JP3931628B2 - インクジェットヘッドの駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動方式として静電気力を利用したインクジェットヘッドの駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、記録時の騒音が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、インクの自由度が高く安価な普通紙を使用できることなど多くの利点を有する。この中でも記録の必要な時にのみインク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在主流となってきている。
【０００３】
このインク・オン・デマンド方式のインクジェットヘッドには、例えば特公平２−５１７３４号公報に示されるように、駆動手段が圧電素子であるものや、例えば特公昭６１−５９９１１号公報に示されるように、インクを加熱し気泡を発生させることによる圧力でインクを吐出させる方式などがある。
【０００４】
しかしながら、前述の従来のインクジェットヘッドでは以下に述べるような課題があった。
【０００５】
前者の圧電素子を用いる方式においては、圧力室に圧力を生じさせるためのそれぞれの振動板に圧電素子のチップを貼り付ける工程が複雑で、特に最近のインクジェット記録装置による印字には、高速・高印字品質が求められてきており、これを達成するためのマルチノズル化・ノズルの高密度化において、圧電素子を微細に加工し各々の振動板に接着することは極めて煩雑で多大の時間がかかる。また、高密度化においては、圧電素子を幅数１０〜１００数十ミクロンで加工する必要が生じてきているが、従来の機械加工における寸法・形状精度では、印字品質のバラツキが大きくなってしまうという課題があった。
【０００６】
また、後者のインクを加熱する方式においては、駆動手段が薄膜の抵抗加熱体により形成されるため、上記のような課題は存在しないが、駆動手段の急速な加熱・冷却の繰り返しや気泡消滅時の衝撃により、抵抗加熱体がダメージを受けるため、インクジェットヘッドの寿命が短いという課題があった。
【０００７】
これらの課題を解決するものとして、本出願人は、駆動手段に静電気力を利用したインクジェットヘッド記録装置について提案しており（特開平６−７１８８２号公報、特開平１１−２８５２７５号公報等）、この方式は小型高密度・高印字品質及び長寿命であるという利点を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの利点をさらに増強するためには、次のような課題が残されている。
【０００９】
インクジェットヘッドのノズルからインク滴の微少吐出を行うためには、一般に振動板の変位量を小さくして、排除体積を減らした上でノズル断面を絞り、吐出速度を得るが一般的である。しかし、工業用途では粘度の高い溶液を吐出することが求められるため、ノズル断面を絞ると流体抵抗が増して吐出速度が低下するという課題がある。このような課題に対して、従来の圧電素子を用いたインクジェット記録装置では、電圧−変位の関係が線型であるため、振動板変位の正確な制御が可能であり、ノズルメニスカス（ノズルのインク面）をノズル端面から奥に引き込んだ位置から、急に押し出すことにより、断面の大きなノズルでも微少吐出を可能としていたが、静電駆動式インクジェットヘッドでは電圧−変位の関係が非線型であるため微少量の吐出が困難であった。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、静電駆動式インクジェットヘッドにおいて、断面の大きなノズルでも微少吐出を可能にしたインクジェットヘッドの駆動方法を提供することを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインクジェットヘッドの駆動方法は、複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連通する複数の独立の吐出室と、該吐出室の少なくとも一方の壁に形成された振動板と、駆動電圧の印加によって該振動板を静電気力により変形させる電極とを備えたインクジェットヘッドの駆動方法において、前記駆動電圧波形は、前記振動板を前記電極側に吸引して前記吐出室を膨張させた後に、前記振動板の吸引を解除して前記吐出室の膨張を収縮させて、前記吐出室のインクを前記ノズル孔から吐出させるための主駆動期間と、前記吐出室を収縮させている段階において、前記振動板を前記電極側に吸引して前記吐出室を再び膨張させるための吸引期間と、前記吐出室のインクを前記ノズル孔から吐出させないようにして、前記振動板を元の位置に復帰させて前記吸引期間後の吐出室を収縮させるための復帰期間とを有し、更に、前記駆動電圧波形は、前記主駆動期間と前記吸引期間との間に、印字濃度に応じて設定される、前記電極に電圧を印加しない中立期間を有する。本発明においては、主駆動期間において、振動板を電極側に吸引して吐出室を膨張させた後に、振動板の吸引を解除して吐出室の膨張を収縮させて、吐出室のインクを前記ノズル孔から吐出させる。吸引期間においては、吐出室を収縮させている段階において、振動板を電極側に吸引して吐出室を再び膨張させて吐出されるインク滴を吐出室側に吸引してその量を制御し、復帰期間においては、吐出室のインクをノズル孔から吐出させないようにして、振動板を元の位置に復帰させる。
【００１８】
本発明に係るインクジェットヘッドの駆動方法において、復帰期間の電圧は、その電位変化が吐出室の収縮の変化の度合いが小さくなるように、その電圧の勾配が小さく設定されている。
【００２０】
本発明に係るインクジェットヘッドの駆動方法において、駆動電圧の主駆動期間、中立期間及び吸引期間の少なくとも１つの期間を調整することにより、ノズル孔から吐出されるインク滴の量を調整する。本発明においては、ノズル孔から吐出されるインク滴の量を調整することにより階調表示が可能になっている。
【００２１】
本発明に係るインクジェットヘッドの駆動方法において、主駆動期間の電圧と、吸引期間の電圧及び復帰期間の電圧とは逆極性である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
図１は本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの分解斜視図で、一部断面図で示してある。本実施形態はインク液滴を基板の端部に設けたノズル孔から吐出させるエッジインクジェットタイプの例を示すものである。図２は組み立てられた全体装置の断面側面図、図３は図２のＡ−Ａ線矢視図である。
【００３０】
本実施例のインクジェットヘッド１０は、下記に詳述する構造を持つ３枚の基板１、２、３を重ねて接合した積層構造となっている。
【００３１】
中間の第１の基板１は、シリコン基板であり、複数のノズル孔４を構成するように基板１の表面に一端より平行に等間隔で形成された複数のノズル溝１１と、各々のノズル溝１１に連通し底壁を振動板５とする吐出室（圧力室）６を構成することになる凹部１２と、凹部１２の後部に設けられたオリフィス７を構成することになるインク流入口のための細溝１３と、各々の吐出室６にインクを供給するための共通のインクリザーバ８を構成することになる凹部１４を有する。また、振動板５の下部には後述する電極を装着するため振動室９を構成することになる凹部１５が設けられている。
【００３２】
本実施形態１においては、振動板５とこれに対向して配置される電極２１との対向間隔、すなわちギャップ部１６の長さＧ（図２参照、以下、「ギャップ長」と記す。）が凹部１５の深さと電極の厚さとの差になるように、第１の基板１の下面に形成した振動室用の凹部１５の深さを調整している。ここでは、凹部１５の深さをエッチングにより例えば０．６μｍとしている。なお、ノズル溝１１のピッチは例えば０．７２mmであり、その幅は７０μｍである。
【００３３】
