JP2003341048A - ヘッドの駆動装置及び駆動方法並びに描画装置、デバイス、電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 乾燥性の早いインクでもノズル閉塞を起こさ
ず、インクを円滑に吐出できるようにしたインクジェッ
ト式ヘッドの駆動装置とその駆動方法を提供し、正確で
鮮明な描画が可能な描画装置を提供する。 【解決手段】 インクを吐出させるための吐出信号を発
生させる吐出信号発生手段と、インクを吐出させない程
度の微振動信号を周期的に発生させる微振動信号発生手
段とを設け、前記各吐出信号及び微振動信号中に含まれ
る波形要素を連結することにより得られる新たな駆動パ
ルスを圧力発生素子に入力し、待機中のインクに微振動
を与えてインクの粘度が上がらないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノズルから液状体
を吐出することができるヘッドの駆動装置及びその駆動
方法に関するものである。さらに、本発明は、ヘッドの
駆動装置を備えた描画装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット式の描画装置は、副走査
方向（垂直方向）に多数のノズルを備えたインクジェッ
ト式のヘッドを有しており、このインクジェット式のヘ
ッドをキャリッジ機構によって主走査方向（水平方向）
に移動させ、所定の画面送りを行うことで所望の画像の
パターンを得るものである。描画装置は文字や絵画・写
真の印刷ばかりでなく、カラー液晶装置やカラーエレク
トロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレー装置用のカラ
ーフィルターの製造等の産業用としても広く応用されて
いる。インクジェット式の描画装置では、ホストコンピ
ュータから入力された画像データを展開したドットパタ
ーンデータに基づいて、ヘッドの各ノズルからインク滴
をそれぞれ所定のタイミングで吐出させ、これらの各イ
ンク滴がガラス基板等の描画媒体に沈着することによ
り、描画が行われる。このようにインクジェット式の描
画装置では、インク滴を吐出するかしないか、つまりド
ットのオンオフ制御を行っている。

【０００３】インクを吐出させるためのヘッドの駆動方
法には、例えば、特開昭５５−１７５８９号公報等に記
載されているように、インクを収容した圧力室を加熱し
て収容されているインクを熱膨張させて吐出させる、い
わゆる熱駆動方式や、あるいはまた、ピエゾに電圧をか
けることにより圧力発生室を変形させ、その変形力を利
用してインクを吐出させるピエゾ駆動方式等がある。ま
た、描画がカラー画像の場合には、原則として例えば緑
（Ｇｒｅｅｎ：Ｇ）、青（Ｂｌｕｅ：Ｂ）及び赤（Ｒｅ
ｄ：Ｒ）の３原色のインクを使用してカラー画像を表現
している。３原色の混合割合によって中間色調を表わす
こともできる。より自然な中間色調を表現するために、
従来より、１つの画素を４×４、８×８等の複数のドッ
トで表現することによって中間色調を実現する方法が採
用されている。４×４のドットマトリクスで１つの画素
を表現すれば、１６色（全白を含めると１７色）で画像
を表わすことができる。画素の分解能を上げれば、より
細やかな色調表現を行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】単色の画像描写の場
合、各ヘッドがインク（液状体）を吐出する間隔は一定
ではなく、あるヘッドは連続してインクを吐出するもの
の、他のヘッドによっては長い空白部分を経てインクが
吐出される場合がある。また、３原色の混合割合によっ
てカラー画像を表現する場合、各色ノズルのインク吐出
間隔は一様ではない。ある色のノズルによっては次の吐
出までに長時間の吐出休止時間が生じることがある。ま
た、カラー画像の場合は原則として３色のインクを使用
するが、各色によって顔料や溶媒といったインクの成分
が異なっている。従ってインクの粘度や乾燥速度が異な
り、インクの流れ方が各色毎に異なっている。ノズルに
あるインクの乾燥が進むと部分的に粘度が高くなるばか
りでなく、甚だしい場合にはインク成分中の固形分が析
出して皮膜ができる場合がある。インクジェットヘッド
ではある粘度以下のインクでないとインク滴を吐出でき
ない性質がある。適当な間隔で連続してインクが吐出さ
れている場合はインクの流れはスムースであるが、吐出
間隔が長引くとインクの吐出が途切れて、正確な画像が
描画できなくなる場合がある。

【０００５】さらに、液晶パネル用のカラーフィルター
や、エレクトロスミネッセンスディスプレイパネル用の
カラーインク等の産業用画像描写用インクにおいても各
種用途の各色のインクによって成分配合が異なってお
り、インクの粘度や乾燥速度が異なり、インクの流れ方
が各インク毎に異なっている。従って吐出間隔が長引く
とインクの吐出が途切れる場合がある。

【０００６】また、上記液晶装置や有機エレクトロルミ
ネッセンス装置といったデバイスをインクジェット法で
製造する際、用いるインクに含まれる溶媒の沸点は低沸
点であることが好ましい。これは、後工程である乾燥工
程や焼成工程を低温度且つ短時間のうちに行うことがで
き、熱に起因するデバイスの性能変化を防止できるから
である。しかしながら、低沸点溶媒は揮発しやすいた
め、上記同様、乾燥が進んで部分的に粘度が高くなり、
インクジェットヘッドは安定した吐出動作を行うことが
できなくなるおそれがある。

