JP2008260236A - 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びにそれらの吐出制御方法 - Google Patents

液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置並びにそれらの吐出制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】より有効に吐出量を変化させる等の吐出制御を行うことができる液滴吐出ヘッド等を得る。
【解決手段】液体を液滴として吐出するノズル３１と、変位して液体を加圧する振動板（上流側振動板２２Ａ、下流側振動板２２Ｂ）をそれぞれ備え、ノズル３１に連通する液体の流路上に直列に設けられる複数の吐出室（上流側吐出室２１Ａ、下流側吐出室２１Ｂ）と、各吐出室の振動板と対向し、各振動板との間に静電気力を発生させて各振動板を変位させる個別電極１２Ａ、１２Ｂとを備え、各振動板の変位による排除体積が異なるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は液滴吐出ヘッド、その液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置等に関するものである。
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、圧力センサ等がある。
液滴吐出方式（代表的なものとして、インクを吐出して印刷等を行うために用いるインクジェットがある）は、家庭用、工業用を問わず、あらゆる分野の印刷（プリント）等に利用されている。液滴吐出方式は、微細加工素子である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体を吐出するものである。近年では、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、有機電界発光（Organic ElectroLuminescence ）素子を用いた表示基板（ＯＬＥＤ）、ＤＮＡ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。
液滴吐出方式を実現する吐出ヘッドとして、流路上の吐出液体を溜めておく吐出室の少なくとも一面の壁（例えば底壁とする。この壁は他の壁と一体形成されているが、以下、この壁のことを振動板ということにする）が撓んで形状が変化するようにしておき、振動板を撓ませて吐出室内の圧力を高め、吐出室と連通するノズルから液滴を吐出させるものがある。
静電方式による液滴吐出ヘッドの場合には、可動電極である振動板と、振動板と対向する固定電極である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つける。その後、静電力を弱める又は発生を停止させると、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）の方が働くため、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、液滴を吐出する（例えば特許文献１参照）。
特開２００５−００７７３５号公報
上記のように、液滴吐出ヘッドでは、振動板がそれぞれ振動しているが、基本的に各個別電極に電荷を供給する又はしないことによる、二者選択的な駆動可否の制御しかできないものが多い。しかしながら、液滴吐出ヘッドでは、印刷の高画質化、高速化を図るため、さまざまな制御ができた方が都合がよい。例えば、着弾場所当たりの液滴吐出量（以下、吐出量という）を変更できたり、安定した吐出が行えたりできるように、各ノズルに対応する静電アクチュエータを制御したいという要求が高い。
そこで、例えば、吐出室内の液体を小さく振動させておき、振動に共振させて液体を加圧して液滴を吐出する方法がある。ただ、液滴吐出ヘッドの製造のバラツキによって小さい振動の周期が異なる可能性があり、各ヘッドにおいて共振が起こるような、駆動波形（印加電圧）設定を行うのが困難である。また、個別電極を階段状に形成し、各段に合わせて振動板が変位するように制御し、変位に基づいて吐出量を変化させる方法もある。ただ、各段差が小さいと吐出量の変化も小さくなる。しかしながら、個別電極と振動板との距離を広げると静電力が弱まる又は消費電力が高くなるため、吐出量の変化の幅を広くするのは困難である。
そこで、以上のことを考慮し、有効に吐出量を変化させる等の吐出制御を行うことができる構造の液滴吐出ヘッド等を得ることを目的とする。
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ノズルと、変位して液体を加圧する振動板をそれぞれ備え、ノズルに連通する液体の流路上に直列に設けられる複数の吐出室と、各吐出室の振動板と対向し、各振動板との間に静電気力を発生させて各振動板を変位させる固定電極とを備え、各振動板の変位による排除体積が異なるようにする。
本発明によれば、ノズルに対する流路上に、それぞれ変位による排除体積が異なるようにした複数の振動板を有する複数の吐出室を配し、各振動場との間で静電気力を発生させる固定電極により振動板を変位させ、液体を加圧して吐出するようにしたので、例えば複数の振動板の制御を工夫することで、一回の吐出で複数種の吐出量を使い分けることができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドでは、固定電極は複数で構成され、それぞれ独立して配線されて各振動板と対向する。
本発明によれば、各振動板を変位させるタイミングを異ならせることで、吐出量を大きく変化させることができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、複数の固定電極が分けられて設けられた２つの基板が、複数の吐出室を有する基板の両面に接合されている。
本発明によれば、複数の固定電極を２つの基板に分けて設けるようにしたので、１つの基板に固定電極を配する場合に比べて、固定電極数及び配線数を減らすことができるため、複数の振動板により、吐出量を変化させることができる上、液滴吐出ヘッドの小型化を図ることができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ノズルをヘッド端面に設ける。