第１の基板１の下面に接合される下側の第２の基板２にはパイレックス（登録商標）ガラス（ホウ珪酸系ガラス）を使用し、この基板２の接合によって振動室９を構成するとともに、振動板５に対応する第２の基板２の各々の位置に振動板形状と類似した形状にＩＴＯを０．１μｍスパッタし、振動板５とほぼ同じ形状にＩＴＯパターンを形成して電極２１としている。電極２１はリード部２２及び端子部２３を備えている。また、電極端子部２３を除きパイレックス（登録商標）スパッタ膜を全面に０．２μｍ被覆して絶縁層２４とし、インクジェットヘッド駆動時の絶縁破壊、ショートを防止するための膜を形成している。また、絶縁層２４は、基板１の表面を熱酸化して形成してもよい。
【００３４】
第１の基板１の上面に接合される上側の第３の基板３には、ガラス基板を用いている。この第３の基板３を第１の基板１の上面に接合することによって、前記ノズル孔４、吐出室６、オリフィス７及びインクリザーバ８がぞれぞれ構成される。また、基板３にはインクリザーバ８に連通するインク供給口３１を設ける。インク供給口３１は接続パイプ３２及びチューブ３３を介して図示しないインクタンクに接続される。
【００３５】
次に、第１の基板１と第２の基板２を温度３００℃、電圧５００Ｖの印加で陽極接合する。なお、陽極接合に際しては、第１の基板（シリコン基板）１及び第２の基板（ホウ珪酸ガラス基板）２を洗浄した後に、アライナー（図示せず）を用いて振動板５と電極２１とを位置合わせし、電極２１等の表面の酸化を防ぐため窒素ガス雰囲気中に置く。そして、まず両基板１、２を加熱するが、第２の基板（ホウ珪酸ガラス基板）２が急激な温度上昇により割れるのを防ぐため、３００℃まで約２０分かけて昇温する。次いで、５００Ｖの電圧を約２０分間印加し、両基板１、２を接合する。接合時、第２の基板（ホウ珪酸ガラス基板）２中のＮａイオンの移動により電流が流れるが、接合完了時には電流値が低下するので接合の目安をつける。接合完了後、両基板１、２の熱伝導率の差による応力割れを防ぐため、約２０分かけて徐冷する。陽極接合後において、振動板５と第２の基板２上の電極２１とのギャップ長Ｇは凹部１５の深さと電極２１の厚さとの差であるから、例えば０．５μｍとなる。また、振動板５と電極２１上の絶縁層２４との空隙間隔Ｇ1 は０．３μｍとなる。
【００３６】
上記のようにインクジェットヘッドを組み立てた後は、第１の基板１と電極２１の端子部２３との間にそれぞれ配線１０１により駆動回路１０２を接続し、後述のインクジェット記録装置（又はカラーフィルタの製造装置、電界発光基板製造装置）を構成する。インク１０３は、図示しないインクタンクよりインク供給口３１を経て第１の基板１の内部に供給され、インクリザーバ８、吐出室６等を満たしている。
【００３７】
上記のように構成されたインクジェットヘッドの動作の概要を説明する（図２参照）。電極２１に駆動回路１０２によりパルス電圧を印加し、例えば電極２１の表面がプラスに帯電すると、対応する振動板５の下面はマイナス電位に帯電する。したがって、振動板５は静電気の吸引作用により電極２１側に撓む。次に、電極２１をＯＦＦにすると振動板５は復元する。このため、吐出室６内の圧力が急激に上昇し、ノズル孔４よりインク滴１０４を記録紙１０５に向けて吐出する。次に、電極２１に上記とは逆極性のパルス電圧を印加し、例えば電極２１の表面がマイナスに帯電すると、対応する振動板５の下面はプラス電位に帯電し、振動板５は静電気の吸引作用により電極２１側に撓み、上記にて吐出中のインク滴１０４の量が制御される。そして、振動板５を緩やかに元の位置に復帰させる。なお、本実施形態の動作の詳細は図４乃至図９に基づいて説明する。
【００３８】
図４は上記の駆動回路１０２の詳細を示したブロック図である。同図において、１４０は制御回路、１５０はアクチュエータであり、このアクチュエータ１５０は図１の振動板５及び電極２１によって構成される。図４においてはｎ個のアクチュエータ１５０（Ｃ１〜Ｃｎ）を駆動する場合の例が示されている。１５１はＶＨ端子、１５２はＧＮＤ端子である。１６０〜１６３、１６５，１６６はトランジスタ、１６７，１６９は放電抵抗、１６８，１７０は充電抵抗、１７１は制限抵抗である。この制限抵抗１７１はその値を大きく設定しており、後述の放電時（図７（ｄ）、図８の区間▲４▼参照）においてその時定数が大になるようにしてある。このトランジスタ１６２，１６３，１６５，１６６及び抵抗１６９，１７０，１７１は各アクチュエータ１５０に対して共通に１組設けられている。特に、本実施形態１においては、トランジスタ１６５と、トランジスタ１６６と制限抵抗１７１との直列回路とが並列に接続されており、アクチュエータ１５０の電荷が放電する際の放電経路が、トランジスタ１６５を経由する場合と、トランジスタ１６６を経由する場合とに切り替えられるように構成されている。また、トランジスタ１６０，１６１、放電抵抗１６７，充電抵抗１６８は電極２１（個別電極）毎に１組設けられている。
【００３９】
図５は図４の制御回路１４０の詳細を示したブロック図である。同図において、１８０乃至１８７はＤ型フリップフロップ回路（以下、ＤＦＦ回路という）であり、その内、ＤＦＦ回路１８０乃至１８６は直列に接続されている。１９０はロータリスイッチであり、ＤＦＦ回路１８２乃至１８６の出力を入力し、その切替状態に応じて何れかの信号を選択して出力する。１９１乃至１９３はインバータ、１９４，１９５はアンド回路、１９６はオア回路である。
【００４０】
図６は制御回路１４０の出力信号の波形を示したタイミングチャートである。ＤＦＦ回路１８０のデータ端子にカウントを開始するためのラッチ信号が入力された後に、１番目のクロック信号がＤＦＦ回路１８０乃至１８７に入力されると、ＤＦＦ回路１８０の出力はＬレベルからＨレベルになる。次に、２番目のクロック信号がＤＦＦ回路１８０乃至１８６に入力されると、ＤＦＦ回路１８０の出力はＨレベルからＬレベルになり、ＤＦＦ回路１８１の出力はＬレベルからＨレベルになる。さらに、３番目のクロック信号がＤＦＦ回路１８０乃至１８６入力されると、ＤＦＦ回路１８１の出力はＨレベルからＬレベルになり、ＤＦＦ回路１８２の出力はＬレベルからＨレベルになる。このようにしてラッチ信号がクロック信号に同期してＤＦＦ回路１８０乃至１８６から順次出力されていくことになる。ここで、ロータリスイッチ１９０を用いてＤＦＦ回路１８２乃至１８６の任意の出力を選択することにより信号Ｐ３，Ｐ４が得られる。即ち、信号Ｐ３，Ｐ４の発生はロータリスイッチ１９０の設定により１クロック毎に遅延させることができる。
【００４１】
また、ロータリスイッチ１９０の出力（Ｐ３，Ｐ４）がＤＦＦ回路１８７に入力された後に、クロック信号がインバータ１９１を介して入力されると、ＤＦＦ回路１８７の出力はＬレベルからＨレベルになり、その信号（信号Ｐ３よりも１／２クロック分だけ遅延した信号となる）は信号Ｐ６として取り出され、また、その信号Ｐ６をインバータ１９２により反転して信号Ｐ５が得られる。
【００４２】
また、吐出信号は、インバータ１９３を介してロータリスイッチ１９０の出力とともにアンド回路１９４に供給され、そこで両信号のアンド論理が求められる。ＤＦＦ回路１８０の出力は吐出信号とともにアンド回路１９５に供給されて、そこで両信号のアンド論理が求められる。アンド回路１９４とアンド回路１９５の出力はオア回路１９６に供給されて、オア回路１９６の出力して信号Ｐ１，Ｐ２が得られる。なお、吐出信号が入力されたタイミングでＤＦＦＦ回路１８０からの出力があるときには、ＤＦＦＦ回路１８０の出力に同期した信号Ｐ１，Ｐ２が得られる。また、吐出信号が入力されない場合には、インバータ１９３、アンド回路１９４、及びオア回路１９６を介して、信号Ｐ６と同期した信号Ｐ１，Ｐ２が得られる。
【００４３】
このようにして、信号Ｐ１乃至Ｐ６が得られて図４のトランジスタ１６０〜１６３、１６５，１６６を駆動することにより、アクチュエータ１５０に駆動電圧が印加される。このときの駆動電圧は後述の図８に示されるようになる。この点についての詳細は更に後述する。なお、図５においては、動作原理を示すために、ＤＦＦ回路１８０〜１８６を単純に直列に接続した例について示したが、実際には必要なカウント回数に応じてＮ進カウンタに置き換えてもよい。また、ここでは、信号Ｐ３が出力されるタイミングを任意に設定できることを示すために、ＤＦＦ回路１８２〜１８６の出力をロータリスイッチ１９０に入力する例について説明したが、その個数は後述の図８の駆動波形の中立期間▲２▼との関係で決められる。また、信号Ｐ１〜Ｐ６のパルス幅についても、図６においてはクロック信号の幅と一致する例について示したが、本発明においてはそれに限定されるものではなく、後述の図８の駆動波形の主駆動期間▲１▼及び吸引区間▲３▼との関係で決められる。