【０００７】本発明は、上記のような種々の課題に鑑み
なされたものであり、その目的は、異なる性状の複数の
液状体を、その流れを途切れさせることなく、必要な間
隔をおいて円滑に吐出できるようにしたヘッドの駆動装
置とその駆動方法を提供し、さらに液状体の吐出を円滑
にするヘッドの駆動装置を具備した描画装置を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明に係るヘッドの駆動装置では、複数のノズルのそれ
ぞれに対応して設けられた圧力発生素子を作動させるこ
とにより、前記各ノズルから液状体を吐出させるヘッド
の駆動装置において、液状体を吐出させるための吐出信
号波形を発生させる吐出信号波形形成手段と、液状体を
吐出させない程度の微振動信号波形を周期的に発生させ
る微振動信号波形形成手段と、前記吐出信号波形形成手
段と前記微振動信号波形形成手段において得られた吐出
信号波形と微振動信号波形中に含まれる波形要素を合成
することにより、駆動パルスを発生する吐出制御手段と
を有し、該吐出制御手段によって得られる駆動パルスを
前記圧力発生素子に入力し、前記各ノズルから液状体を
吐出させるように構成したことを特徴とするヘッドの駆
動装置とした。

【０００９】このようなヘッドの駆動装置を採用するこ
とにより、加圧室内の液状体に一定間隔で常に微振動を
付与し、ノズル部分の液状体を撹拌することにより液状
体の粘度を低粘度に維持し、液状体表面にメニスカス
（表皮）が発生するのを抑制することができるので、液
状体の吐出が円滑になり、綺麗で鮮明な画像が描写でき
るようになる。

【００１０】本発明のヘッドの駆動装置では、前記微振
動信号を液状体の乾燥時間より短い周期で発生させるよ
うに連結することが望ましい。また、前記微振動信号の
周期は液状体の性状に合わせて変化させるように構成す
ることが望ましい。吐出させる液状体は対象とする描画
によってさまざまであり、液状体の性状も個々の液状体
によって異なっているので、各液状体の粘度や乾燥速度
に合わせて微振動を付与する間隔を設定するのが効果的
である。

【００１１】本発明のヘッドの駆動装置では、前記吐出
制御手段は、前記吐出信号波形及び微振動信号波形をオ
ン・オフ制御して結合し、新たな駆動パルスを合成する
ように構成することができる。このようにすれば各ノズ
ル毎に液状体の性状に合致した適正な周期で微振動を、
単純な方法で付与することができるので、使用可能な液
状体の範囲を広げることが可能となる。

【００１２】本発明のヘッドの駆動装置では、圧力発生
素子としてピエゾ素子を使用することができる。圧力発
生素子としてピエゾ素子を使用すれば、微弱な信号で効
果的な振動を発生させることができるので、液状体の吐
出不良を防止することができる。

【００１３】本発明のヘッドの駆動方法は、複数のノズ
ルのそれぞれに対応して設けられた圧力発生素子を作動
させることにより、圧力発生室を膨張・収縮させて前記
各ノズルから液状体を吐出させるヘッドの駆動方法にお
いて、液状体を吐出させるための吐出信号波形を発生さ
せるとともに、液状体を吐出させない程度の微振動信号
波形を周期的に発生させ、前記吐出信号波形と前記微振
動信号波形中に含まれる波形要素を合成することによ
り、一定間隔で微振動を与える新たな駆動パルスを合成
して、新たに得られた駆動パルスを前記圧力発生素子に
入力し、前記各ノズルから液状体を吐出させることを特
徴とするヘッドの駆動方法とした。このような駆動方法
を採用することにより、液状体の吐出間隔が長くなった
ノズルにおいても液状体による閉塞が起こらず、正確で
鮮明な画像描写が可能となる。

【００１４】本発明のヘッドの駆動装置は、圧力発生素
子を作動させ、ノズルに連結した圧力発生室を膨張・収
縮することで前記ノズルより所定の溶媒を含む液状体を
吐出するヘッドの駆動装置において、前記液状体を吐出
するための吐出信号波形を前記圧力発生素子に入力する
吐出信号波形入力手段と、前記ノズルの吐出動作時以外
の所定の時点において前記液状体を吐出させない程度の
微振動信号波形を前記圧力発生素子に入力する微振動信
号波形入力手段とを備えることを特徴とする。本発明の
ヘッドの駆動方法は、圧力発生素子を作動させ、ノズル
に連結した圧力発生室を膨張・収縮することで前記ノズ
ルより所定の溶媒を含む液状体を吐出する工程を有する
ヘッドの駆動方法において、前記液状体を吐出するため
の吐出信号波形を前記圧力発生素子に入力する吐出信号
波形入力工程と、前記ノズルの吐出動作時以外の所定の
時点において前記液状体を吐出させない程度の微振動信
号波形を前記圧力発生素子に入力する微振動信号波形入
力工程とを有することを特徴とする。