本発明によれば、ノズルをヘッド端面に設けるようにしたので、上述のように、液滴吐出ヘッドの両面に固定電極を有する基板が設けられても、端面から液滴を吐出させることができる。製造上においても、固定電極を有する基板にノズルを設けるようにするよりも製造が容易となる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ノズルに近い方の側に設けられた振動板の変位による排除体積が小さくなるようにする。
本発明によれば、ノズルに近い方の側に設けられた振動板による排除体積が小さくなるようにしたので、ノズルに近い方の側に設けられた振動板の変位によって液滴を吐出する制御の場合には、吐出量をより少なくすることができる。このため、吐出量の変化の幅をより広げることができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板の長さ及び／又は幅を異ならせて、各振動板の変位による排除体積が異なるようにする。
本発明によれば、振動板の長さ及び／又は幅を異ならせて排除体積が異なるようにしたので、所望の比率等に合わせて振動板の長さ及び／又は幅を形成することで、各振動板による変位による吐出量を調整することができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板と固定電極との初期状態における間隔を異ならせて、各振動板の変位による排除体積が異なるようにする。
本発明によれば、振動板と固定電極との初期状態における間隔を異ならせて排除体積が異なるようにしたので、所望の比率等に合わせて初期状態における間隔を振動板と固定電極と形成することで、各振動板による変位による吐出量を調整することができる。
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を搭載したものである。
本発明によれば、上記の液滴吐出ヘッドを搭載しているので、吐出量を制御することができ、例えば、画像印刷等の用途の場合、高画質化を図ることができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの吐出制御方法は、ノズルに連通する流路上に直列に並んで設けられ、変位して液体を加圧する振動板をそれぞれ有する２つの吐出室と、各振動板との間で生じさせた電位差に基づく静電気力を発生させる２つの固定電極とを備え、変位による排除体積が異なる２つの振動板を変位させて液体を加圧する液滴吐出ヘッドの吐出制御方法において、２つの吐出室がそれぞれ有する振動板のうち、ノズルに近い方の下流側振動板と下流側固定電極との間に静電気力を発生させ、液滴吐出のための圧力を液体に加える工程と、液滴としてノズルから吐出しようとする液体の後端部分を流路内に引き込ませるためにもう一方の振動板である上流側振動板と上流側固定電極との間に静電気力を発生させ、上流側振動板を上流側固定電極側に引き寄せる工程とを有する。
本発明によれば、上流側振動板により、ノズルから吐出しようとする液体の後端部分を流路内に引き込ませるようにしたので、通常よりも吐出量を減らして液滴を吐出する制御を行うことができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの吐出制御方法は、ノズルに連通する流路上に直列に並んで設けられ、変位して液体を加圧する振動板をそれぞれ有する２つの吐出室と、各振動板との間で生じさせた電位差に基づく静電気力を発生させる２つの固定電極とを備え、変位による排除体積が異なる２つの振動板を変位させて液体を加圧する液滴吐出ヘッドの吐出制御方法において、２つの吐出室がそれぞれ有する振動板のうち、ノズルから遠い方の上流側振動板を上流側固定電極側に引き寄せて待機する工程と、もう一方の振動板である下流側振動板と下流側固定電極との間に静電気力を発生させて下流側固定電極側に引き寄せ、下流側振動板と上流側振動板とにより液滴吐出のための圧力を液体に加える工程とを有する。
本発明によれば、上流側振動板を上流側固定電極側に引き寄せて待機した後、下流側振動板と上流側振動板とにより液滴吐出のための圧力を液体に加えるようにしたので、上流側振動板の加圧により、下流側振動板を有する吐出室（下流側吐出室）から上流側振動板を有する吐出室（上流側吐出室）に向かう力を抑え、ノズル方向に向かう力を増やすことができ、通常よりも吐出量を増やして液滴を吐出する制御を行うことができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの吐出制御方法は、ノズルに連通する流路上に直列に並んで設けられ、変位して液体を加圧する振動板をそれぞれ有する２つの吐出室と、各振動板との間で生じさせた電位差に基づく静電気力を発生させる２つの固定電極とを備え、変位による排除体積が異なる２つの振動板を変位させて液体を加圧する液滴吐出ヘッドの吐出制御方法において、２つの吐出室がそれぞれ有する振動板のうち、ノズルに近い方の下流側振動板を下流側固定電極側に引き寄せて下流側吐出室の容積を広げ、下流側吐出室に液体が供給されるまで待機する工程と、もう一方の振動板である上流側振動板と上流側固定電極との間に静電気力を発生させて上流側固定電極側に引き寄せた後、下流側振動板と上流側振動板とにより液滴吐出のための圧力を液体に加える工程とを有する。
本発明によれば、下流側振動板を下流側固定電極側に引き寄せ、下流側吐出室に蓄えられる液体の量を増やしておいてから、下流側振動板と上流側振動板とにより液滴吐出のための圧力を液体に加えるようにしたので、通常よりも吐出量を増やして液滴を吐出する制御を行うことができる。
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの吐出制御方法は、ノズルに連通する流路上に直列に並んで設けられ、変位して液体を加圧する振動板をそれぞれ有する２つの吐出室と、各振動板との間で生じさせた電位差に基づく静電気力を発生させる２つの固定電極とを備え、変位による排除体積が異なる２つの振動板を変位させて液体を加圧する液滴吐出ヘッドの吐出制御方法において、２つの吐出室がそれぞれ有する振動板のうち、ノズルに近い方の下流側振動板と下流側固定電極との間に静電気力を発生させ、液滴吐出のための圧力を液体に加える工程と、ノズルから液滴を吐出させた後に、もう一方の振動板である上流側振動板と上流側固定電極との間に静電気力を発生させ、流路内の液体の固有振動を打ち消すような振動を上流側振動板に発生させる工程とを有する。
本発明によれば、固有振動を打ち消すような振動を上流側振動板に発生させて液滴吐出後の残留振動を抑制するようにしたので、流路内の液体及び振動板をすぐに安定させることができ、１回の吐出当たりの時間を短くすることができるため、高速化を図ることができる。特に上流側振動板は変位しておらず、下流側振動板のようにオーバーシュートしていないため、上流側振動板には残留振動抑制に必要な静電気力を吐出直後に発生させることができる。