【００４４】
図７は吐出信号が入力された際の図４の１個のアクチュエータ１５０（Ｃ１）の充放電とトランジスタ１６０〜１６３，１６５，１６６の動作に着目した等価回路図であり、図８はそのときのアクチュエータ１５０（Ｃ１）の駆動電圧波形を示したタイミングチャートである。
【００４５】
（ａ）制御回路１４０からの信号Ｐ１，Ｐ２がＨレベル、Ｐ３，Ｐ４がＬレベル、信号Ｐ５がＨレベル、信号Ｐ６がＬベルになると、トランジスタ１６０がオン、トランジスタ１６１がオフ、トランジスタ１６２がオフ、トランジスタ１６３がオン、トランジスタ１６５がオフ、トランジスタ１６６がオンになる。この状態では、トランジスタ１６３−トランジスタ１６６−抵抗１６９−アクチュエータ１５０（Ｃ１）−抵抗１６８−トランジスタ１６０という経路で充電電流が流れて、アクチュエータ１５０（Ｃ１）は充電される。このときのアクチュエータ１５０（Ｃ１）に対する充電時間は、抵抗１６８，１６９の値が小さく設定されているので短く、図８の期間▲１▼示されるように、駆動電圧波形は短時間で立ち上がる。このようにしてアクチュエータ１５０（Ｃ１）が充電され、その静電力により振動板５は電極２１側に吸引される。
【００４６】
（ｂ）次に、制御回路１４０からの信号Ｐ１，Ｐ２がＬレベルになると（但し、Ｐ３，Ｐ４がＬレベル、信号Ｐ５がＨレベル、信号Ｐ６がＬベルのままの状態）になると、トランジスタ１６０がオフ、トランジスタ１６１がオンなり、そして、トランジスタ１６２がオフ、トランジスタ１６３がオン、トランジスタ１６５がオフ、トランジスタ１６６がオンの状態が継続する。この状態では、アクチュエータ１５０（Ｃ１）−抵抗１６９−トランジスタ１６６−トランジスタ１６３−トランジスタ１６１−抵抗１６７−アクチュエータ１５０（Ｃ１）という経路でアクチュエータ１５０（Ｃ１）の充電電荷が放電される。このときのアクチュエータ１５０（Ｃ１）の放電時間は、抵抗１６７，１６９の値を小さく設定してあるので短く、図８の期間▲１▼に示されるように、駆動電圧波形は短時間で立ち下がり、この放電により振動板５は元の位置に復帰しようとし、吐出室６の容積は急激に小さくなり（圧力が高くなる）、吐出室６からインク滴１０４を吐出しようとする。このように、図８の期間▲１▼の駆動波形はインク滴を吐出するように動作するので、この駆動波形を主駆動パルスと称するものとし、その区間を主駆動期間と称するものとする。なお、この後、制御回路１４０からの信号Ｐ３，Ｐ４がＨレベルになるまでは、アクチュエータ１５０（Ｃ１）には電圧が印加されず、図８の期間▲２▼を中立期間と称するものとする。なお、上記の放電経路のトランジスタ１６９には逆方向の電流（コレクタ−エミッタ）が流れることになるが、その電流値は微少であり弊害はない。このことは、後述のトランジスタ１６６においても同様である（図７（ｄ）参照）。
【００４７】
（ｃ）次に、制御回路１４０からの信号Ｐ３，Ｐ４がＨレベルになると（但し、信号Ｐ１，Ｐ２がＬレベル、信号Ｐ５がＨレベル、信号Ｐ６がＬベルのままの状態）になると、トランジスタ１６２がオン、トランジスタ１６３がオフになり、そして、トランジスタ１６０がオフ、トランジスタ１６１がオン、トランジスタ１６５がオフ、トランジスタ１６６がオンの状態が継続する。この状態では、トランジスタ１６１−抵抗１６７−アクチュエータ１５０（Ｃ１）−抵抗１７０−トランジスタ１６２という経路で充電電流が流れて、アクチュエータ１５０（Ｃ１）が充電される（上記（ａ）の場合の逆電位となる）。このときのアクチュエータ１５０（Ｃ１）に対する充電の充電時間は、抵抗１６７，１７０の値が小さいので短く、図８の期間▲３▼に示されるように、駆動電圧波形は短時間で立ち下がる（負電圧側に立ち上がる）。このようにしてアクチュエータ１５０（Ｃ１）が充電され、その静電力により振動板５は電極２１側に吸引され、インク滴の吐出の途中の段階で、吐出室６が再び膨張して吐出しようとしたインクが吸引されるので、吐出されるインク滴の量が制御される。この図８の期間▲３▼を吸引区間と称するものとする。
【００４８】
（ｄ）次に、制御回路１４０からの信号Ｐ３，Ｐ４がＬレベルになり、Ｐ５がＬレベル、Ｐ６がＨレベルになると（但し、信号Ｐ１，Ｐ２がＬレベルのままの状態）になると、トランジスタ１６２がオフ、トランジスタ１６３がオン、トランジスタ１６５がオン、トランジスタ１６６がオフになり、そして、トランジスタ１６０がオフ、トランジスタ１６１がオンの状態を継続する。この状態では、アクチュエータ１５０（Ｃ１）−抵抗１６７−トランジスタ１６１−トランジスタ１６３−トランジスタ１６５−制限抵抗１７１−アクチュエータ１５０（Ｃ１）という経路でアクチュエータ１５０（Ｃ１）の充電電荷が放電される。この放電回路においては、制限抵抗１７１の値を大きく設定してあり、上記の（ｂ）の場合の比べて放電回路の時定数が大きくなるようにしてある。その結果、この放電区間におけるアクチュエータ１５０（Ｃ１）の駆動電圧波形は緩やかな勾配で接地電位に戻り、振動板５も穏やかに変化して元の位置に戻るように動作する。このときの吐出室６の収縮も穏やかになされるのでインク滴が吐出されない。図８のこの区間▲４▼を復帰期間と称するものとする。
【００４９】
図９は図４の１個のアクチュエータＣ１の充放電とトランジスタ１６０乃至１６６の動作に着目した等価回路図である。ここでは吐出信号が供給されておらず、その結果、同図（ａ）及び（ｃ）において充電回路が形成されず、したがって、同図（ｂ）及び（ｄ）において放電回路が形成されても、充放電が行われず、アクチュエータ１５０（Ｃ１）はインク滴の吐出動作をしない。
【００５０】
図１０は図８の駆動波形とインクジェットヘッド（アクチュエータ１５０）の動作との関係を示した説明図である。
【００５１】
（主駆動期間▲１▼）アクチュエータ１５０（Ｃ１）に駆動電圧が印加されて、アクチュエータ１５０（Ｃ１）に充電電流が供給されると、振動板５が静電力により電極２１側に吸引されて吐出室６の容量が大きくなり、吐出室６にインク１０３が吸引される。（図７（ａ）参照）。
【００５２】
（主駆動期間▲１▼，中立期間▲２▼）アクチュエータ１５０（Ｃ１）への充電が終了してその電荷が放電されると、電極２１側に吸引されていた振動板５が急激に元の位置に戻ろうとし、吐出室６の容量が小さくなり（吐出室の圧力が高くなり）、吐出室６のインク１０３はノズル孔４から吐出しようとする。（図７（ｂ）参照）
【００５３】
（吸引期間▲３▼）次に、アクチュエータ１５０（Ｃ１）に上記（ａ）の場合と逆電圧が印加されて、アクチュエータ１５０（Ｃ１）に充電電流が供給されると、振動板５が静電力により電極側に吸振されて吐出室６の容量が大きくなり、上記の区間▲１▼、▲２▼において吐出しようとしていたインク滴の内、先端の主たるインク滴１０４は吐出されるが、それに後続するサテライト１０６（図１１参照）が吐出室６側に吸引される。（図７（ｃ）参照）
【００５４】
（復帰期間▲４▼）次に、アクチュエータ１５０（Ｃ１）への充電が終了してその電荷が放電されると、電極２１側に吸引されていた振動板５が元の位置に復帰しようとするが、その時の放電時定数は上述のように大きく設定してあるので、振動板５は元の位置にゆっくり戻る。このため、吐出室６の容量の変化も穏やかであり、吐出室６のインクがノズル孔４から吐出されることはない。
【００５５】
図１１は比較例にとして示した、従来のアクチュエータ１５０（Ｃ１）の電圧波形とアクチュエータの動作との関係を示した説明図である。同図に示されるように、アクチュエータ１５０には２個目のパルスが印加されていない。したがって、アクチュエータ１５０（Ｃ１）への充電が終了してその電荷が放電されると、電極２１側に吸引されていた振動板５が元の位置に復帰しようとし、吐出室６の容量が急激に小さくなり、吐出室６のインク１０３はノズル孔４から吐出しようとする。このときには、本来の吐出しようとした主たるインク滴１０４の他に、そのインク滴１０４に後続するサテライト１０６がノズル孔４から吐出される。
【００５６】
