスタＴＲ１０１のコレクタからエミッタ
方向に流れる。したがって、正の電源１０１に接続され
ている抵抗Ｒ１０４及びＲ１０５にかかる電圧の分圧が
上昇し、トランジスタＴＲ１０２のベースに流れる電流
が増加し、トランジスタＴＲ１０２のエミッタとコレク
タ間が導通する。これにより、正の電源１０１から＋２
０Ｖの電圧がトランジスタＴＲ１０２のコレクタ及びエ
ミッタ、抵抗Ｒ１２０を介して空気室５０８内の電極５
１３に印加される。このタイミングが、図６に示すタイ
ミングチャートにおけるＴｍ１、Ｔｍ３及びＴｍ５であ
る。

【００４２】図６は、制御回路５２０の入力端子２０
４、２０５に印加される入力信号のタイミングチャート
を示す。充電回路２０１の入力端子２０４に入力される
信号は、図６に示すタイミングチャート（ａ）のよう
に、通常オフ状態であり、インクを噴射するための所定
のタイミングＴｍ１にてオンされ、タイミングＴｍ２に
てオフされる。その後のタイミングＴｍ３にて再びオン
されタイミングＴｍ４にてオフ状態に戻る。さらに、タ
イミングＴｍ５にて再びオンされＴｍ６にてオフ状態に
戻る。図５の放電回路２０２の入力端子２０５に入力さ
れる信号は、図６に示すタイミングチャート（ｂ）に示
すように、充電回路２０１への入力信号がオン状態の時
にはオフ状態となり、オフのときにオン状態となる。放
電回路は圧電素子に蓄電された電荷を素早く放電させる
ための機構回路である。

【００４３】次に、充電回路２０１の入力端子２０４及
び放電回路２０２の入力端子２０５に入力される上記タ
イミングＴｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３、Ｔｍ４、Ｔｍ５、Ｔ
ｍ６を有するパルス信号を発生するパルスコントロール
回路２０３について説明する。実際に印加される電圧を
示したものが図６のタイミングチャート（ｃ）であり、
電圧の立ち上がり時間と立ち下がり時間に波形のなまり
が発生してしまう。だが、波形のなまりが３μｓ以下と
なるように回路の時定数を設計すれば、コントロールす
ると波形のなまりの影響（吐出効率の減少）は少なくな
ってくる。制御上は、この波形のなまりを３μｓ以下に
制御し、かつ駆動電圧の１／２の電圧でパルス幅を制御
するようにタイミングを設定することが好ましい。

【００４４】図５において、パルスコントロール回路２
０３には、各種の演算処理を実施するＣＰＵ２１０が設
けられ、ＣＰＵ２１０には描画データや各種のデータを
記録するＲＡＭ２１１とパルスコントロール回路２０３
の制御プログラム及び前記Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３、Ｔ
ｍ４、Ｔｍ５、Ｔｍ６のタイミングでオンあるいはオフ
信号を発生するシーケンスデータを記録しているＲＯＭ
２１２が接続されている。また、ＣＰＵ２１０は各種の
データのやりとりを実行するためのＩ／Ｏバス２１３に
接続され、当該Ｉ／Ｏバス２１３には、描画データ受信
回路２１４とパルスジェネレータ２１５及び２１６が接
続されている。パルスジェネレータ２１５の出力は充電
回路２０１の入力端子に、パルスジェネレータ２１６の
出力は放電回路２０２の入力端子に接続されている。

【００４５】例えば、パルスジェネレータ２１５、２１
６は、それぞれレジスタ３１、３３とカウンタ３２、３
４とを有しており、パルスＶＡ、ＶＢ、ＶＣの立ち上が
り及び立ち下りタイミングに対応したカウンタ値がROM
２１２からレジスタ３１、３３に格納され、カウンタ３
２、３４がそのカウンタ値まで基準クロックに基づいて
カウントすると、入力端子２０４、２０５に上述したタ
イミングで信号が供給される。