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、吐出量の制御等により、例えば、画像印刷等の用途の場合、高画質化を図ることができる。また、特に１カ所当たりに費やす時間を少なくすることができるため、印刷等の処理の高速化を図ることができる。また、特に吐出間隔を短くすることができるため、印刷等の処理の高速化を図ることができる。
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、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。
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。ここで本実施の形態では、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。
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、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の上流側吐出室２１Ａ（上流側振動板２２Ａ）、下流側吐出室２１Ｂ（下流側振動板２２Ｂ）と対向するように、２つの個別電極（固定電極）が設けられている。ここで、液体の流れに対して上流側（リザーバ２４に近い方）の個別電極を上流側個別電極１２Ａとする。上流側個別電極１２Ａには、上流側リード部１３Ａ及び上流側端子部１４Ａ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、これらを合わせて上流側個別電極１２Ａとして説明する）。また、液体の流れに対して下流側となるノズル３１に近い方の個別電極を下流側個別電極１２Ｂとする。下流側個別電極１２Ｂには、下流側リード部１３Ｂ及び下流側端子部１４Ｂ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、これらを合わせて下流側個別電極１２Ｂとして説明する。また、上流側個別電極１２Ａと下流側個別電極１２Ｂとを区別する必要がなければ、これらを合わせて個別電極１２として説明する）。そして、上流側振動板２２Ａ（下流側振動板２２Ｂ）と上流側個別電極１２Ａ（下流側個別電極１２Ｂ）との間には、上流側振動板２２Ａ、下流側振動板２２Ｂ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。上流側個別電極１２Ａ及び下流側個別電極１２Ｂ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。
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上流側吐出室２１Ａ、下流側吐出室２１Ｂとなる凹部（それぞれ底壁が可動電極となる上流側振動板２２Ａ、下流側振動板２２Ｂ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（上流側吐出室２１Ａと下流側吐出室２１Ｂとを区別する必要がなければ、これらを合わせて吐出室２１として説明する。同様に、上流側振動板２２Ａと下流側振動板２２Ｂとを区別する必要がなければ、これらを合わせて振動板２２として説明する）。ここで、本実施の形態における上流側吐出室２１Ａ、下流側吐出室２１Ｂは、それぞれ長手方向における長さが異なり、そのため、振動板２２が振動により個別電極１２側に撓んだときの排除体積（吐出室２１が広がる容積）が異なる。本実施の形態における上流側振動板２２Ａ、下流側振動板２２Ｂの寸法については、例えば、幅（短手方向の長さ）が約１００μｍ、厚さが約２μｍとする。そして、上流側振動板２２Ａは長さが約２ｍｍ、下流側振動板２２Ｂは長さが約１ｍｍであるものとする。ただし、これに限定するものではない。特に長さについて、ここでは上流側振動板２２Ａと下流側振動板２２Ｂとの比率を２：１としているが、例えば３：２等、比率、長さを限定するものではない。また、本実施の形態では振動板２２の幅を同じにするが、これについても限定するものではなく、幅を異ならせて排除体積を異ならせてもよい。
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ＳｉＯ2 膜をいう）による絶縁膜２３を０．１μｍ（１００ｎｍ）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。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。
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、下流側吐出室２１Ｂ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。
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。本実施の形態では、各ノズル３１に連通する流路上に、２つの吐出室２１（上流側吐出室２１Ａ、下流側吐出室２１Ｂ）と２つの振動板２２（上流側振動板２２Ａ、下流側振動板２２Ｂ）を構成し、２つの振動板の変位（当接、離脱）のタイミング制御を行うことにより、ノズル３１から吐出する液滴の吐出量を変化させる。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。
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、振動板２２の当接、離脱の制御を行い、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。
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、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、コネクタ４７を経由して、ドライバＩＣ４８に送信される。