図９及び図１０の説明から明らかなように、本実施形態１においてはアクチュエータ１５０の駆動電圧波形を図８に示されるような形状にしたことにより、吐出されるインク滴１０４を微少量にすることができるとともにその量を適宜制御することができ、更に、サテライト１０６の発生を防止することを可能にしている。このため、ノズル孔４の断面積を大きくして流体抵抗を下げた状態でも、微少量で十分な吐出速度が得られ、また、階調表示が可能になっている。なお、図８の駆動電圧波形おける主駆動期間▲１▼、中立期間▲２▼、吸引期間▲３▼及び復帰期間▲４▼の各期間の長さ（時間ｔ１乃至ｔ４）は、吐出されるインク滴の量の応じてそれぞれ設定される。
【００５７】
なお、図５の例においては、ロータリスイッチ１９０により、中立期間（時間ｔ２）を設定することとなる遅延時間を切り替える例について説明したが、例えば階調表示をする場合には印字濃度に応じて遅延時間を自動的に切り替える構成する。
【００５８】
実施形態２．
図１２は本発明の実施形態２によるインクジェットヘッドの分解斜視図で、一部断面図で示してある。本実施形態はインク液滴を基板の面部に設けたノズル孔から吐出させるフェイスインクジェットタイプの例を示すものである。図１３は組み立てられた全体装置の断面側面図、図１４は図２のＢ−Ｂ線矢視図である。なお、以降においては、実施形態１と同一または相当する部分及び部材は同一符号を用いて示し、説明は省略する。
【００５９】
本実施形態のインクジェットヘッド１０は、第３の基板３の面に穿孔したノズル孔４よりインク液滴を吐出させるようにしたものである。
【００６０】
本実施形態２における第１の基板１は、例えば厚さ３８０μｍの結晶面方位（１１０）のシリコン基板であり、吐出室６を構成する凹部１２の底壁を例えば厚さ３μｍの振動板５としている。また、この振動板５の下部には実施形態１のような振動室用の凹部は形成されておらず、振動板５の下面は鏡面研磨による平滑面となっている。
【００６１】
第１の基板１の下面に接合される第２の基板２は、実施形態１と同様にパイレックス（登録商標）ガラスを使用し、この基板２に電極２１を装着するための凹部２５を例えば０．５μｍエッチングすることにより上述のようなギャップ長Ｇを形成している。この凹部２５はその内部に電極２１、リード部２２及び端子部２３を装着できるように電極部形状に類似したやや大きめの形状にパターン形成している。電極２１は凹部２５内にＩＴＯを０．１μｍスパッタし、ＩＴＯパターンを形成することで作製し、さらに端子部２３にのみボンディングのための金をスパッタしている。さらに、電極端子部２３を除きパイレックス（登録商標）スパッタ膜を全面に０．１μｍ被覆して絶縁層２４としている。なお、図６では絶縁層２４が平坦に描かれているが、実際には凹部２５上の部分が凹んだ状態になっているものである。したがって、本実施形態におけるギャップ長Ｇは陽極接合後０．４μｍ，空隙間隔Ｇ1 は０．３μｍとなっている。
【００６２】
また、第１の基板１の上面に接合される第３の基板３には、例えば厚さ１００μｍの結晶面方位（１１０）のシリコン基板を用い、基板３の面部に、吐出室用の凹部１２と連通するようにそれぞれノズル孔４を設け、また、インクリザーバ用の凹部１４と連通するようにインク供給口３１を設ける。
【００６３】
次に、第１の基板１と第２の基板２とを、上述の実施形態１と同様に、温度３００℃、電圧５００Ｖの印加で陽極接合し、また、第１の基板１と第３の基板３を接合し、図１３のようにインクジェットヘッドを組み立てる。陽極接合後において、振動板５と第２の基板２上の電極２１とのギャップ長Ｇは凹部１５の深さと電極２１の厚さとの差であるから、例えば０．５μｍとなる。また、振動板５と電極２１上の絶縁層２４との空隙間隔Ｇ1は０．３μｍとなる。
【００６４】
上記のようにインクジェットヘッドを組み立てた後は、基板１と電極２１の端子部２３間にそれぞれ配線１０１により駆動回路１０２を接続し、後述のインクジェット記録装置（又はカラーフィルタの製造装置、電界発光基板製造装置）を構成する。インク１０３は、図示しないインクタンクよりインク供給口３１を経て基板１の内部に供給され、インクリザーバ８、吐出室６等を満たしている。なお、この駆動回路１０２の構成は上述の実施形態１と同じである。
【００６５】
上記のように構成されたインクジェットヘッドの動作を説明する（図１２参照）。この動作は上述の実施形態１の動作と基本的には同じであり（図４乃至図９参照）。電極２１に駆動回路１０２によりパルス電圧を印加し、例えば電極２１の表面がプラスに帯電すると、対応する振動板５の下面はマイナス電位に帯電する。したがって、振動板５は静電気の吸引作用により電極２１側に撓む。次に、電極２１をＯＦＦにすると振動板５は復元する。このため、吐出室６内の圧力が急激に上昇し、ノズル孔４よりインク滴１０４を記録紙１０５に向けて吐出する。次に、電極２１に上記とは逆極性のパルス電圧を印加し、例えば電極２１の表面がマイナスに帯電すると、対応する振動板５の下面はプラス電位に帯電し、振動板５が静電気の吸引作用により電極２１側に吸引されて撓み、吐出中のインクが吐出室６側に吸引されて吐出されるインク滴１０４の量が制御される。そして、電極２１側に吸引された振動板５は穏やかに元の位置に復帰し、この動作によってインク液滴が吐出されることはない。
【００６６】
なお、本実施形態２においては、振動板５を形成する第１の基板１及びノズル孔４を形成する第３の基板３に（１１０）面方位のシリコン基板を使用すると、エッチングによりインクリザーバの壁面を基板表面に対し垂直にできるため、ノズルのピッチ間隔を小さくでき、小型高密度化が可能になる。
【００６７】
実施形態３．
図１５は上述の実施形態のインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置の構成図である。図１５のインクジェット記録装置において、プラテン３００は記録紙１０５を搬送するものであり、インクタンク３０１は内部にインクを貯蔵しており、インク供給チューブ３０６を介してインクジェットヘッド１０にインクを供給する。キャリッジ３０２はインクジェットヘッド１０を記録紙１０５の搬送方向と直交する方向に移動させる。ポンプ３０３は、インクジェットヘッド１０のインク吐出不良時の回復動作を行ったり、インクの詰め替えを行う等の場合、キャップ３０４、廃インク回収チューブ３０８を介して吸引し、排インク溜３０５に回収する機能を果たしている。
【００６８】
図１５のインクジェット記録装置においては、プラテン３００により記録紙１０５を搬送させつつ、キャリッジ３０２を移動させて、記録紙１０５とインクジェットヘッド１０との相対位置を制御しながら、インクジェットヘッド１０によりインク滴１０４を吐出させることにより、記録紙１０５に任意の文字や画像を印刷することができる。
【００６９】
なお、本実施形態においては、インクジェットヘッド１０のみをキャリッジ３０２に配設したものを示したが、これに限定されるものではなく、インクタンク３０１はキャリッジ３０２上に配設されてもよいし、また、インクタンク３０１をヘッドと一体に構成したいわゆるディスポーザブルタイプ（インクタンクのインクが空になった時点でインクジェットヘッドごとに交換するタイプ）に適用しても所望の効果が得られることはいうまでもない。
【００７０】
実施形態４．
本発明の実施形態４として上述の実施形態のインクジェットヘッドを搭載したカラーフィルタの製造装置について説明する。
【００７１】
上述の実施形態のインクジェットヘッドを、カラーフィルタの製造装置に応用する際には、インクジェットヘッドの分解能とカラーフィルタの画素ピッチを合わせるために、インクジェットヘッドをカラーフィルタ基板に対して斜めに配置して、画素ピッチを合わせて用いるが、その点について図１６を参照して説明する。
【００７２】
図１６はインクジェットヘッドによりカラーフィルタの画素を着色している様子を上から見た図であり、インクジェットヘッドについては、ノズル列の位置のみを示している。また、決められたパターンのうち赤に着色されるべき部分を着色しているときの様子を示す。なお、図１６において各画素に描かれているＲ，Ｇ，Ｂの文字はそれぞれの画素が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に着色されることを示している。
【００７３】