【００１５】本発明によれば、液状体の吐出動作時以外
の所定のタイミングにおいて、ノズル内の液状体のメニ
スカスを微振動させるようにしたので、インクの粘度上
昇を抑えることができる。したがって、低沸点溶媒を用
いた液状体であっても安定した吐出動作を行うことがで
きる。そして、低沸点溶媒を用いることにより、描画工
程後の、例えば焼成工程（あるいは乾燥工程）における
低温度化の実現、あるいは時間の短縮化の実現が可能と
なるため、熱に起因するデバイスの性能変化を抑えるこ
とができる。

【００１６】本発明の描画装置は、基体上の所定位置に
ヘッドから液状体を吐出させて画像を描く描写装置であ
って、上記本発明のヘッドの駆動装置を具備した描画装
置である。本発明の描画装置によれば、性状の異なる多
数の液状体を使用した場合でも、液状体の吐出間隔が長
くなったノズルにおいて液状体による閉塞が起こらず、
正確で鮮明な画像描写が可能となる。

【００１７】本発明のデバイスは、上記記載の描画装置
により描画されたパターンを有することを特徴とする。
また、本発明の電子機器は、上記記載のデバイスを備え
たことを特徴とする。本発明によれば、安定した吐出動
作のもとで製造されたデバイスが搭載されたので、高性
能な電子機器を提供できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について詳細に説明する。なお、本願発明にお
いては、インクジェット方式で吐出される液状体につい
て、便宜上インクと称する。 （第１の実施の形態）まず、図１は、本発明の第１の実
施の形態が適用される液状体吐出装置であるインクジェ
ット式描画装置の機能ブロック図である。

【００１９】（１） 全体構成 本発明のインクジェット式描画装置は、描画コントロー
ラ１と描画エンジン２とから構成されている。描画コン
トローラ１は、図外のホストコンピュータ等からの画像
データ等を受信するインターフェース（以下「Ｉ／Ｆ」
という）３と、各種データの記憶等を行うＲＡＭ４と、
各種データ処理のためのルーチン等を記憶したＲＯＭ５
と、ＣＰＵ等からなる制御部６と、発振回路７と、吐出
信号波形を発生させるための吐出波形生成回路（Ａ）
と、微振動波形を生成させるための微振動波形生成回路
（Ｂ）と、これら吐出信号波形と微振動波形を連結して
新たな駆動パルス波形を合成する吐出制御回路（Ｃ）及
び後述のヘッド１０への駆動信号を発生させる駆動信号
発生手段としての駆動信号発生回路８と、ドットパター
ンデータ（ビットマップデータ）に展開された描画デー
タ及び駆動信号等を描画エンジン２に送信するためのＩ
／Ｆ９とを備えている。

【００２０】Ｉ／Ｆ３は、例えばキャラクタコード、グ
ラフィック関数、イメージデータのいずれか１つのデー
タまたは複数のデータからなる画像データをホストコン
ピュータ等から受信する。また、Ｉ／Ｆ３は、ホストコ
ンピュータに対してビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレ
ッジ信号（ＡＣＫ）等を出力することができる。

【００２１】ＲＡＭ４は、受信バッファ４Ａ、中間バッ
ファ４Ｂ、出力バッファ４Ｃ及びワークメモリ（図示せ
ず）等として利用されるものである。受信バッファ４Ａ
には、Ｉ／Ｆ３が受信したホストコンピュータからの画
像データが一時的に記憶される。中間バッファ４Ｂに
は、制御部６によって中間コードに変換された中間コー
ドデータが記憶される。出力バッファ４Ｃには、後述の
ように色データをデコードした後のドットパターンデー
タが展開される。ＲＯＭ５は、制御部６によって実行さ
れる各種制御ルーチンとフォントデータ及びグラフィッ
ク関数、各種手続き等を記憶している。

【００２２】制御部６は、受信バッファ４Ａ内の画像デ
ータを読み出して中間コードに変換し、この中間コード
データを中間バッファ４Ｂに記憶する。次に、制御部６
は、中間バッファ４Ｂから読み出した中間コードデータ
を解析し、ＲＯＭ５内のフォントデータ及びグラフィッ
ク関数等を参照して中間コードデータをドットパターン
データに展開する。この展開されたドットパターンデー
タは、必要な装飾処理が行われた後、出力バッファ４Ｃ
に記憶される。

【００２３】吐出波形生成回路（Ａ）は、ヘッドの圧力
発生室を変形させてインクが吐出するのに十分な電位差
を有する周期的なパルス波形を生成する回路である。微
振動波形生成回路（Ｂ）は、インクが吐出しない程度に
ヘッドの圧力発生室を変形させる微小な電位差を有する
周期的なパルス波形を生成する回路である。吐出制御回
路（Ｃ）は、上記吐出波形生成回路（Ａ）と微振動波形
生成回路（Ｂ）で形成されたパルス波形を適宜選択して
結合し、新たな駆動波形を合成するための回路である。
この場合吐出波形は描画データに従って各ヘッド毎の描
画プログラムに従って選択する。また、微振動波形は各
インクの性状に基づき、インクの粘度が上昇しない程度
の間隔で周期的に選択する。各波形の選択は、オン・オ
フ制御によって行えばよい。