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を介して電気的に上流側端子部１４Ａ、下流側端子部１４Ｂ、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、電源回路５２から電力の供給を受け（電圧が印加され）、前述した各種信号に基づいて、キャビティ基板２０（振動板２２）及び個別電極１２への電荷供給に関し、開始（充電）、保持及び放電を実際に行う手段である。電荷供給、保持、放電を繰り返すことにより、例えば、キャビティ基板２０側に電荷が供給される一方で、個別電極１２側に供給されていない状態をつくることにより電位差を生じさせている。
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み、当接する。このため吐出室２１の容積は広がる。静電力の発生を停止したときに振動板２２が元に戻ろうとして個別電極１２から離脱するが、このときの復元力による圧力（以下、復元圧力という）が液体に加わり、ノズル３１から液体を押し出して液滴が吐出される。吐出された液滴は、最初は、柱状を成して液滴吐出ヘッド（ノズル３１）とつながっており、その後、液体の表面張力等で球状になって液滴吐出ヘッドから分離していく。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。このとき、電圧印加のタイミング等をそれぞれ制御することにより、上流側振動板２２Ａ、下流側振動板２２Ｂによる当接、離脱のタイミング等をそれぞれ変化させることで吐出量変化等を行うことができる。また、ここでは、静電力の発生を停止して振動板２２を離脱させているが、例えば、静電力の発生を完全に停止させずに静電力の調整を行うようにしてもよい。静電力を調整し、振動板２２が離脱していく速度を調整することで、振動板２２の液体への加圧を制御することができる。
次に駆動制御回路４０が行うノズル３１から吐出する吐出量の制御例について説明する。本実施の形態では、ノズル３１からの吐出量に応じて、次に示すモード１〜５の制御を行って、液滴吐出制御を行うものとする。ここでは、５つのモードに関する制御について説明するが、この数に限定するものではない。また、上流側振動板２２Ａ、下流側振動板２２Ｂの当接、離脱のタイミングについても、各モードにおけるものに限定するものではなく、別のタイミング設定を行うことができる。
モード１
下流側個別電極１２Ｂと下流側振動板２２Ｂとの間に静電力を発生させ、下流側振動板２２Ｂを下流側個別電極１２Ｂに当接させる。そして、下流側振動板２２Ｂを下流側個別電極１２Ｂから離脱させて液体を加圧し、ノズル３１から液滴を吐出する。前述したように、吐出された液滴は最初は柱状を成し、液滴吐出ヘッドとつながっている。そこで、液体が液滴吐出ヘッドから分離する前に、上流側個別電極１２Ａと上流側振動板２２Ａとの間に静電力を発生させ、上流側振動板２２Ａを上流側個別電極１２Ａに当接させる。復元圧力により加圧された柱状の液体の先端側は加圧の勢いを保ってヘッドから離れていくが、後端側は吐出室２１Ｂ（ノズル３１）に引き込まれる。このようにして、液滴後端を強制的に分離させることで、通常の吐出の場合より吐出量（液滴の大きさ）を減らすように制御することができる。
モード２
下流側個別電極１２Ｂと下流側振動板２２Ｂとの間に静電力を発生させ、下流側振動板２２Ｂを下流側個別電極１２Ｂに当接させる。そして、下流側振動板２２Ｂを下流側個別電極１２Ｂから離脱させて液体を加圧する。モード１とは異なり、上流側振動板２２Ａを上流側個別電極１２Ａに当接させて液滴後端の引き込みを行わずに吐出する。そのため、上流側振動板２２Ａについては当接及び離脱を行わない。
モード３
あらかじめ上流側個別電極１２Ａと上流側振動板２２Ａとの間に静電力を発生させ、上流側振動板２２Ａを上流側個別電極１２Ａに当接させて待機させておく。そして、下流側個別電極１２Ｂと下流側振動板２２Ｂとの間に静電力を発生させ、下流側振動板２２Ｂを下流側個別電極１２Ｂに当接させる。その後、下流側振動板２２Ｂを下流側個別電極１２Ｂから離脱させて液体を加圧するが、同時に上流側振動板２２Ａを上流側個別電極１２Ａから離脱させる。通常、復元圧力による力は、ノズル３１の方向だけでなく、リザーバ２４の方向にも加わる。モード３においては、あらかじめ上流側振動板２２Ａを当接させておく。そして、上流側振動板２２Ａと下流側振動板２２Ｂとを同時に離脱させ、下流側振動板２２Ｂによりリザーバ２４の方向に加わる復元圧力を上流側振動板２２Ａによりノズル３１の方向に加わる復元圧力で打ち消すようにする。これにより、下流側吐出室２１Ｂから上流側吐出室２１Ａに流れ込もうとする液体の流れ（逆流）を防ぎ、ノズル３１に力が向くようにしてモード２の場合よりも吐出量を多くする。
モード４
上流側個別電極１２Ａと上流側振動板２２Ａ及び下流側個別電極１２Ｂと下流側振動板２２Ｂとの間に静電力を発生させ、上流側振動板２２Ａを上流側個別電極１２Ａに当接させ、下流側振動板２２Ｂを下流側個別電極１２Ｂに当接させる。その後、上流側振動板２２Ａ及び下流側振動板２２Ｂを、同時にそれぞれ上流側個別電極１２Ａ、下流側個別電極１２Ｂから離脱させて液体を加圧する。モード３のように、上流側振動板２２Ａによる復元圧力を液体の逆流防止のために用いるのではなく、ノズル３１から吐出させるために積極的に用いることにより、モード３の場合よりも吐出量を多くする。ここで、上流側振動板２２Ａと下流側振動板２２Ｂとは同時に離脱させるようにしてもよいが、例えば液体の種類、印加電圧等に応じて、下流側振動板２２Ｂの離脱をわずかに早める等、所望する吐出量に応じた制御を行うようにしてもよい。
モード５
上流側個別電極１２Ａと上流側振動板２２Ａとの間に静電力を発生させ、上流側振動板２２Ａを上流側個別電極１２Ａに当接させ、その状態を維持する。このとき、下流側吐出室２１Ｂの容積が広がるため、上流側吐出室２１Ａを介してリザーバ２４から液体が供給される。そして、上流側個別電極１２Ａと上流側振動板２２Ａとの間に静電力を発生させ、上流側振動板２２Ａを上流側個別電極１２Ａに当接させる。その後、上流側振動板２２Ａ及び下流側振動板２２Ｂを、同時にそれぞれ上流側個別電極１２Ａ、下流側個別電極１２Ｂから離脱させて液体を加圧する。下流側吐出室２１Ｂの容積が広がった分の液体が供給された上で、上流側振動板２２Ａと下流側振動板２２Ｂとにより液体を加圧して吐出を行うので吐出量が最も多くなる。ここでも上流側振動板２２Ａと下流側振動板２２Ｂとは同時に離脱させるようにしているが、所望する吐出量に応じた制御を行うようにしてもよい。