【００４６】ここで、パルスジェネレータ２１５及び２
１６ならびに充電回路２０１及び放電回路２０２はイン
クジェットヘッドのノズル数と同じ数だけ設けられてい
る。本実施の形態では、一つのノズルについて説明して
いるが、他のノズルに対しても同様の制御を行うものと
する。パルスＶＡ、VB、VCの電圧値は、それぞれ独自に
定めてもよいし、上述したように同じ値に統一してもよ
い。パルスVBの電圧値をパルスVAのそれより大きくすれ
ば、より吐出速度が高まるし、パルスVCの電圧値をパル
スVA、VBのそれより小さくすることもできる。

【００４７】（液体吐出装置）本発明の液体吐出ヘッド
の駆動装置を有する液体吐出装置について説明する。図
７は、液体吐出装置の構成を説明するための模式的斜視
図である。１は液体吐出ヘッド集合体であり、前述した
充電回路や放電回路を有している。２は液体吐出ヘッド
に供給する液体を収容する容器、３はヘッド集合体１の
X方向への移動を案内するガイド部材、４は容器２のX方
向への移動を案内するガイド部材である。５は、ガイド
部材３、４をX方向と直交するY方向に案内するリニアガ
イドである。６は、ヘッド集合体１の駆動装置であり、
前述したようなパルスコントロール回路を有し、フレキ
シブルケーブルにてヘッドに接続されている。７は液体
受容部材１０を支持する支持体としての基板ステージ、
８はヘッド集合体1をX方向に往復動させる駆動手段とし
てのステッピングモーター、９は容器２をX方向に往復
動させる駆動手段としてのステッピングモーターであ
る。

【００４８】基板ステージ７に液体受容部材１０を載置
する。ヘッド集合体１はX方向に移動しながら、上述し
た方法により液体を吐出し、ドットパターンを形成す
る。一行のドットパターン形成が終了したら、Y方向に
一行分移動し、次の行のドットパターンを形成する。こ
のような動作を繰り返し、液体受容部材１０にドットパ
ターンによる描画を行う。ヘッド集合体１のみが固定さ
れた基板ステージに対して移動する例を説明したが、こ
れらは相対的に移動すればよく、例えば、X方向はヘッ
ド集合体の移動、Y方向は基板ステージの移動によるも
のであっても良い。液体受容部材１０としては、半導体
ウエハ、ガラス基板、プラスティック基板、織物、など
であり、液体受容層をそれらの上にコートしたものであ
ってもよい。本発明は、有機トランジスタのソース、ド
レイン、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極など、
又は、有機EL素子の発光層、アノード電極、カソード電
極など、或いは、カラーフィルタの着色層、遮光層な
ど、又は、発光素子の電極、電子放出層など、の作製に
用いられ、更には、DNAチップの作製などにも適用でき
る。勿論、通常の紙などへの印刷にも適用できる。

【００４９】（実施例１）せん断モードのアクチュエー
タを有する図９に示したような構成のヘッド集合体を用
意した。インク流路５０６の長さＬ1は８．０ｍｍであ
る。ノズル５１０の寸法は、インク噴射側の径φ1が２
５μｍ、インク流路側の径φ2が４０μｍ、長さ（オリ
フィスプレート５１２の厚み）L２が５０μｍである。
また、実験に使用したインクの粘度は２５℃における粘
度が６ｍＰａ・ｓ、表面張力が５０ｍＮ／ｍであった。
このインク流路内のインクと加圧手段との連成系におけ
る流体力学的共振周波数Ｆｒをインピーダンス測定器に
より測定し、その逆数Ｔｒを求めるとＴｒ＝２０μｓｅ
ｃであった。基板ステージに液体受容部材を置き、その
表面とヘッドのオリフィスプレート表面との距離を３０
０μｍに設定した。