【００２４】ヘッド１０の１行分に相当するドットパタ
ーンデータが得られると、この１行分のドットパターン
データは、Ｉ／Ｆ９を介してヘッド１０にシリアル伝送
される。出力バッファ４Ｃから１行分のドットパターン
データが出力されると、中間バッファ４Ｂの内容が消去
されて、次の中間コード変換が行われる。ここで、ドッ
トパターンデータに展開された描画データは、翻訳後の
各ノズル毎の色データとして例えば６ビット（あるいは
他の実施の形態では５ビットまたは４ビット）で構成さ
れている。

【００２５】描画エンジン２は、ヘッド１０と、基板送
り機構（図中「紙送り」と略記）１１と、キャリッジ機
構（図中「キャリッジ」と略記）１２とを備えている。
基板送り機構１１は、基板送りモータ及び基板送りロー
ラ等からなり、基板等の画像描画媒体を順次送りだして
副走査を行うものである。キャリッジ機構１２は、ヘッ
ド１０を搭載するキャリッジと、該キャリッジをタイミ
ングベルト等を介して走行させるキャリッジモータ等か
らなり、ヘッド１０を主走査させるものである。

【００２６】ヘッド１０は、副走査方向に例えば６４個
等の多数のノズルを有し、所定のタイミングで各ノズル
からインク滴を吐出させるものである。ドットパターン
データに展開された描画データは、発振回路７からのク
ロック信号（ＣＫ）に同期して、Ｉ／Ｆ９からシフトレ
ジスタ１３にシリアル伝送される。このシリアル転送さ
れた描画データ（ＳＩ）は、一旦、ラッチ回路１４によ
ってラッチされる。ラッチされた描画データは、電圧増
幅器であるレベルシフタ１５によって、スイッチ回路１
６を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の所定の電
圧値まで昇圧される。所定の電圧値まで昇圧された描画
データは、「スイッチ手段」としてのスイッチ回路１６
に与えられる。スイッチ回路１６の入力側には、駆動信
号発生回路８からの駆動信号（ＣＯＭ）が印加されてお
り、スイッチ回路１６の出力側には、「圧力発生素子」
としての圧電振動子１７が接続されている。

【００２７】描画データは、スイッチ回路１６の作動を
制御する。例えば、スイッチ回路１６に加わる描画デー
タが「１」である期間中は、駆動信号が圧電振動子１７
に印加され、この駆動信号に応じて圧電振動子１７は伸
縮を行う。一方、スイッチ回路１６に加わる描画データ
が「０」の期間中は、圧電振動子１７への駆動信号の供
給が遮断される。

【００２８】（２） ヘッドの具体的構成 ヘッド１０の構成を具体的に示したのが図２の機能ブロ
ック図である。図１中のシフトレジスタ回路１３、ラッ
チ回路１４、レベルシフタ１５、スイッチ回路１６及び
圧電振動子１７は、それぞれヘッド１０の各ノズルに対
応した素子１３Ａ〜１３Ｎ、１４Ａ〜１４Ｎ、１５Ａ〜
１５Ｎ、１６Ａ〜１６Ｎ、１７Ａ〜１７Ｎから構成され
ている。描画データは、例えば（１００１００）、（０
０１００１）等の如く、各ノズル毎に最上位のビット５
から最下位のビット０までの合計６ビットデータで構成
されている。そして全てのノズルについての各桁のビッ
トデータが一画像周期内にシフトレジスタ１３Ａ〜１３
Ｎに入力される。

【００２９】即ち、全ノズル分の最上位のビット５のデ
ータがシフトレジスタ１３Ａ〜１３Ｎにシリアル転送さ
れた後、この全ノズル分のビット５のデータはラッチ素
子１４Ａ〜１４Ｎによってラッチされる。このラッチに
より、次に、全ノズル分のビット４のデータがシフトレ
ジスタ１３Ａ〜１３Ｎに転送される。同様に、次いで全
ノズル分のビット３のデータ、ビット２のデータ、ビッ
ト１のデータ、ビット０のデータが順次シリアル転送さ
れる。

【００３０】そして、例えばアナログスイッチとして構
成される各スイッチ素子１６Ａ〜１６Ｎに加わるビット
データが「１」の場合は、駆動信号（ＣＯＭ）が圧電振
動子１７Ａ〜１７Ｎに直接印加され、各圧電振動子１７
Ａ〜１７Ｎは駆動信号の信号波形に応じて変位する。逆
に、各スイッチ素子１６Ａ〜１６Ｎに加わるビットデー
タが「０」の場合は、各圧電振動子１７Ａ〜１７Ｎへの
駆動信号が遮断され、各圧電振動子１７Ａ〜１７Ｎは直
前の電荷を保持する。