次に上流側振動板２２Ａによる液体に発生する振動の制御について説明する。例えば、振動板２２が個別電極１２から離脱して液体を加圧した後、振動板２２はすぐに元の位置に戻るのではなく、元の位置に対してオーバーシュートを繰り返しながら減衰していき、最終的に元の位置に収束する自由振動を行う。最初に元の位置に戻ろうとする変位以外の振動（以下、残留振動という）は、液滴の吐出には必要がないばかりでなく、次周期の動作、隣接する他のノズルにおける吐出にも悪影響を及ぼすことになる。そこで残留振動が抑えられるようにする。
ここで、液体を加圧した振動板２２と個別電極１２との間がオーバーシュートにより基の位置における距離より離れると、静電力が急激に弱くなり制御が難しくなる。そのため、振動板２２が１つしかない場合、オーバーシュートする振動板２２に対して残留振動制御を行うのは難しい。
本実施の形態では、ノズル３１に対する流路に２つの振動板２２を設けているが、例えばモード１、モード２のように、上流側振動板２２Ａが吐出のための加圧を行わない場合、上流側振動板２２Ａはオーバーシュートしない。そこで、下流側振動板２２Ｂが液体を加圧した後、上流側振動板２２Ａの変位制御を行って、下流側吐出室２１Ａ内の液体の振動（固有振動）を抑えるように加圧を行うことで残留振動を抑えるようにする。
以上のように実施の形態１の液滴吐出ヘッドによれば、各ノズル３１に対する流路上に、上流側吐出室２１Ａと下流側吐出室２１Ｂとを直列に配する。そして、上流側吐出室２１Ａの上流側振動板２２Ａと個別電極１２Ａとの間、下流側吐出室２１Ｂの下流側振動板２２Ｂと個別電極１２Ｂとの間でそれぞれ独立して静電力の発生、停止等の制御を行って、上流側振動板２２Ａ、下流側振動板２２Ｂの当接、離脱を所定のタイミングで行うようにしたので、ノズル３１から吐出する液滴の吐出量を変化させることができる。そのため、１回の吐出で複数種の吐出量を使い分けることができる。そして、２つの振動板２２の当接、離脱のタイミングを工夫し、２つの振動板２２による液体への加圧、吐出しようとする液体の引き込み等を行うことにより、吐出量の変化を大きくし、変化の幅を広げることができる。また、本実施の形態のように上流側振動板２２Ａと下流側振動板２２Ｂとの排除体積を異ならせて構成し、特に上流側振動板２２Ａより下流側振動板２２Ｂの排除体積の方を小さくすることにより、変化の幅をさらに広げることができる。
また、振動板２２を複数有していることで、例えば、オーバーシュートしていない上流側振動板２２Ａに対して残留振動抑制のための静電力を有効に発生させることができ、残留振動抑制の制御を効率よく行うことができる。そのため、残留振動を抑制し、素早く平衡状態に移行することができるため、駆動周波数を高める（駆動周期を短くする）ことができ、高速化等を図ることができる。また、残留振動が吐出室２１にためられた液体を加圧してノズル３１から吐出させてしまったり、他のノズル３１の流路上にある吐出室２１の液体、振動等に悪影響を及ぼすこともない。
実施の形態２．
図４は電極基板１０の作製工程例を表す図である。本実施の形態では、液滴吐出ヘッドの製造方法について説明する。まず、上述した図４に基づいて電極基板１０の作製手順について説明する。ここで、液滴吐出ヘッドの製造では、電極基板１０等、各基板は、実際にはウェハ単位で複数個分が同時に作製され、他の基板と接合等をした後に個々に切り離して、液滴吐出ヘッドを製造するが、以下の各工程を示す図では、１つの液滴吐出ヘッドに係る一部分を長辺方向で切ったときの断面を示している。
まず、例えば厚さが２〜３ｍｍのガラス基板６０を、機械研削、エッチング等によって例えば基板３ａの厚さが約１ｍｍになるまで両面を研削（グラインド）する。そして、例えば、ガラス基板６０を１０〜２０μｍエッチングして加工変質層を除去する（図４（ａ））。この加工変質層の除去には、例えばＳＦ6 等によるドライエッチング、フッ酸水溶液によるスピンエッチング等で行ってよい。ドライエッチングを行う場合は、ガラス基板６０の片面にできた加工変質層を効率よく除去することができ、反対面の保護を必要としない。またスピンエッチング（ウェットエッチング）を行う場合は、必要とするエッチング液が少量で済み、また常に新しいエッチング液が供給されるため安定したエッチングを行うことができる。
ガラス基板６０の片面全体に、例えばスパッタ法によってクロム（Ｃｒ）からなるエッチングマスク６１となる膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ法によりエッチングマスク６１の表面に、レジスト（図示せず）を凹部１１の形状に対応させてパターニングし、さらにウェットエッチング等を行い、ガラス基板６０を露出させる（図４（ｂ））。その後、例えばＢＨＦ（バッファードフッ酸。フッ酸：フッ化アンモニウム＝１：６）水溶液等のフッ酸水溶液でガラス基板６０をウェットエッチングし、凹部１１を形成する（図４（ｃ））。
その後、例えばスパッタ法等によって、導電性を有するＩＴＯ膜６２を、ガラス基板６０の凹部１１が形成された側の面の全体に形成する（図４（ｄ））。そして、フォトリソグラフィーによってレジスト（図示せず）をパターニングし、個別電極１２として残す部分を保護した上でＩＴＯ膜６２をエッチングする。さらに、液体供給口１５となる貫通穴をサンドブラスト法または切削加工により形成する（図４（ｅ））。以上の工程により電極基板１０が作製される。
図５は液滴吐出ヘッドの製造工程を示す図である。シリコン基板７０の片面（電極基板１０との接合面側となる）を鏡面研磨し、例えば２２０μｍの厚みの基板（キャビティ基板２０となる）を作製する。次に、シリコン基板７０のボロンドープ層を形成する面を、Ｂ2Ｏ3を主成分とする固体の拡散源に対向させ、縦型炉に入れてボロンをシリコン基板７０中に拡散させ、高濃度（約５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3 ）のボロンドープ層を形成する。そして、ボロンドープ層を形成した面に、例えば、プラズマＣＶＤ法により、成膜時の処理温度は３６０℃、高周波出力は２５０Ｗ、圧力は６６．７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で絶縁膜２３を０．１μｍ成膜する（図５（ａ））。
シリコン基板７０と電極基板１０とを３６０℃に加熱した後、電極基板１０に負極、シリコン基板７０に正極を接続して、８００Ｖの電圧を印加し、陽極接合を行う。陽極接合した後の基板（以下、接合済み基板という）において、シリコン基板７０の厚みが約６０μｍになるまでシリコン基板７０表面の研削加工を行う。その後、加工変質層を除去する為に、３２ｗ％の濃度の水酸化カリウム溶液でシリコン基板７０を約１０μｍウェットエッチングする。これによりシリコン基板７０の厚みを約５０μｍにする（図５（ｂ））。