【００５０】次に空気室５０８内の電極５１３に図８に
示した駆動波形を印加した。この駆動波形は図４に示し
たもの同じであり、インク液滴を噴射するための噴射パ
ルス信号Ａ、Ｂと前記インク流路５０６内の残留振動を
減少させるための非噴射パルス信号Ｃからなり、噴射パ
ルス信号Ａ、Ｂと非噴射パルス信号Ｃのどちらも電圧値
は同じである。噴射パルス信号Ａの幅Ｔ１は、Ｔ１＝３
×Ｔｒ／２＝３０μｓｅｃとした。第２の噴射パルス信
号Ｂの幅Ｔ２は、Ｔ２＝Ｔｒ／２＝１０μｓｅｃとし
た。また、噴射パルスＡの立ち下がりタイミングから噴
射パルスＢの立ち上がりタイミングまでの時間間隔Ｋ１
２は、Ｋ１２＝Ｔｒ／２＝１０μｓｅｃとした。非噴射
パルス信号Ｃの幅Ｔ３は、Ｔ３＝０．４×Ｔｒ／２＝４
μｓｅｃとした。噴射パルス信号Ｂの立ち下がりタイミ
ングから非噴射パルス信号Ｃの立ち上がりまでの時間間
隔Ｋ２３とし、Ｋ２３＝３×Ｔｒ／２−Ｔ２／２−Ｔ３
／２＝２３μｓｅｃとした。

【００５１】こうして、１ドットの噴射信号に対して、
噴射パルス信号Ａ、Ｂと非噴射パルス信号Ｃが続いて、
アクチュエータに印加されるようにし。複数のドットが
液体受容部材の同じ位置に付与されないように、ヘッド
集合体を移動しながら描画を行った。噴射パルスＡによ
り大きな液滴を噴射し、噴射パルスＢにより大きさは若
干小さくなることもあるが速度が早い液滴を噴射するこ
とで、体積の大きな液滴が１ドットとして付与された。
また、非噴射パルス信号Ｃを、噴射パルス信号によるイ
ンク流路内の残留振動による圧電素子が拡大状態から縮
小状態に移行する定常位置のタイミングで印加したの
で、圧電素子に拡大方向の力が加わり、これにより、圧
電素子の縮小方向の変形と拡大方向の変形を相殺し、圧
電素子の残留振動を減少させることができた。

【００５２】（実施例２）上記した実施例１と同様の形
態にてヘッド集合体を駆動し、噴射テストを行った。そ
の結果を表１を参照して説明する。表１は、図８に図示
している駆動波形のうち第１の噴射パルスと第２の噴射
パルスを印加した場合の結果を示しており、パラメータ
として噴射パルスＡのパルス幅を取っている。また、使
用したインクとしては２５℃における粘度が６ｍＰａ・
ｓ、表面張力が５０ｍＮ／ｍであり、インク粘度として
は比較的粘度の高い液体を使用した。

【００５３】

【表１】

【００５４】表１には、駆動電圧が２４Ｖであり、噴射
パルスＡ、Ｂに対応し２つのインク液滴が噴射され、２
つのインク液滴の合計吐出量およびインクが空中で合体
した後の主滴の吐出速度およびその着弾精度を示してい
る。ここで、着弾評価の指標としては、着弾液滴の位置
精度のばらつき（揺らぎ）およびその着弾インクの真円
度を評価している。噴射パルス幅依存性について、すべ
ての評価に対して良好であったのは２７μｓ〜３３μｓ
であった。本実施例では、インク流路内のインクと加圧
手段との連成系における流体力学的共振周波数をＦｒと
し、Ｔｒ＝１／Ｆｒとしたとき、Ｔｒ＝２０μｓであっ
たので、良好なパルス幅は、０．９×３×Ｔｒ／２≦T
１≦１．１×３×Ｔｒ／２に対応することがわかった。

【００５５】（実施例３）実施例２と同様にして、噴射
パルスＢのパルス幅を変動パラメータとして、同様の評
価を実施した。他のパラメータはT1＝３０μｓとし、他
は実施例２と同様である。本例の場合に、良好な結果を
得られたパルス幅T2は、９μｓ≦Ｔ２≦１１μｓであっ
た。つまり、Ｔ2＝ｋ2×Ｔｒ／２、０．９≦ｋ2≦１．
１を満たしていた。

【００５６】（比較例）比較として、図４に図示してい
ないが、単一噴射パルス（基準波形：パルス幅１０μ
ｓ）一つのみで駆動した場合には、液滴の吐出量は１５
ｐｌ、吐出速度は８．２ｍ／ｓであった。よって、噴射
パルスＡ、Ｂを印加した場合には、単一噴射パルス（１
０μｓ）一つのみで駆動した場合に比べて約２倍の吐出
量増加が達成可能であることがわかった。