【００３１】（３） ヘッドの機械的構成の一例 図３は、ヘッド１０の機械的構造の一例を示している。
基板ユニット２１は、ノズル穴２２Ａが形成されたノズ
ルプレート２２とアイランド部２３Ａが形成された振動
板２３とによって流路形成板２４を挟持することによ
り、構成されている。流路形成板２４には、インク室２
５、インク供給口２６及び圧力発生室２７が形成されて
いる。

【００３２】基台２８には収容室２９が形成されてお
り、収容室２９内には圧電振動子１７（正確には圧電振
動子１７Ａ〜１７Ｎのいずれか）が取り付けられてい
る。圧電振動子１７は、その先端が振動板２３のアイラ
ンド部２３Ａに当接するように、固定基板３０を介して
固定されている。ここで、圧電振動子１７には、例えば
縦振動横効果のＰＺＴが用いられ、充電されると収縮
し、放電すると伸長するようになっている。圧電振動子
１７への充放電はリード線３１を介して行われる。

【００３３】なお、圧電振動子１７は、縦振動横効果の
ＰＺＴに限らず、たわみ振動型のＰＺＴでもよい。ま
た、圧力発生素子としては、圧電振動子に限らず、例え
ば磁歪素子等の他の素子を用いてもよい。また、ヒータ
等の熱源によってインクを加熱させ、加熱により生じた
気泡によって圧力を変化させる構成でもよい。要する
に、外部から与えられる信号に応じて、圧力発生室２７
内に圧力変動を生じさせる素子であれば用いることがで
きる。

【００３４】圧電振動子１７を充電すると、圧電振動子
１７が収縮して圧力発生室２７が膨張し、圧力発生室２
７内の圧力が低下してインク室２５から圧力発生室２７
内にインクが流入する。圧電振動子１７を放電させる
と、圧電振動子１７が伸長して圧力発生室２７が縮小
し、圧力発生室２７内の圧力が上昇して圧力発生室２７
内のインクがノズル穴２２Ａを介して外部に吐出され
る。

【００３５】（４） 駆動パルス波形について 次に、 本発明のインクジェット式ヘッドの駆動装置で
使用する駆動パルス波形について説明する。駆動信号発
生回路８が発生させる駆動信号は、例えば１４．４ｋＨ
ｚの画像周期で生成される。

【００３６】図４は、本発明のインクジェット式ヘッド
の駆動装置で使用する駆動パルス波形の形成方法を示す
ダイヤグラムである。本発明のインクジェット式ヘッド
の駆動装置では、インクを吐出させるための吐出信号波
形を生成する吐出信号波形形成手段（吐出信号波形入力
手段）としての吐出波形生成回路（Ａ）と、インクの閉
塞を防止するための微振動信号を生成する微振動信号形
成手段（微振動信号波形入力手段）としての微振動波形
生成回路（Ｂ）と、これら吐出波形生成回路（Ａ）と微
振動波形生成回路（Ｂ）とで生成されたパルス波形を合
成して、インクの吐出を指示するための新たな駆動パル
ス波形を生成する吐出制御手段としての吐出制御回路
（Ｃ）とを有し、吐出制御回路（Ｃ）からの駆動パルス
信号がインクジェットヘッド（Ｄ）に送られて、必要な
時点で必要なノズルからインクを吐出させて描画が行わ
れる。

【００３７】図５は、上記吐出波形生成回路（Ａ）、微
振動波形生成回路（Ｂ）及び吐出制御回路（Ｃ）によっ
て生成されるパルス信号の波形を模式的に示した図であ
る。図５（ａ）は、前記吐出波形生成回路（Ａ）で生成
される吐出パルス信号の波形を模式的に示した図であ
る。吐出波形４１の電圧値は中間電位Ｖｍからスタート
して、所定の電圧勾配θＡで中間電位Ｖｍからｈ１だけ
高い最大電位まで上昇し（Ｐ１）、この最大電位を所定
時間（ｔ１）だけ維持する（Ｐ２）。次に、吐出波形４
１の電圧値は、最大電位から所定の電圧勾配θＢをもっ
て中間電位Ｖｍからｈ２だけ低い最低電位まで下降する
（Ｐ３）。最大電圧から最低電圧までの電位変化（すな
わち、ｈ１＋ｈ２）に対応する電位変動を圧電振動子１
７に与えると、ノズル穴からインクが吐出する。

【００３８】ここで、充電時の電圧勾配θＡよりも放電
時の電圧勾配θＢの方が大きくなるように設定されてい
る。また、吐出波形４１の電圧値が最大電位から最低電
位まで低下するのに要する時間は、圧電振動子１７の固
有振動周期ＴＡと略同一に設定されている。なお、最低
電位は、圧電振動子１７の分極反転を防止するために、
グランドレベル（０Ｖ）と同じか、あるいはプラス電位
であることが好ましい。