次に、ウェットエッチングを行った面に対し、ＴＥＯＳによるエッチングマスク（以下、ＴＥＯＳエッチングマスクという）７１をプラズマＣＶＤ法により成膜する。成膜条件としては、例えば、成膜時の処理温度は３６０℃、高周波出力は７００Ｗ、圧力は３３．３Ｐａ（０．２５Ｔｏｒｒ）、ガス流量はＴＥＯＳ流量１００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）、酸素流量１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎ（１０００ｓｃｃｍ）の条件で約１．０μｍ成膜する（図５（ｃ））。ＴＥＯＳを用いた成膜は比較的低温で行うことができるので、基板の加熱をできる限り抑えられる点で都合がよい。
そして、上流側吐出室２１Ａ、下流側吐出室２１Ｂ及び電極取出し口２６となる部分のＴＥＯＳエッチングマスク７１をエッチングするため、レジストパターニングを施す。そして、フッ酸水溶液を用いてＴＥＯＳエッチングマスク７１がなくなるまで、その部分をエッチングしてＴＥＯＳエッチングマスク７１をパターニングし、シリコン基板７０を露出させる。そして、エッチングした後にレジストを剥離する。ここで、電極取出し口２６となる部分については、全てについてシリコンを露出させなくても、例えば電極取出し口２６とキャビティ基板２０との境界となる部分を露出させ、残りの部分を島状に残して、シリコンの割れを防ぐようにしてもよい。
さらに、上流側吐出室２１Ａと下流側吐出室２１Ｂの間の流路となる部分、リザーバ２４となる部分のＴＥＯＳエッチングマスク７１をハーフエッチングするため、レジストパターニングを施す。そして、フッ酸水溶液でそれらの部分のＴＥＯＳエッチングマスク７１を例えば、約０．７μｍエッチングし、パターニングする。これにより、上流側吐出室２１Ａと下流側吐出室２１Ｂの間の流路となる部分、リザーバ２４となる部分に残っているＴＥＯＳエッチングマスク７１の厚みは約０．３μｍとなり、シリコン基板７０が露出しない。ここでは、残すＴＥＯＳエッチングマスク７１の厚みを約０．３μｍとするが、所望する流路の大きさ、リザーバ２４の深さによって、それぞれの厚みを調整する必要がある。そして、エッチングした後にレジストを剥離する（図５（ｄ））。
次に、接合済み基板を３５ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、吐出室２１となる部分及び電極取出し口２６となる部分のシリコンを露出させた部分の厚みが約１０μｍになるまでウェットエッチングを行う。その後、リザーバ２４となる部分のＴＥＯＳエッチングマスク７１を除去する為、フッ酸水溶液に接合済み基板を浸してエッチングを行い、除去する。そして、さらに、接合済み基板を３ｗｔ％の濃度の水酸化カリウム水溶液に浸し、ボロンドープ層において、エッチングストップが十分効いたものと判断するまでエッチングを続ける。このように、前記２種類の濃度の異なる水酸化カリウム水溶液を用いたエッチングを行うことによって、形成される振動板２２の面荒れを抑制し、厚み精度を向上させることができる。その結果、液滴吐出ヘッドの吐出性能を安定化することができる（図５（ｅ））。
ウェットエッチングを終了すると、接合済み基板をフッ酸水溶液に浸し、シリコン基板７０表面のＴＥＯＳエッチングマスク７１を剥離する。そして、シリコン基板７０の電極取出し口２６となる部分のシリコンを除去する為に、電極取出し口２５となる部分が開口したシリコンマスクを接合済み基板のシリコン基板７０側の表面に取り付ける。そして、例えば、ＲＦパワー２００Ｗ、圧力４０Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）、ＣＦ4 流量３０ｃｍ3 ／ｍｉｎ（３０ｓｃｃｍ）の条件で、ＲＩＥドライエッチング（異方性ドライエッチング）を２時間行い、電極取出し口２５となる部分のみにプラズマを当てて、開口する。開口することでギャップについても大気開放される。ここで、ピン等で突いて電極取出し口２６となる部分のシリコンを除去するようにしてもよい。
そして、例えばエポキシ樹脂からなる封止材２５を、電極取出し口２６の端部（キャビティ基板２０と電極基板１０の凹部との間で形成されるギャップの開口部分）に沿って流し込み、ギャップを封止する。また、共通電極端子２７となる部分を開口したマスクを、接合基板のシリコン基板７０側の表面に取り付ける。そして、例えばプラチナ（Ｐｔ）をターゲットとしてスパッタ等を行い、共通電極端子２７を形成する。また、液体供給口１５とリザーバ２４とを連通させる貫通穴をシリコン基板７０に形成する。ここで、流路を流れる液体からキャビティ基板２０を保護するため、例えば酸化シリコン等の液体保護膜（図示せず）をさらに成膜してもよい。これにより、接合済み基板に行う加工処理は完了する（図５（ｆ））。
あらかじめノズル孔３１、ダイヤフラム３２及びオリフィス３３を形成することにより、作製していたノズル基板３０を例えば、エポキシ系接着剤により、接合済み基板のキャビティ基板２０側から接着する。そして、ダイシングを行い、個々の液滴吐出ヘッドに切断し、実施の形態１のような動作を行うことができる液滴吐出ヘッドが完成する（図５（ｇ））。
実施の形態３．
図６は本発明の実施の形態３に係る液滴吐出ヘッドの断面図である。図６において、上述の実施の形態と同じ符号を付しているものは、同様の動作を行うので説明を省略する。上流側電極基板１０Ａは実施の形態１で説明した上流側個別電極１２Ａを有する基板である。一方、下流側電極基板１０Ｂは、下流側個別電極１２Ｂを有する基板である。ここで、液体供給口１５については、上流側電極基板１０Ａ又は下流側電極基板１０Ｂのどちらかに設ければいいので図４では上流側電極基板１０Ａに設けている。
上流側キャビティプレート２０Ａは、実施の形態１で説明した上流側吐出室２１Ａとなる凹部及びその凹部の一部である上流側振動板２２Ａを有している。また、電極基板１０Ａと対向する面には絶縁膜２３Ａが成膜されている。そして、封止材２５Ａにより封止が行われている。
一方、下流側キャビティプレート２０Ｂは、上流側キャビティプレート２０Ａと同様に、実施の形態１で説明した下流側吐出室２１Ｂとなる凹部及びその凹部の一部である下流側振動板２２Ｂを有している。また、絶縁膜２３Ｂも成膜されており、封止材２５Ｂによる封止も行われている。