【００５７】（実施例４）次に、低粘度インクを用いて
実施例２と同様の実験を行ったところ、実施例２と同様
の結果が得られた。また、噴射パルスA、Bのみで駆動を
行ったところ、実施例２（高粘度インク使用）に比べ
て、駆動周波数を上げた場合（例えば１０ｋＨｚ以上）
では、吐出状態が不安定になることがわかった。そこ
で、図８のとおり非噴射パルスＣを付加させたところ、
高周波数（１５ｋＨｚ）でも安定に吐出させることがで
きた。良好なパルス幅Ｔ３は、２μｓ〜５μｓであり、
良好な休止期間Ｋ２３は、２０．７μｓ〜２５．３μｓ
であった。つまり、Ｔ３＝ｋ4×Ｔｒ／２、０．２≦ｋ4
≦０．５、Ｋ２３＝ｋ5×（３Ｔｒ／２−Ｔ２／２−Ｔ
３／２）、０．９≦ｋ5≦１．１を満たしていた。

【００５８】以上の実施形態および実施例で述べられて
いるように、インク流路内のインクと加圧手段との連成
系における流体力学的共振周波数をＦｒとし、Ｔｒ＝１
／Ｆｒとした時、１ドット当たりの描画に対する最初に
印加する駆動パルスの第１のパルス幅Ｔ１をＴｒ／２と
するのではなく（つまり、圧電素子にパルスを印加した
ときに圧電素子が最初にその振幅が最大となるタイミン
グで圧電素子を収縮方向に戻すのではなく）、第１のパ
ルス幅Ｔ１を３×Ｔｒ／２とする（つまり、２回目に圧
電素子の振幅が最大となるタイミングにて、圧電素子を
収縮方向に戻す）ことにより、第１の噴射パルスによる
液滴の吐出における吐出量の低下を起こすことなく、吐
出速度を低下させることができる。そのため、第１の噴
射液滴と第２の噴射液滴が液体受容部材に着弾する前に
液滴が合体する。液滴が空中で合体した場合には、合体
後に液滴が球状に変形するまで任意の楕円体の変形形態
の振動をしばらく繰り返しながら、球状に安定化する。
本実施形態では、合体後の振動も収まり、球状液滴とな
り基体に着弾する。なお、空中での合体の振動を早く収
めるためには、第１の液滴と第２の液滴の運動量の差を
できるだけ少なくする必要がある。本実施形態では、第
１の液滴と第２の液滴の運動量の差を少なくすることが
可能となり、合体後の振動をすばやく減少させることが
できた。

【００５９】以上、一実施の形態を詳細に説明したが、
本発明はこの実施形態に限定されるものではない。ま
た、上記実施の形態では、正の電源を使用したが、圧電
素子の分極方向を逆にし、負の電源を使用しても良い。
また、圧電素子の分極方向を逆にし、インク室側を正の
電源を接続し、空気室側をアースに接続してもかまわな
い。さらに、インクへの加圧部をインク流路の一部に設
ける構造でもよい。つまり、本発明は、インクへの加圧
構造や加圧の電源供給構造等限定されるものではない。

【００６０】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、１ド
ットの吐出命令に対して所定のタイミングで２つの吐出
パルスを印加することにより、必要な吐出量が得られ
る。さらに、着弾状態も極めて良好であり、特に産業用
の描画に適した液体の噴射が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態による液体吐出ヘッドの
駆動方法を説明するための図である。