ノズル列３１０はインクジェットヘッドに形成されており、ここからインクが吐出されて基板上にインクドットが形成される。カラーフィルタの画素（フィルタエレメント）３１１は基板上にインクドットが形成される部分である。
【００７４】
図１６の例では、カラーフィルタの画素の間隔Ｐ１とインクジェットヘッドのノズル間隔Ｐ２とが一致していないことから、ヘッドを角度θ傾けて、Ｙ方向に３つ毎に並ぶ同じ色の画素の位置と５個毎のノズルから吐出されるインクの位置を一致させ、インクジェットヘッドを図中のＸ方向に相対的に動かしながらインクドットを画素３１１の中に形成することにより、画素内を着色する。これを赤、緑、青それぞれのインクを吐出するインクジェットヘッドで行うことによりカラーフィルタを製造する。このため、この図に示された赤の画素を着色するためのインクジェットヘッドでは右下から数えて２番目、７番目、１２番目のノズルは吐出を行い、ほかのノズルは吐出しない。
【００７５】
なお、この例では、インクジェットヘッドとして、ノズルピッチ３６０ｄｐｉ（７０．５μｍ）の一般的なインクジェット方式のヘッドを用いている。また、カラーフィルタとして、画素間の間隔１００μｍのものを示している。
【００７６】
なお、カラーフィルタをフルカラー表示のための光学要素として用いる場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のフィルタエレメントを１つのユニットとして１つの画素を形成するが、このフィルタエレメントの配列には、例えば図１７（ａ）に示されるトライプ配列、図１７（ｂ）に示されるモザイク配列、図１７（ｃ）に示されるデルタ配列等が知られている。ストライプ配列は、マトリクスの縦列が全て同色になる配色である。モザイク配列は、縦横の直線上に並んだ任意の３つのフィルタエレメントがＲ，Ｇ，Ｂの３色となる配色である。そして、デルタ配列は、フィルタエレメントの配置を段違いにし、任意の隣接する３つのフィルタエレメントがＲ，Ｇ，Ｂの３色となる配色である。
【００７７】
図１８は上述の実施形態のインクジェットヘッドを搭載したカラーフィルタの製造装置の概要を示した図である。演算部４００は描画イメージ（カラーフィルタの画素の配列パターン）４０１及びノズル切り替え信号４０２を生成して出力する。描画イメージ（カラーフィルタの画素の配列パターン）４０１は、基板５００上に形成するべき各インクドットの相対位置関係を示すデータである。ノズル切り替え信号４０２はカラーフィルタの画素の各点と対応するノズルの切り替えを指示する。なお、ノズル群の切り替えの具体的な方法を図１５を用いて説明すると、はじめに右から数えて２、７、１２番目のノズル群を使用しているとすると、その次は３、８、１３番目のノズル群、さらにその次は４、９、１４番目のノズル群と順送りにするのが容易であるが、他の方法によってもかまわない。
【００７８】
また、ノズル群の切り替えは、現在使用しているノズルの寿命がきたときに順次行うものとする。ノズルの寿命は、例えば１つのノズル群の使用時間に基づいて判定され、１つのノズル群の使用時間が所定時間に達した場合に、寿命がきたと判定する。
【００７９】
描画データ生成装置４０３は、ノズル切り替え信号４０２に従って基板上の各画素とノズルの関連付けを行うことにより、各インクドットの基板上の絶対位置のデータである描画データを生成する。この際、ノズルが切り替えられると、それに伴って、切り替え前後のノズルの位置の変化をノズル配置に関する既知のデータから計算し、ノズル切り替え前後の各インクドット形成時のステージ４０８の位置をその分だけ変化させる。
【００８０】
ドライバー４０４は、描画データに従い、インクジェットヘッド４０５、送り装置４０６，４０７を駆動することにより描画データ通りのインクドットを基板５００上に形成する。インクジェットヘッド４０５は、赤色のインクを吐出する赤色ヘッド４０５ａ、緑色のインクを吐出する緑色ヘッド４０５ｂ、青色のインクを吐出する青色ヘッド４０５ｃを備えている。送り装置４０６，４０７は、ドライバー４０４からの信号に応じてステージ４０８の位置をそれぞれＸ方向、Ｙ方向に動かす。ステージ４０８は着色される基板５００を保持する。上記構成により、基板５００上に描画イメージ４０１に応じた描画パターンが生成される。
【００８１】
なお、本実施形態ではノズル切り替えに伴う、ノズル位置のずらし量に相当する基板と描画ヘッドの位置関係の変化をノズルのノズル配置に関する既知のデータから推定しているが、画像処理装置などにより、実際に各ノズルにより形成されるインクドットの位置関係を測定しても良い。
【００８２】
図１９は上述の実施形態４のカラーフィルタ製造装置によりカラーフィルタを製造する過程を工程順に模式的に示した図である。
【００８３】
（ａ）まず、図１９（ａ）に示されるように、マザー基板５１２の表面に透光性のない樹脂材料によって隔壁５０６を矢印Ｂ方向から見て格子状パターンに形成する。格子状パターンの格子穴の部分５０７はフィルタエレメント５０３が形成される領域、すなわちフィルタエレメント領域である。この隔壁５０６によって形成される個々のフィルタエレメント領域５０７の矢印Ｃ方向から見た場合の平面寸法は、例えば３０μｍ×１００μｍ程度に形成される。
【００８４】
隔壁５０６は、フィルタエレメント領域５０７に供給されるフィルタエレメント材料の流動を阻止する機能及びブラックマトリクスの機能を併せて有する。また、隔壁５０６は任意のパターニング手法、例えばフォトリソグラフィー法によって形成され、さらに必要に応じてヒータによって加熱されて焼成される。
【００８５】
（ｂ）隔壁５０６の形成後、図１９（ｂ）に示されるように、フィルタエレメント材料の液滴５０８を各フィルタエレメント領域５０７に供給することにより、各フィルタエレメント領域５０７をフィルタエレメント材料５１３で埋める。図１９（ｂ）において、符号５１３ＲはＲ（赤）の色を有するフィルタエレメント材料を示し、符号５１３ＧはＧ（緑）の色を有するフィルタエレメント材料を示し、そして符号５１３ＢはＢ（青）の色を有するフィルタエレメント材料を示している。
【００８６】
（ｃ）各フィルタエレメント領域５０７に所定量のフィルタエレメント材料が充填されると、ヒータによってマザー基板５１２を例えば７０℃程度に加熱して、フィルタエレメント材料の溶媒を蒸発させる。この蒸発により、図１９（ｃ）に示されるようにフィルタエレメント材料５１３の体積が減少し、平坦化する。体積の減少が激しい場合には、カラーフィルタとして十分な膜厚が得られるまで、フィルタエレメント材料の液滴の供給とその液滴の加熱とを繰り返して実行する。以上の処理により、最終的にフィルタエレメント材料の固形分のみが残留して膜化し、これにより、希望する各色フィルタエレメント５０３が形成される。
【００８７】
（ｄ） 以上によりフィルタエレメント５０３が形成された後、それらのフィラメント５０３を完全に乾燥させるために、所定の温度で所定時間の加熱処理を実行する。その後、例えば、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法、又はインクジェット法等といった適宜の手法を用いて、図１９（ｄ）に示されるように、保護膜５０４を形成する。この保護膜５０４は、フィルタエレメント５０３等の保護及びカラーフィルタ５０１の表面の平坦化のために形成される。
【００８８】
以上のように本実施形態４によれば、インクジェットヘッドによって粘度の高い微量なカラーフィルタ着色料を塗布することができ、カラーフィルタの色むらをなくすことができる。また、工程上、３色の加法原色のカラーフィルタ材料を１度で塗布することもできるし、カラーフィルタ材料を直接フィルタエレメントに吐出するので無駄に消費することもない。このため、歩留まりを低くすることができ、コストパフォーマンスがよいカラーフィルタ製造装置を得ることができる。特に、従来方法よりも格段に低コストで作成できるので、インクジェットヘッドのコストを考えても、コストパフォーマンスがよいカラーフィルタを得ることができる。また、カラーフィルタ材料を無駄にせず環境によい。
【００８９】
実施形態５．