【００３９】そして、吐出波形４１の電圧値は、最低電
位を所定時間（ｔ２）だけ保持（Ｐ４）した後、再び中
間電位Ｖｍまで上昇する（Ｐ５）。中間電位Ｖｍまで上
昇した吐出波形４１は、所定の時間（ｔ３）だけ保持
（Ｐ６）される。吐出波形４１は、このような波形を一
定の周期で繰り返すことにっより形成される。ここで、
最大電位からの電圧下降の開始から最低電位の維持終了
までの時間は、インクの固有周期（ヘルムホルツ周期）
と略同一に設定されている。

【００４０】本発明では、新たな駆動パルスを形成する
ために連結される各波形要素の連結点の電位は、互いに
等しいことが好ましい。各波形要素の連結点の電位をそ
れぞれ等しくすることにより、各波形要素を滑らかに連
結することができ、スイッチ手段を構成するトランジス
タ等に突入電流が流れて破損等が生じるのを防止するこ
とができる。そこで吐出波形４１に最大電位で（ｔ１）
時間だけ保持した平坦部（Ｐ２）を設け、この平坦部Ｐ
２で分割して後述の微振動波形と接合すればよい。ま
た、中間電位Ｖｍ部に設けた保持時間（ｔ３）の平坦部
（Ｐ６）で分割して微振動は計４２と接合すればよい。
同様に、吐出波形４１には最低電位で（ｔ２）時間だけ
保持した平坦部Ｐ４を設けるのが好ましい。この平坦部
Ｐ４で分割すれば、他の波形と接合する場合には都合が
良い。

【００４１】図５（ｂ）は、前記微振動波形生成回路
（Ｂ）で生成される微振動パルス信号の波形を模式的に
示した図である。微振動波形４２の電圧値は、中間電位
Ｖｍからスタートして所定の電圧勾配θＣで中間電位Ｖ
ｍからｈ１だけ高い最大電位まで上昇し（Ｐ７）、この
最大電位を所定時間（ｔ４）だけ維持する（Ｐ８）。次
に、微振動波形４２の電圧値は、最大電位から所定の電
圧勾配θＤをもって中間電位Ｖｍまで下降（Ｐ９）し
て、中間電位Ｖｍで維持する（Ｐ１０）。微振動波形４
２はこのような波形を一定の周期（ｔ５）で繰り返して
いくことにより形成される。このような電位変化がｈ１
のパルス信号を圧電振動子１７に印加しても、ノズル穴
からインクが吐出することはない。このように吐出波形
４１と微振動波形４２の最大電位ｈ１はノズル穴からイ
ンクが吐出しない程度の電位に等しく定め、吐出波形４
１の最低電位ｈ２は（ｈ１＋ｈ２）の電位変化を生じた
ときに、ノズル穴からインクが吐出するような電位に定
める。

【００４２】駆動信号中の各駆動パルスのうち新たな駆
動パルスの形成に関与する各駆動パルスは、共通の最大
電位を維持する平坦なパルス頂部をそれぞれ有し、前記
各駆動パルスの平坦なパルス頂部をパルス幅方向で分割
してなる波形要素を選択的に連結することにより、新た
な駆動パルスを形成するようにする。

【００４３】共通の最大電位を維持するパルス頂部を各
パルスがそれぞれ有するように形成すれば、各パルスの
パルス頂部をパルス幅方向で分割して得られる各波形要
素の連結点（切断点）の電位は、最大電位で同電位とな
る。また、平坦なパルス頂部パルス幅方向に分割するた
め、タイミングの変動によるパルスの分割位置のずれを
吸収して対応することができる。

【００４４】上記のごとくに形成された吐出波形４１と
微振動波形４２は、吐出制御回路（Ｃ）によって合成さ
れてインクジェット式ヘッドの駆動波形を形成する。図
５（ｃ）はこのようにして形成されたヘッドの駆動パル
ス信号の波形を模式的に示した図である。吐出制御回路
（Ｃ）では上述の吐出波形４１と微振動波形４２をオン
・オフ制御して新たな駆動波形４３を合成する。例えば
図５（ｃ）では図面左から先ず微振動波形４２が現
れ、次いで６ビット分連続して吐出波形４１が出現した
後、再び微振動波形４２が現れている。新たな駆動パル
ス４３の中の微振動波形４２は、インク滴を吐出しない
「無吐出パルス」としての微振動パルスである。この微
振動パルスは、浅い充放電を行うため、圧力発生室２７
内の圧力変化が少なく、ノズル穴２２Ａからインク滴を
吐出させずにインクを微振動させることができる。これ
により、インク表面の粘度増大等を防止することができ
る。

【００４５】新たな駆動波形４３に微振動波形４２が現
れるのは、吐出制御回路（Ｃ）で微振動波形４２を導入
するオン信号を発するからである。同様に、新たな駆動
波形４３に吐出波形４１が現れるのは、吐出制御回路
（Ｃ）で吐出波形４１を導入するオン信号を発するから
である。この信号が発せられるときは微振動波形４２を
導入するオン信号を発する必要はない。このように吐出
制御回路（Ｃ）では、吐出波形４１と微振動波形４２を
オン・オフ制御することにより、いずれかの波形を選択
して新たな駆動波形４３を合成していく。吐出波形４１
は画像イメージに対応して適宜選択する。微振動波形４
２が現れる周期（ｔ４）は、このヘッドに使用されるイ
ンクが乾燥して粘度が高まる時間よりも短くしてある。
すなわち、少なくとも周期（ｔ４）でヘッド内のインク
に微振動を与えていれば、インクが固化したりメニスカ
スが生じるのを防止することができる。微振動波形４２
が現れる周期（ｔ４）は、使用するインクの性状に従っ
て適宜設定すればよい。