【図２】 本発明の一実施形態による液体吐出の様子を
説明するための模式図である。

【図３】 液体吐出ヘッドの各種駆動方法とそれに対応
した圧力発生素子の変位を説明するための図である。

【図４】 液体吐出ヘッドの別の駆動方法とそれに対応
した圧力発生素子の変位を説明するための図である。

【図５】 本発明に用いられる液体吐出ヘッドの駆動回
路を示す図である。

【図６】 図５の駆動回路の駆動タイミングチャートを
示す図である。

【図７】 本発明の一実施形態による液体吐出装置を示
す模式的斜視図である。

【図８】 本発明の一実施の形態に係るインク噴射装置
の駆動波形を示す図である。

【図９】 液体吐出ヘッドを示す図である。

【図１０】 液体吐出ヘッドの動作を説明するための模
式図である。

【図１１】 流体力学的共振周波数を説明するための模
式図である。

【符号の説明】

１：液体吐出ヘッド集合体、２：液体容器、６：駆動装
置、７：基板ステージ、１０：液体受容部材、５００：
インクジェットヘッド、５０３、：アクチュエータ壁、
５０６：インク流路、５０８：空気室、５２０：制御回
路。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を吐出するための吐出口と該吐出口
   に連通し液体を吐出するための圧力が液体に作用する圧
   力作用部と前記圧力を発生する圧力発生素子とを有する
   液体吐出ヘッドを駆動するための、液体吐出ヘッドの駆
   動方法において、 １ドットの吐出命令に対して、液体を吐出できる第１の
   吐出パルスと液体を吐出できる第２の吐出パルスとを続
   けて前記圧力発生素子に印加する工程を含み、 前記第１の吐出パルスにより吐出される第１の液体の体
   積が、前記第２の吐出パルスにより吐出される第２の液
   体の体積と同じかそれよりも大きく、 且つ、前記第１の液体の吐出速度が、前記第２の液体の
   吐出速度より小さくなるように、 前記第１の吐出パルスのパルス幅T１と、前記第２の吐
   出パルスのパルス幅Ｔ２と、前記第１の吐出パルスと前
   記第２の吐出パルスとの間の休止時間Ｋ１２が定められ
   ていることを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法。
2. 【請求項２】 前記パルス幅T１と前記パルス幅Ｔ２と
   前記休止時間Ｋ１２とが、前記液体吐出ヘッドにおける
   流体力学的共振周波数に基づいて定められている請求項
   １記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
3. 【請求項３】 液体を吐出するための吐出口と該吐出口
   に連通し液体を吐出するための圧力が液体に作用する圧
   力作用部と前記圧力を発生する圧力発生素子とを有する
   液体吐出ヘッドを駆動するための、液体吐出ヘッドの駆
   動方法において、 １ドットの吐出命令に対して、液体を吐出できる第１の
   吐出パルスと液体を吐出できる第２の吐出パルスとを続
   けて前記圧力発生素子に印加する工程を含み、 Ｎを３以上の奇数、前記液体吐出ヘッドにおける流体力
   学的共振周波数の逆数をＴｒ、前記第１の吐出パルスの
   パルス幅をＴ１、前記第２の吐出パルスのパルス幅をＴ
   ２、前記第１の吐出パルスと前記第２の吐出パルスとの
   間の休止時間をＫ１２としたときに、下記式 Ｔ1＝ｋ1×Ｎ×Ｔｒ／２、０．９≦ｋ1≦１．１ Ｔ2＝ｋ2×Ｔｒ／２、０．９≦ｋ2≦１．１ Ｋ12＝ｋ3×（３Ｔｒ／４−Ｔ２／２）、０．９≦ｋ3≦
   １．１ を全て満たすことを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方
   法。
4. 【請求項４】 前記第２の吐出パルスに続いて液体を吐
   出しない非吐出パルスを印加し、 このとき、前記非吐出パルスのパルス幅をＴ３、前記第
   ２の吐出パルスと前記非吐出パルスとの間の休止時間を
   Ｋ２３としたとき、 Ｔ３＝ｋ4×Ｔｒ／２、０．２≦ｋ4≦０．５ Ｋ２３＝ｋ5×（３Ｔｒ／２−Ｔ２／２−Ｔ３／２）、