本実施形態５においては、上述の実施形態のインクジェットヘッドを用いたＯＥＬ基板製造装置によりＯＥＬ基板を作成する手順について説明する。この場合のＯＥＬ基板製造装置は、上記の実施形態４で説明したカラーフィルタ製造装置（図１８）の構成をほとんど適用することができるので、その構成の図示は省略するものとする。
【００９０】
図２０は本実施形態５に係るＥＬ装置の製造方法の主要工程及び最終的に得られるＥＬ装置の主要断面構造を示した図である。ＥＬ装置６０１は、図２０（ｄ）に示されるように、透明基板６０４上に画素電極６０２が形成され、各画素電極６０２間にバンク６０５が矢印Ｇ方向から見て格子状に形成され、それらの格子状凹部の中に正孔注入層６２０が形成され、矢印Ｇ方向から見てストライプ配列等といった所定配列となるように、Ｒ色発光層６０３Ｒ、Ｇ色発光層６０３Ｇ及びＢ色発光層６０３Ｂが各格子状凹部の中に形成され、さらにそれらの上に対向電極６１３が形成されている。
【００９１】
上記の画素電極６０２をＴＦＤ（薄膜ダイオード）素子等といった２端子型のアクティブ素子によって駆動する場合には、上記対向電極６１３は矢印Ｇ方向から見てストライプ状に形成される。また、画素電極６０２をＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等といった３端子型のアクティブ素子によって駆動する場合には、上記の対向電極６１３は単一な面電極として形成される。
【００９２】
各画素電極６０２と各対向電極６１３とによって挟まれる領域が１つの絵素ピクセルとなり、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の絵素ピクセルが１つのユニットとなって１つの画素を形成する。各絵素ピクセルを流れる電流を制御することにより、複数の絵素ピクセルのうちの希望するものを選択的に発光させ、これにより矢印Ｈ方向に希望するフルカラー像を表示することができる。
【００９３】
上記のＥＬ装置６０１は例えば次のように製造される。
（ａ）図２０（ａ）に示されるように、透明基板６０４の表面にＴＦＤ素子やＴＦＴ素子等といった能動素子を形成し、さらに画素電極６０２を形成する。形成方法としては、例えば、フォトリソグラフィー法、真空状着法、スパックリング法、パイロゾル法等を用いることができる。画素電極の材料としてはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、酸化スズ、酸化インジウムと酸化亜鉛との複合酸化物等を用いることができる。
【００９４】
次に、隔壁すなわちバンク６０５を周知のパターニング手法、例えばフォトリソグラフィー法を用いて形成し、このバンク６０５によって各透明電極６０２の間を埋める。これにより、コントラストの向上、発光材料の混色の防止、画素と画素との間からの光漏れ等を防止することができる。バンク６０５の材料としては、ＥＬ材料の溶媒に対して耐久性を有するものであれば特に限定されないが、フロロカーボンガスプラズマ処理によりテフロン（登録商標）化できること、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、感光性ポリイミド等といった有機材料が好ましい。
【００９５】
次に、正孔注入層用インクを塗布する直前に、基板６０４に酸素ガスとフロロカーボンガスプラズマの連続プラズマ処理を行う。これにより、ポリイミド表面は撥水化され、ＩＴＯ表面は親水化され、インクジェット液滴を微細にパターニングするための基板側の濡れ性の制御ができる。プラズマを発生する装置としては、真空中でプラズマを発生する装置でも、大気中でプラズマを発生する装置でも同様に用いることができる。
【００９６】
次に、正孔注入層用インクをインクジェットヘッドから吐出し、各画素電極６０２の上にパターニング塗布を行う。その後、大気中、２０℃（ホットプレート上）、１０分の熱処理により、発光層用インクと相溶しない正孔注入層６２０を形成する。膜厚は例えば４０ｎｍ程度である。
【００９７】
（ｂ）次に、図２０（ｂ）に示されるように、各フィルタエレメント領域内の正孔注入層６２０の上にインクジェット手法を用いてＲ発光層用インク及びＧ発光層用インクを塗布する。ここでも、各発光層用インクは、インクジェットヘッドから吐出する、インク組成物の固形分濃度及び吐出量を変えることにより膜厚を変えることが可能である。
【００９８】
発光層用インクの塗布後、真空（１ｔｏｒｒ）中、室温、２０分等という条件で溶媒を除去し（工程Ｐ５８）、続けて窒素雰囲気中、１５０℃、４時間の熱処理により共役化させてＲ色発光層６０３Ｒ及びＧ色発光層６０３Ｇを形成する。膜厚は５０ｎｍ程度である。熱処理により共役化した発光層は溶媒に不溶である。ここで、Ｒ色発光層６０３Ｒには例えばローダミンＢをドープしたＰＰＶ（ポリパラフェニレンビニレン）のキシレン溶液が用いられる。また、Ｇ色発光層６０３Ｇには例えばＭＥＨ・ＰＰＶのキシレン溶液が用いられる。Ｂ色発光層６０３Ｂには例えばクマリンをドープしたＰＰＶのキシレン溶液が用いられる。
【００９９】
なお、発光層を形成する前に正孔注入層６２０に酸素ガスとフロロカーボンガスプラズマの連続プラズマ処理を行っても良い。これにより、正孔注入層６２０上にフッ素化物層が形成され、イオン化ポテンシャルが高くなることにより正孔注入効率が増し、発光効率の高い有機ＥＬ装置を提供できる。
【０１００】
（ｃ）次に、図２０（ｃ）に示されるように、Ｂ色発光層６０３Ｂを各絵素ピクセル内のＲ色発光層６０３Ｒ、Ｇ色発光層６０３Ｇ及び正孔注入層６２０の上に重ねて形成する。これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色を形成するのみならず、Ｒ色発光層６０３Ｒ及びＧ色発光層６０３Ｇとバンク６０５との段差を埋めて平坦化することができる。これにより、上下電極間のショートを確実に防ぐことができる。Ｂ色発光層６０３Ｂの膜厚を調整することで、Ｂ色発光層６０３ＢはＲ色発光層６０３Ｒ及びＧ色発光層６０３Ｇとの積層構造において、電子注入輸送層として作用してＢ色には発光しない。
【０１０１】
以上のようなＢ色発光層６０３Ｂの形成方法としては、例えば湿式法として一般的なスピンコート法を採用することもできるし、あるいは、Ｒ色発光層６０３Ｒ及びＧ色発光層６０３Ｇの形成法と同様のインクジェット法を採用することもできる。
【０１０２】
（ｄ）その後、図２０（ｄ）に示されるように、対向電極６１３を形成することにより、目標とするＥＬ装置６０１を製造する。対向電極６１３はそれが面電極である場合には、例えば、Ｍｇ，Ａｇ，Ａｌ，Ｌｉ等を材料として、蒸着法、スパッタ法等といった成膜法を用いて形成できる。また、対向電極６１３がストライプ状電極である場合には、成膜された電極層をフォトリソグラフィー法等といったパターニング手法を用いて形成できる。
【０１０３】
なお、以上に説明したＥＬ装置の製造方法においては、インクジェットヘッドの制御方法として、図２０における各絵素ピクセル内の正孔注入層６２０及びＲ，Ｇ，Ｂ各色発光層６０３Ｒ，６０３Ｇ，６０３Ｂに、インクジェットヘッドの１回の主走査Ｘによって形成するのではなく、１個の絵素ピクセル内の正孔注入層及び／又は各色発光層を複数のノズルによってｎ回、例えば４回、重ねてインク吐出を受けることにより所定の膜厚を形成するようにしてもよい。このようにすることにより、仮に複数のノズル間においてインク吐出量にバラツキが存在する場合でも、複数の絵素ピクセル間で膜厚にバラツキが生じることを防止でき、それ故、ＥＬ装置の発光面の発光分布特性を平面的に均一にすることができる。このことは、図２０（ｄ）のＥＬ装置６０１において、色むらのない鮮明なカラー表示が得られるということを意味している。
【０１０４】
以上のように、本実施形態のＥＬ装置の製造方法によれば、インクジェットヘッドを用いたインク吐出によってＲ，Ｇ，Ｂの各色絵素ピクセルを形成するので、フォトリソグラフィー法を用いる方法のような複雑な工程を経る必要も無く、また、材料を浪費することも無い。
【０１０５】
また、ＥＬ装置に発光層等を形成する方法として、従来では、例えば金属染料等を発光層に蒸着させる方法が採られているが、インクジェット方式でＯＥＬ基板の製造を行うと、電界発光素子となる高分子有機化合物の塗布とパターニングとが一度で行える。また、目的の位置に直接吐出するので、電界発光素子となる有機化合物を無駄にせず必要最小限の量を吐出するだけで済む。