【００４６】（第２の実施形態）図６に第２の実施形態
における駆動波形４４を示す。第２の実施形態の駆動波
形４４は、図面左から先ず微振動波形４２が現れ、次い
で３ビット分連続して吐出波形４１が出現した後、３ビ
ット分の無信号状態（中間電位）が現れ、再び微振動波
形４２が現れ、さらに３ビット分の無信号状態を経た
後、吐出波形４１が現われている。このように吐出波形
４１が出現しなくても微振動波形４２が周期的に現れて
いれば、インクが固化したりメニスカスが生じるのを防
止することができる。

【００４７】このようにあるノズルからのインクの吐出
が停止していても、その間に微振動が付与されることに
よりインクの粘度が上昇して、インクが吐出し難くなる
ことはない。各ノズル毎に一定周期で微振動を与えるこ
とにより、描画パターンによってインクの吐出が長時間
途絶えるノズルにおいても、常に円滑なインク吐出を達
成することが可能となる。

【００４８】本発明のインクジェット式ヘッドの駆動装
置及び駆動方法を採用した描画装置によれば、乾燥性の
早いインクも使用できるようになり、液晶パネルのカラ
ーフィルターやエレクトロルミネッセンスディスプレイ
パネルの製造等の各種産業用描画装置に利用することが
できる。なお、上述した実施の形態において、インクは
液状の材料であればよく、着色されたものに限らず、例
えば透明な材料であってもよい。またその他の液状の材
料として、導電性微粒子を含む液状体などがある。導電
性微粒子の例としては、金、銀、銅、パラジウム、及び
ニッケル等のうちのいずれかを含有する金属微粒子の
他、導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられ
る。

【００４９】そして、本発明のインクジェット式ヘッド
の駆動装置及び駆動方法によれば、インクに例えば沸点
２５０℃以下の低沸点溶媒が用いられていても、インク
の吐出動作時以外の所定のタイミングにおいて、ノズル
内のインクのメニスカスを微振動させるようにしたの
で、インクの粘度上昇を抑えることができ、安定した吐
出動作を行うことができる。そして、低沸点溶媒を用い
ることにより、描画工程後の、例えば焼成工程あるいは
乾燥工程における低温度化の実現、あるいは時間の短縮
化の実現が可能となるため、熱に起因するデバイスの性
能変化を抑えることができる。

【００５０】なお、ここでいう低沸点溶媒とは、例えば
沸点２５０℃以下の溶媒であって、ブチルカルビトール
アセテート（沸点２４６℃）、ｎ−メチル−２−ピロリ
ドン（沸点２０４℃）、３−メトキシプロピオンサン
（沸点１５０℃）等が挙げられる。また、上記実施形態
では、１回の描画中においてインクを吐出しないヘッド
に対応するインクを微振動するように説明したが、ステ
ージに支持されている基板に対してインクを吐出する際
には基板交換時、あるいは、ロットとロットとの間のデ
バイス製造工程休止時においても、ヘッド内のインクの
粘度上昇を抑えるために、随時、インクを微振動させる
ようにしてもよい。また、インクの粘度上昇に伴う吐出
精度（描画精度）の低下を回避するために、基板のパタ
ーン形成領域以外の所定の位置に対して予備吐出動作を
行うようにしてもよい。

【００５１】上述したように、本発明のインクジェット
式ヘッドの駆動装置及び駆動方法を採用した描画装置に
より、金属配線パターンやそれを含む回路基板、または
液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置を製造できる。図７〜
図９に、上記有機ＥＬ表示装置を備えた電子機器の例を
示す。図７は、携帯電話の一例を示した斜視図である。
図７において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符
号１００１は上記の有機ＥＬ表示装置を用いた表示部を
示している。図８は、腕時計型電子機器の一例を示した
斜視図である。図８において、符号１１００は時計本体
を示し、符号１１０１は上記の有機ＥＬ表示装置を用い
た表示部を示している。図９は、ワープロ、パソコンな
どの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。
図９において、符号１２００は情報処理装置、符号１２
０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処
理装置本体、符号１２０６は上記の有機ＥＬ表示装置を
用いた表示部を示している。

【００５２】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明に係るヘッド
の駆動装置及び駆動方法によれば、乾燥性の早い液状体
を使用できるようになり、描画装置で使用できる液状体
の範囲が広がると共に、画像速度を高めることができる
ようになる。また、本発明に係るインクジェット式ヘッ
ドの駆動装置及び駆動方法を備えた描画装置によれば、
従来より複雑な描画パターンをより正確で鮮明に描くこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の描画装置の全体構成を示す説明図であ
る。