また、本実施の形態においては、上流側キャビティプレート２０Ａと下流側キャビティプレート２０Ｂとにより、ノズル３１Ａに連通する孔を液滴吐出ヘッドの端面（側面）となる部分に形成する。この孔をノズルとしてもよいが、例えば結晶面方位等により、形成できる形状が規定される場合がある。吐出を安定させるためには、ノズル形状が円柱、円錐形状等である方がよいため、あらかじめ所定の形状に形成したノズル３１Ａを有するノズルプレート３０Ａを液滴吐出ヘッドの端面（側面）に設けるものとする。
上述した実施の形態１においては、電極基板１０に上流側個別電極１２Ａ及び下流側個別電極１２Ｂを設けるようにしたが、１つのノズル３１に対して、２つの個別電極１２の配線を行うため配線密度が高くなるため配線が困難になることもある。
そこで、本実施の形態では、上流側個別電極１２Ａを上流側電極基板１０Ａに形成し、下流側個別電極１２Ｂを下流側電極基板１０Ｂに形成する。そして、上流側個別電極１２Ａに合わせて、上流側キャビティプレート２０Ａに上流側吐出室２１Ａとなる凹部及び上流側振動板２２Ａを形成し、下流側個別電極１２Ｂに合わせて、下流側キャビティプレート２０Ｂに下流側吐出室２１Ｂとなる凹部及び下流側振動板２２Ｂを形成する。
そして、例えば、上流側電極基板１０Ａが下側、下流側電極基板１０Ｂが上側になるように配し、さらに上流側キャビティプレート２０Ａと下流側キャビティプレート２０Ｂとを対向させる。上流側電極基板１０Ａと下流側電極基板１０Ｂとを上下に配しているため、本実施の形態の液滴吐出ヘッドは、実施の形態１のようなフェイスイジェクト型ではなく、エッジイジェクト型の液滴吐出ヘッドとする。ノズル３１Ａを有するノズルプレート３０Ａをヘッド側面に備える。
本実施の形態における液滴吐出ヘッドの製造については、実施の形態２で説明したことと同様の手順により、フォトリソグラフィ、エッチング、切削等を行って、上流側電極基板１０Ａと上流側キャビティプレート２０Ａとの積層基板及び下流側電極基板１０Ｂと下流側キャビティプレート２０Ｂとの積層基板を作製する。ここで、吐出室２１等の凹部形成の際、ノズル３１Ａに連通するための流路も形成する。そして、上流側キャビティプレート２０Ａと下流側キャビティプレート２０Ｂとが対向するように２つの積層基板をエポキシ系接着剤等により接着する。そして、ダイシングを行い、個々の液滴吐出ヘッドに切断する。
一方、ノズルプレート３０Ａの作製については、例えば、シリコン基板に対して、ドライエッチングを行って所定の深さのノズル孔を形成すると共に個々のノズルプレートに分割するための分割溝を形成する。そして、シリコン基板を研磨してノズル孔を貫通させてノズル３１Ａを形成する。ノズル孔と共に形成された分割溝も同じ深さであるため、ノズル孔貫通と共に、各ノズルプレート３０Ａに分割される。そして、各ノズルプレート３０Ａを、ダイシングによって切断した接合基板にエポキシ系接着剤等を用いて接着し、液滴吐出ヘッドが完成する。吐出量制御等、制御については実施の形態１で説明したことと同じであるため、説明を省略する。
以上のように、実施の形態３の液滴吐出ヘッドでは、上流側電極基板１０Ａが下側、下流側電極基板１０Ｂが上側になるように２つに分けてそれぞれの基板に配し、各ノズル３１に対する流路上に、上流側吐出室２１Ａ（上流側振動板２２Ａ）と下流側吐出室２１Ｂ（下流側振動板２２Ｂ）とを直列に配するようにしたので、実施の形態１と同様の効果を有する液滴吐出ヘッドを小型化することができる。
実施の形態４．
図７は本発明の実施の形態４に係る液滴吐出ヘッドの断面図である。本実施の形態では、排除体積を異ならせるようにするため、電極基板１０Ｃに、深さの異なる凹部１１Ａと凹部１１Ｂとを設けるようにしたものである。これにより、上流側個別電極１２Ａと上流側振動板２２Ａ、下流側個別電極１２Ｂと下流側振動板２２Ｂにおけるギャップが異なる。そのため、上流側振動板２２Ａと下流側振動板２２Ｂとの変位量を異ならせ、排除体積を異ならせることができる。特に、振動板２２の幅、長さを広げず、液滴吐出ヘッドの小型化を図ったまま、振動板２２による排除体積を異ならせることができる。
実施の形態５．
上述の実施の形態においては、ノズル３１に対し、その流路上に２つの吐出室２１及び振動板２２、また、２つの個別電極１２を設けるようにしたが、この数に限定するものではなく、３以上の吐出室２１、振動板２２、個別電極１２を設けるようにしてもよい。
また、残留振動抑制、吐出量変化のための振動板２２の当接、離脱のタイミング制御について説明した。本発明はこれらの制御だけに限定するものではなく、他の制御を行うようにしてもよい。
実施の形態６．
例えば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これに限定されるものではない。例えば、吐出室２１とリザーバ２４とをそれぞれ別の基板に形成し、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。
実施の形態７．
図８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９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。
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から各個別電極１２Ａ、１２Ｂに対して電荷供給を制御して任意の電圧を印加して各振動板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。
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。
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。 実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの断面図である。 駆動制御回路４０を中心とする構成を表す図である。 電極基板１０の作製工程例を表す図である。 液滴吐出ヘッドの製造工程を示す図である。 実施の形態３に係る液滴吐出ヘッドの断面図である。 実施の形態４に係る液滴吐出ヘッドの断面図である。 液滴吐出ヘッドを用いた液滴吐出装置の外観図である。 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