   ０．９≦ｋ5≦１．１ を全て満たす請求項３に記載の液体吐出ヘッドの駆動方
   法。
5. 【請求項５】 複数の前記吐出口と複数の前記圧力作用
   部と複数の前記圧力発生素子とを有する液体吐出ヘッド
   集合体を構成している各液体吐出ヘッドに、前記Ｔ1、
   前記Ｔ2、及びK１２がそれぞれ同じ、前記第１の吐出パ
   ルスと前記第２の吐出パルスとを含む駆動信号を供給す
   る請求項３又は４に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
6. 【請求項６】 液体を吐出するための吐出口と該吐出口
   に連通し液体を吐出するための圧力が液体に作用する圧
   力作用部と前記圧力を発生する圧力発生素子とを有する
   液体吐出ヘッドを駆動するための、液体吐出ヘッドの駆
   動方法において、 １ドットの吐出命令に対して、液体を吐出できる第１の
   吐出パルスと液体を吐出できる第２の吐出パルスとを続
   けて前記圧力発生素子に印加する工程を含み、 Ｎを３以上の奇数、前記液体吐出ヘッドにおける流体力
   学的共振周波数の逆数をＴｒ、前記第１の吐出パルスの
   パルス幅をＴ１、前記第２の吐出パルスのパルス幅をＴ
   ２、前記第１の吐出パルスと前記第２の吐出パルスとの
   間の休止時間をＫ１２としたときに、下記３つの式 Ｔ１＞Ｔｒ Ｔ2＝Ｔ１／２ Ｋ12＝３Ｔ１／２Ｎ−Ｔ２／２ を全て満たすことを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方
   法。
7. 【請求項７】 前記第２の吐出パルスに続いて液体を吐
   出しない非吐出パルスを印加し、 このとき、前記非吐出パルスのパルス幅をＴ３、前記第
   ２の吐出パルスと前記非吐出パルスとの間の休止時間を
   Ｋ２３としたとき、 Ｔ３＜Ｔｒ／２ Ｋ２３＝３Ｔ１／Ｎ−Ｔ２／２−Ｔ３／２ を全て満たす請求項６に記載の液体吐出ヘッドの駆動方
   法。
8. 【請求項８】 複数の前記吐出口と複数の前記圧力作用
   部と複数の前記圧力発生素子とを有する液体吐出ヘッド
   集合体を構成している各液体吐出ヘッドに、前記Ｔ1、
   前記Ｔ2、及びK１２がそれぞれ同じ、前記第１の吐出パ
   ルスと前記第２の吐出パルスとを含む駆動信号を供給す
   る請求項６又は７に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
9. 【請求項９】 液体を吐出するための吐出口と該吐出口
   に連通し液体を吐出するための圧力が液体に作用する圧
   力作用部と前記圧力を発生する圧力発生素子とを有する
   液体吐出ヘッドを駆動するための、液体吐出ヘッドの駆
   動装置において、 １ドットの吐出命令に対して、液体を吐出できる第１の
   吐出パルスと液体を吐出できる第２の吐出パルスとを続
   けて前記圧力発生素子に印加する駆動回路を有し、 前記第１の吐出パルスにより吐出される第１の液体の体
   積が、前記第２の吐出パルスにより吐出される第２の液
   体の体積と同じかそれよりも大きく、 且つ、前記第１の液体の吐出速度が、前記第２の液体の
   吐出速度より小さくなるように、 前記第１の吐出パルスのパルス幅T１と、前記第２の吐
   出パルスのパルス幅Ｔ２と、前記第１の吐出パルスと前
   記第２の吐出パルスとの間の休止時間Ｋ１２が定められ
   ていることを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動装置。
10. 【請求項１０】 液体を吐出するための吐出口と該吐出
    口に連通し液体を吐出するための圧力が液体に作用する
    圧力作用部と前記圧力を発生する圧力発生素子とを有す
    る液体吐出ヘッドを駆動するための、液体吐出ヘッドの
    駆動装置において、 １ドットの吐出命令に対して、液体を吐出できる第１の
    吐出パルスと液体を吐出できる第２の吐出パルスとを続
    けて前記圧力発生素子に印加する駆動回路を有し、 Ｎを３以上の奇数、前記液体吐出ヘッドにおける流体力