【図２】本発明で使用するヘッド駆動回路の要部を示す
回路図である。

【図３】本発明で使用するヘッドの機械的構成を示す説
明図である。

【図４】本発明で使用する駆動パルス波形の形成方法を
示すダイヤグラムである。

【図５】本発明で使用するパルス波形を模式的に示す図
である。

【図６】本発明の第２の実施の形態で使用するパルス波
形を模式的に示す図である。

【図７】本発明の電子機器の一例を示す図である。

【図８】本発明の電子機器の一例を示す図である。

【図９】本発明の電子機器の一例を示す図である。

【符号の説明】

１・・・・・描画コントローラー、２・・・・・描画エンジン、６
・・・・・制御部、８・・・・・駆動信号発生回路、１０・・・・・・ヘ
ッド、１６・・・・・・スイッチ回路、１７・・・・・・圧電素子、
２２Ａ・・・・・・ノズル孔、２７・・・・・・圧力発生室、４１・・
・・・・吐出波形、４２・・・・・・微振動波形、４３，４４・・・・
・・駆動波形。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノズルのそれぞれに対応して設け
   られた圧力発生素子を作動させることにより、前記各ノ
   ズルから液状体を吐出させるヘッドの駆動装置におい
   て、液状体を吐出させるための吐出信号波形を発生させ
   る吐出信号波形形成手段と、液状体を吐出させない程度
   の微振動信号波形を周期的に発生させる微振動信号波形
   形成手段と、前記吐出信号波形形成手段と前記微振動信
   号波形形成手段において得られた吐出信号波形と微振動
   信号波形中に含まれる波形要素を合成することにより、
   駆動パルスを発生する吐出制御手段とを有し、該吐出制
   御手段によって得られる駆動パルスを前記圧力発生素子
   に入力し、前記各ノズルから液状体を吐出させるように
   構成したことを特徴とするヘッドの駆動装置。
2. 【請求項２】 前記微振動信号を液状体の乾燥時間より
   短い周期で発生させるように連結してなることを特徴と
   する請求項１に記載のヘッドの駆動装置。
3. 【請求項３】 前記微振動信号の周期を液状体の性状に
   合わせて変化させるように構成してなることを特徴とす
   る請求項１又は請求項２に記載のヘッドの駆動装置。
4. 【請求項４】 前記吐出制御手段は、前記吐出信号波形
   及び微振動信号波形をオン・オフ制御して連結し、新た
   な駆動パルスを合成するように構成したことを特徴とす
   る請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のヘッド
   の駆動装置。
5. 【請求項５】 前記圧力発生素子がピエゾ素子であるこ
   とを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に
   記載のヘッドの駆動装置。
6. 【請求項６】 圧力発生素子を作動させ、ノズルに連結
   した圧力発生室を膨張・収縮することで前記ノズルより
   所定の溶媒を含む液状体を吐出するヘッドの駆動装置に
   おいて、 前記液状体を吐出するための吐出信号波形を前記圧力発
   生素子に入力する吐出信号波形入力手段と、 前記ノズルの吐出動作時以外の所定の時点において前記
   液状体を吐出させない程度の微振動信号波形を前記圧力
   発生素子に入力する微振動信号波形入力手段とを備える
   ことを特徴とするヘッドの駆動装置。
7. 【請求項７】 複数のノズルのそれぞれに対応して設け
   られた圧力発生素子を作動させることにより、圧力発生
   室を膨張・収縮させて前記各ノズルから液状体を吐出さ
   せるヘッドの駆動方法において、液状体を吐出させるた
   めの吐出信号波形を発生させるとともに、液状体を吐出
   させない程度の微振動信号波形を周期的に発生させ、前
   記吐出信号波形と前記微振動信号波形中に含まれる波形
   要素を合成することにより、一定間隔で微振動を与える
   新たな駆動パルスを合成して、新たに得られた駆動パル
   スを前記圧力発生素子に入力し、前記各ノズルから液状
   体を吐出させることを特徴とするヘッドの駆動方法。
8. 【請求項８】 圧力発生素子を作動させ、ノズルに連結
   した圧力発生室を膨張・収縮することで前記ノズルより
   所定の溶媒を含む液状体を吐出する工程を有するヘッド
   の駆動方法において、 前記液状体を吐出するための吐出信号波形を前記圧力発
   生素子に入力する吐出信号波形入力工程と、 前記ノズルの吐出動作時以外の所定の時点において前記
   液状体を吐出させない程度の微振動信号波形を前記圧力
   発生素子に入力する微振動信号波形入力工程とを有する
   ことを特徴とするヘッドの駆動方法。
9. 【請求項９】 基体上の所定位置にヘッドから液状体を
   吐出させて画像を描く描写装置であって、請求項１〜請
   求項６のいずれか一項記載のヘッドの駆動装置を具備し
   てなることを特徴とする描画装置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の描画装置により描画さ
    れたパターンを有するデバイス。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載のデバイスを備えたこ
    とを特徴とする電子機器。