【０１０６】
また、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色発光層６０３Ｒ，６０３Ｇ，６０３Ｂに用いられる有機化合物及び溶液は各種のものがあるので、特に上記に示したものでなくてもよい。また、中間色を発色するような材料を用いてもよい。但し、それぞれの材料によって重量、粘度等が変わるので、吐出する材料に応じて、インク重量及びインクスピードを調整しておく必要がある。
【０１０７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、吐出室を膨張した後に収縮させて吐出室のインクをノズル孔から吐出させ、その吐出室を収縮させてい段階（途中）において、吐出室の膨張する速度が極めて速いことを利用して、吐出室を再び膨張させることにより後続のインク液を吸引するようにしたので、ノズル孔の断面を大きくして流体抵抗を下げた状態でも、微少量の高粘度のインク滴を十分な吐出速度で吐出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１のインクジェットヘッドの断面側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線矢視図である。
【図４】図１のインクジェットヘッドの駆動回路を示した回路図である。
【図５】図４の制御回路の詳細を示したブロック図である。
【図６】図５の制御回路の出力信号を示したタイミングチャートである。
【図７】吐出信号が入力されたときの図４のアクチュエータの動作及び各トランジスタの動作を示した等価回路図である。
【図８】吐出信号が入力されたときの図４のアクチュエータに印加される駆動電圧波形を示すタイミングチャートである。
【図９】吐出信号が入力されないときの図４のアクチュエータの動作及び各トランジスタの動作を示した等価回路図である。
【図１０】吐出信号が入力されたときの駆動電圧波形と図４のアクチュエータの動作との関係を示した説明図である。
【図１１】比較例として示した、従来の駆動電圧波形とアクチュエータの動作との関係を示した説明図である。
【図１２】本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図１３】図１２のインクジェットヘッドの断面側面図である。
【図１４】図１３のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図１５】本発明の実施形態３に係るインクジェット記録装置の構成図である。
【図１６】インクジェットヘッドによりカラーフィルタの画素を着色している様子を上から見た状態を示した図である。
【図１７】カラーフィルタのフィルタエレメントの配列例を示した説明図である。
【図１８】本発明の実施形態４に係るカラーフィルタの製造装置の概要を示した図である。
【図１９】図１８のカラーフィルタ製造装置によりカラーフィルタを製造する過程を工程順に模式的に示した図である。
【図２０】本発明の実施形態５に係るＥＬ装置の製造方法の主要工程及び最終的に得られるＥＬ装置の主要断面構造を示した図である。
【符号の説明】
１ 第１の基板
２ 第２の基板
３ 第３の基板
４ ノズル孔
５ 振動板
６ 吐出室
７ オリフィス
８ インクリザーバ
９ 振動室
１０ インクジェットヘッド
１５ 凹部
２１ 電極
２３ 端子部
２４ 絶縁膜
２５ 凹部
３１ インク供給口
３２ 接続パイプ
３３ チューブ
１０２ 駆動回路
１０３ インク
１０４，１０６ インク滴
１４０ 制御回路
１５０ アクチュエータ
１６０〜１６３，１６５，１６６ トランジスタ
１６７，１６８，１６９ １７０ 抵抗
１７１ 制限抵抗
１８０〜１８７ ＤＦＦ回路
１９０ ロータリスイッチ
１９１〜１９３ インバータ
１９４，１９５ アンド回路
１９６ オア回路
２０２ 画素電極
３００ プラテン
３０１ インクタンク
３０２ キャリッジ
３０３ ポンプ
３０４ キャップ
３０５ 排インク溜
３０６ インク供給チューブ
３０８ 廃インク回収チューブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動方式として静電気力を利用したインクジェットヘッドの駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、記録時の騒音が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、インクの自由度が高く安価な普通紙を使用できることなど多くの利点を有する。この中でも記録の必要な時にのみインク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマンド方式が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在主流となってきている。
【０００３】
このインク・オン・デマンド方式のインクジェットヘッドには、例えば特公平２−５１７３４号公報に示されるように、駆動手段が圧電素子であるものや、例えば特公昭６１−５９９１１号公報に示されるように、インクを加熱し気泡を発生させることによる圧力でインクを吐出させる方式などがある。
【０００４】
しかしながら、前述の従来のインクジェットヘッドでは以下に述べるような課題があった。
【０００５】
前者の圧電素子を用いる方式においては、圧力室に圧力を生じさせるためのそれぞれの振動板に圧電素子のチップを貼り付ける工程が複雑で、特に最近のインクジェット記録装置による印字には、高速・高印字品質が求められてきており、これを達成するためのマルチノズル化・ノズルの高密度化において、圧電素子を微細に加工し各々の振動板に接着することは極めて煩雑で多大の時間がかかる。また、高密度化においては、圧電素子を幅数１０〜１００数十ミクロンで加工する必要が生じてきているが、従来の機械加工における寸法・形状精度では、印字品質のバラツキが大きくなってしまうという課題があった。
【０００６】
また、後者のインクを加熱する方式においては、駆動手段が薄膜の抵抗加熱体により形成されるため、上記のような課題は存在しないが、駆動手段の急速な加熱・冷却の繰り返しや気泡消滅時の衝撃により、抵抗加熱体がダメージを受けるため、インクジェットヘッドの寿命が短いという課題があった。
【０００７】
これらの課題を解決するものとして、本出願人は、駆動手段に静電気力を利用したインクジェットヘッド記録装置について提案しており（特開平６−７１８８２号公報、特開平１１−２８５２７５号公報等）、この方式は小型高密度・高印字品質及び長寿命であるという利点を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの利点をさらに増強するためには、次のような課題が残されている。
【０００９】
インクジェットヘッドのノズルからインク滴の微少吐出を行うためには、一般に振動板の変位量を小さくして、排除体積を減らした上でノズル断面を絞り、吐出速度を得るが一般的である。しかし、工業用途では粘度の高い溶液を吐出することが求められるため、ノズル断面を絞ると流体抵抗が増して吐出速度が低下するという課題がある。このような課題に対して、従来の圧電素子を用いたインクジェット記録装置では、電圧−変位の関係が線型であるため、振動板変位の正確な制御が可能であり、ノズルメニスカス（ノズルのインク面）をノズル端面から奥に引き込んだ位置から、急に押し出すことにより、断面の大きなノズルでも微少吐出を可能としていたが、静電駆動式インクジェットヘッドでは電圧−変位の関係が非線型であるため微少量の吐出が困難であった。