１０、１０Ｃ 電極基板、１０Ａ 上流側電極基板、１０Ｂ 下流側電極基板、１１ 凹部、１１Ａ 上流側凹部、１１Ｂ 下流側凹部、１２Ａ 上流側個別電極、１３Ａ 上流側リード部、１４Ａ 上流側端子部、１２Ｂ 下流側個別電極、１３Ｂ 下流側リード部、１４Ｂ 下流側端子部、１５ 液体供給口、２０ キャビティ基板、２０Ａ 上流側キャビティ基板、２０Ｂ 下流側キャビティ基板、２１Ａ 上流側吐出室、２１Ｂ 下流側吐出室、２２Ａ 上流側振動板、２２Ｂ 下流側振動板、２３，２３Ａ，２３Ｂ 絶縁膜、２４ リザーバ、２５，２５Ａ，２５Ｂ 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、５２ 電源回路、６０ ガラス基板、６１ エッチングマスク、６２ ＩＴＯ膜、７０ シリコン基板、７１ ＴＥＯＳエッチングマスク、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。

Claims (13)

  1. ノズルと、
    変位して液体を加圧する振動板をそれぞれ備え、前記ノズルに連通する液体の流路上に直列に設けられる複数の吐出室と、
    前記各吐出室の振動板と対向し、各振動板との間に静電気力を発生させて前記各振動板を変位させる固定電極と
    を備え、
    前記各振動板の変位による排除体積が異なるようにすることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
  2. 前記固定電極は複数で構成され、それぞれ独立して配線されて各振動板と対向することを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
  3. 複数の固定電極が分けられて設けられた２つの基板が、前記複数の吐出室を有する基板の両面に接合されていることを特徴とする請求項２記載の液滴吐出ヘッド。
  4. 前記ノズルをヘッド端面に設けることを特徴とする請求項３記載の液滴吐出ヘッド。
  5. 前記ノズルに近い方の側に設けられた振動板の変位による排除体積が小さくなるようにすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
  6. 前記振動板の長さ及び／又は幅を異ならせて、前記各振動板の変位による排除体積が異なるようにすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
  7. 前記振動板と前記固定電極との初期状態における間隔を異ならせて、前記各振動板の変位による排除体積が異なるようにすることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
  8. 請求項１〜７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする液滴吐出装置。
  9. ノズルに連通する流路上に直列に並んで設けられ、変位して前記液体を加圧する振動板をそれぞれ有する２つの吐出室と、各振動板との間で生じさせた電位差に基づく静電気力を発生させる２つの固定電極とを備え、変位による排除体積が異なる２つの振動板をそれぞれ変位させて液体を加圧する液滴吐出ヘッドの吐出制御方法において、
    前記２つの吐出室がそれぞれ有する振動板のうち、前記ノズルに近い方の下流側振動板と下流側固定電極との間に静電気力を発生させ、液滴吐出のための圧力を液体に加える工程と、
    液滴として前記ノズルから吐出しようとする液体の後端部分を前記流路内に引き込ませるためにもう一方の振動板である上流側振動板と上流側固定電極との間に静電気力を発生させ、前記上流側振動板を前記上流側固定電極側に引き寄せる工程と
    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。
  10. ノズルに連通する流路上に直列に並んで設けられ、変位して前記液体を加圧する振動板をそれぞれ有する２つの吐出室と、各振動板との間で生じさせた電位差に基づく静電気力を発生させる２つの固定電極とを備え、変位による排除体積が異なる２つの振動板を変位させて液体を加圧する液滴吐出ヘッドの吐出制御方法において、
    前記２つの吐出室がそれぞれ有する振動板のうち、前記ノズルから遠い方の上流側振動板を上流側固定電極側に引き寄せて待機する工程と、
    もう一方の振動板である下流側振動板と下流側固定電極との間に静電気力を発生させて下流側固定電極側に引き寄せ、前記下流側振動板と前記上流側振動板とにより液滴吐出のための圧力を液体に加える工程と
    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。
  11. ノズルに連通する流路上に直列に並んで設けられ、変位して前記液体を加圧する振動板をそれぞれ有する２つの吐出室と、各振動板との間で生じさせた電位差に基づく静電気力を発生させる２つの固定電極とを備え、変位による排除体積が異なる２つの振動板を変位させて液体を加圧する液滴吐出ヘッドの吐出制御方法において、
    前記２つの吐出室がそれぞれ有する振動板のうち、前記ノズルに近い方の下流側振動板を下流側固定電極側に引き寄せて下流側吐出室の容積を広げ、該下流側吐出室に液体が供給されるまで待機する工程と、
    もう一方の振動板である上流側振動板と上流側固定電極との間に静電気力を発生させて上流側固定電極側に引き寄せた後、前記下流側振動板と前記上流側振動板とにより液滴吐出のための圧力を液体に加える工程と
    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。
  12. ノズルに連通する流路上に直列に並んで設けられ、変位して前記液体を加圧する振動板をそれぞれ有する２つの吐出室と、各振動板との間で生じさせた電位差に基づく静電気力を発生させる２つの固定電極とを備え、変位による排除体積が異なる２つの振動板を変位させて液体を加圧する液滴吐出ヘッドの吐出制御方法において、
    前記２つの吐出室がそれぞれ有する振動板のうち、前記ノズルに近い方の下流側振動板と下流側固定電極との間に静電気力を発生させ、液滴吐出のための圧力を液体に加える工程と、
    ノズルから液滴を吐出させた後に、もう一方の振動板である上流側振動板と上流側固定電極との間に静電気力を発生させ、流路内の液体の固有振動を打ち消すような振動を前記上流側振動板に発生させる工程と
    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。
  13. 請求項９〜１２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。
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