    学的共振周波数の逆数をＴｒ、前記第１の吐出パルスの
    パルス幅をＴ１、前記第２の吐出パルスのパルス幅をＴ
    ２、前記第１の吐出パルスと前記第２の吐出パルスとの
    間の休止時間をＫ１２としたときに、下記式 Ｔ1＝ｋ1×Ｎ×Ｔｒ／２、０．９≦ｋ1≦１．１ Ｔ2＝ｋ2×Ｔｒ／２、０．９≦ｋ2≦１．１ Ｋ12＝ｋ3×（３Ｔｒ／４−Ｔ２／２）、０．９≦ｋ3≦
    １．１ を全て満たすことを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動装
    置。
11. 【請求項１１】 液体を吐出するための吐出口と該吐出
    口に連通し液体を吐出するための圧力が液体に作用する
    圧力作用部と前記圧力を発生する圧力発生素子とを有す
    る液体吐出ヘッドを駆動するための、液体吐出ヘッドの
    駆動装置において、 １ドットの吐出命令に対して、液体を吐出できる第１の
    吐出パルスと液体を吐出できる第２の吐出パルスとを続
    けて前記圧力発生素子に印加する駆動回路を有し、 Ｎを３以上の奇数、前記液体吐出ヘッドにおける流体力
    学的共振周波数の逆数をＴｒ、前記第１の吐出パルスの
    パルス幅をＴ１、前記第２の吐出パルスのパルス幅をＴ
    ２、前記第１の吐出パルスと前記第２の吐出パルスとの
    間の休止時間をＫ１２としたときに、下記３つの式 Ｔ１＞Ｔｒ Ｔ2＝Ｔ１／２ Ｋ12＝３Ｔ１／２Ｎ−Ｔ２／２ を全て満たすことを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動装
    置。
12. 【請求項１２】 液体を吐出するための吐出口と該吐出
    口に連通し液体を吐出するための圧力が液体に作用する
    圧力作用部と前記圧力を発生する圧力発生素子とを有す
    る液体吐出ヘッドと、 １ドットの描画命令に対して、液体を吐出できる第１の
    吐出パルスと液体を吐出できる第２の吐出パルスとを続
    けて前記圧力発生素子に印加する駆動回路と、 前記液体を受容するための液体受容部材を支持する支持
    体と、 前記液体吐出ヘッドと前記支持体とを相対的に位置決め
    する手段と、を有し、前記駆動回路においては、前記第
    １の吐出パルスにより吐出される第１の液体の体積が、
    前記第２の吐出パルスにより吐出される第２の液体の体
    積とほぼ同じかそれより大きく、 且つ、前記第１の液体の吐出速度が、前記第２の液体の
    吐出速度より小さくなるように、 前記第１の吐出パルスのパルス幅T１と、前記第２の吐
    出パルスのパルス幅Ｔ２と、前記第１の吐出パルスと前
    記第２の吐出パルスとの間の休止時間Ｋ１２が定めら
    れ、 前記位置決め手段は、前記第１の液体と前記第２の液体
    とが合体して前記液体受容部材に付与されるように、前
    記液体吐出ヘッドと前記支持体とを位置決めすることを
    特徴とする液体吐出装置。
13. 【請求項１３】 Ｎを３以上の奇数、前記液体吐出ヘッ
    ドにおける流体力学的共振周波数の逆数をＴｒ、前記第
    １の吐出パルスのパルス幅をＴ１、前記第２の吐出パル
    スのパルス幅をＴ２、前記第１の吐出パルスと前記第２
    の吐出パルスとの間の休止時間をＫ１２としたときに、
    下記式 Ｔ1＝ｋ1×Ｎ×Ｔｒ／２、０．９≦ｋ1≦１．１ Ｔ2＝ｋ2×Ｔｒ／２、０．９≦ｋ2≦１．１ Ｋ12＝ｋ3×（３Ｔｒ／４−Ｔ２／２）、０．９≦ｋ3≦
    １．１ を全て満たす請求項１３に記載の液体吐出装置。
14. 【請求項１４】 Ｎを３以上の奇数、前記液体吐出ヘッ
    ドにおける流体力学的共振周波数の逆数をＴｒ、前記第
    １の吐出パルスのパルス幅をＴ１、前記第２の吐出パル
    スのパルス幅をＴ２、前記第１の吐出パルスと前記第２
    の吐出パルスとの間の休止時間をＫ１２としたときに、
    下記３つの式 Ｔ１＞Ｔｒ Ｔ2＝Ｔ１／２ Ｋ12＝３Ｔ１／２Ｎ−Ｔ２／２ を全て満たす請求項１３に記載の液体吐出装置。