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、静電駆動式インクジェットヘッドにおいて、断面の大きなノズルでも微少吐出を可能にしたインクジェットヘッドの駆動方法を提供することを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るインクジェットヘッドの駆動方法は、複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連通する複数の独立の吐出室と、該吐出室の少なくとも一方の壁に形成された振動板と、駆動電圧の印加によって該振動板を静電気力により変形させる電極とを備えたインクジェットヘッドの駆動方法において、前記駆動電圧波形は、前記振動板を前記電極側に吸引して前記吐出室を膨張させた後に、前記振動板の吸引を解除して前記吐出室の膨張を収縮させて、前記吐出室のインクを前記ノズル孔から吐出させるための主駆動期間と、前記吐出室を収縮させている段階において、前記振動板を前記電極側に吸引して前記吐出室を再び膨張させるための吸引期間と、前記吐出室のインクを前記ノズル孔から吐出させないようにして、前記振動板を元の位置に復帰させて前記吸引期間後の吐出室を収縮させるための復帰期間とを有し、更に、前記駆動電圧波形は、前記主駆動期間と前記吸引期間との間に、印字濃度に応じて設定される、前記電極に電圧を印加しない中立期間を有する。本発明においては、主駆動期間において、振動板を電極側に吸引して吐出室を膨張させた後に、振動板の吸引を解除して吐出室の膨張を収縮させて、吐出室のインクを前記ノズル孔から吐出させる。吸引期間においては、吐出室を収縮させている段階において、振動板を電極側に吸引して吐出室を再び膨張させて吐出されるインク滴を吐出室側に吸引してその量を制御し、復帰期間においては、吐出室のインクをノズル孔から吐出させないようにして、振動板を元の位置に復帰させる。
【００１８】
本発明に係るインクジェットヘッドの駆動方法において、復帰期間の電圧は、その電位変化が吐出室の収縮の変化の度合いが小さくなるように、その電圧の勾配が小さく設定されている。
【００２０】
本発明に係るインクジェットヘッドの駆動方法において、駆動電圧の主駆動期間、中立期間及び吸引期間の少なくとも１つの期間を調整することにより、ノズル孔から吐出されるインク滴の量を調整する。本発明においては、ノズル孔から吐出されるインク滴の量を調整することにより階調表示が可能になっている。
【００２１】
本発明に係るインクジェットヘッドの駆動方法において、主駆動期間の電圧と、吸引期間の電圧及び復帰期間の電圧とは逆極性である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
図１は本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの分解斜視図で、一部断面図で示してある。本実施形態はインク液滴を基板の端部に設けたノズル孔から吐出させるエッジインクジェットタイプの例を示すものである。図２は組み立てられた全体装置の断面側面図、図３は図２のＡ−Ａ線矢視図である。
【００３０】
本実施例のインクジェットヘッド１０は、下記に詳述する構造を持つ３枚の基板１、２、３を重ねて接合した積層構造となっている。
【００３１】
中間の第１の基板１は、シリコン基板であり、複数のノズル孔４を構成するように基板１の表面に一端より平行に等間隔で形成された複数のノズル溝１１と、各々のノズル溝１１に連通し底壁を振動板５とする吐出室（圧力室）６を構成することになる凹部１２と、凹部１２の後部に設けられたオリフィス７を構成することになるインク流入口のための細溝１３と、各々の吐出室６にインクを供給するための共通のインクリザーバ８を構成することになる凹部１４を有する。また、振動板５の下部には後述する電極を装着するため振動室９を構成することになる凹部１５が設けられている。
【００３２】
本実施形態１においては、振動板５とこれに対向して配置される電極２１との対向間隔、すなわちギャップ部１６の長さＧ（図２参照、以下、「ギャップ長」と記す。）が凹部１５の深さと電極の厚さとの差になるように、第１の基板１の下面に形成した振動室用の凹部１５の深さを調整している。ここでは、凹部１５の深さをエッチングにより例えば０．６μｍとしている。なお、ノズル溝１１のピッチは例えば０．７２mmであり、その幅は７０μｍである。
【００３３】
第１の基板１の下面に接合される下側の第２の基板２にはパイレックス（登録商標）ガラス（ホウ珪酸系ガラス）を使用し、この基板２の接合によって振動室９を構成するとともに、振動板５に対応する第２の基板２の各々の位置に振動板形状と類似した形状にＩＴＯを０．１μｍスパッタし、振動板５とほぼ同じ形状にＩＴＯパターンを形成して電極２１としている。電極２１はリード部２２及び端子部２３を備えている。また、電極端子部２３を除きパイレックス（登録商標）スパッタ膜を全面に０．２μｍ被覆して絶縁層２４とし、インクジェットヘッド駆動時の絶縁破壊、ショートを防止するための膜を形成している。また、絶縁層２４は、基板１の表面を熱酸化して形成してもよい。
【００３４】
第１の基板１の上面に接合される上側の第３の基板３には、ガラス基板を用いている。この第３の基板３を第１の基板１の上面に接合することによって、前記ノズル孔４、吐出室６、オリフィス７及びインクリザーバ８がぞれぞれ構成される。また、基板３にはインクリザーバ８に連通するインク供給口３１を設ける。インク供給口３１は接続パイプ３２及びチューブ３３を介して図示しないインクタンクに接続される。
【００３５】
次に、第１の基板１と第２の基板２を温度３００℃、電圧５００Ｖの印加で陽極接合する。なお、陽極接合に際しては、第１の基板（シリコン基板）１及び第２の基板（ホウ珪酸ガラス基板）２を洗浄した後に、アライナー（図示せず）を用いて振動板５と電極２１とを位置合わせし、電極２１等の表面の酸化を防ぐため窒素ガス雰囲気中に置く。そして、まず両基板１、２を加熱するが、第２の基板（ホウ珪酸ガラス基板）２が急激な温度上昇により割れるのを防ぐため、３００℃まで約２０分かけて昇温する。次いで、５００Ｖの電圧を約２０分間印加し、両基板１、２を接合する。接合時、第２の基板（ホウ珪酸ガラス基板）２中のＮａイオンの移動により電流が流れるが、接合完了時には電流値が低下するので接合の目安をつける。接合完了後、両基板１、２の熱伝導率の差による応力割れを防ぐため、約２０分かけて徐冷する。陽極接合後において、振動板５と第２の基板２上の電極２１とのギャップ長Ｇは凹部１５の深さと電極２１の厚さとの差であるから、例えば０．５μｍとなる。また、振動板５と電極２１上の絶縁層２４との空隙間隔Ｇ1 は０．３μｍとなる。
【００３６】
上記のようにインクジェットヘッドを組み立てた後は、第１の基板１と電極２１の端子部２３との間にそれぞれ配線１０１により駆動回路１０２を接続し、後述のインクジェット記録装置（又はカラーフィルタの製造装置、電界発光基板製造装置）を構成する。インク１０３は、図示しないインクタンクよりインク供給口３１を経て第１の基板１の内部に供給され、インクリザーバ８、吐出室６等を満たしている。
【００３７】
上記のように構成されたインクジェットヘッドの動作の概要を説明する（図２参照）。電極２１に駆動回路１０２によりパルス電圧を印加し、例えば電極２１の表面がプラスに帯電すると、対応する振動板５の下面はマイナス電位に帯電する。したがって、振動板５は静電気の吸引作用により電極２１側に撓む。次に、電極２１をＯＦＦにすると振動板５は復元する。このため、吐出室６内の圧力が急激に上昇し、ノズル孔４よりインク滴１０４を記録紙１０５に向けて吐出する。次に、電極２１に上記とは逆極性のパルス電圧を印加し、例えば電極２１の表面がマイナスに帯電すると、対応する振動板５の下面はプラス電位に帯電し、振動板５は静電気の吸引作用により電極２１側に撓み、上記にて吐出中のインク滴１０４の量が制御される。そして、振動板５を緩やかに元の位置に復帰させる。なお、本実施形態の動作の詳細は図４乃至図９に基づいて説明する。
【００３８】
図４は上記の駆動回路１０２の詳細を示したブロック図である。同図において、１４０は制御回路、１５０はアクチュエータであり、このアクチュエータ１５０は図１の振動板５及び電極２１によって構成される。図４においてはｎ個のアクチュエータ１５０（Ｃ１〜Ｃｎ）を駆動する場合の例が示されている。１５１はＶＨ端子、１５２はＧＮＤ端子である。１６０〜１６３、１６５，１６６はトランジスタ、１６７，１６９は放電抵抗、１６８，１７０は充電抵抗、１７１は制限抵抗である。この制限抵抗１７１はその値を大きく設定しており、後述の放電時（図７（ｄ）、図８の区間▲４▼参照）においてその時定数が大になるようにしてある。このトランジスタ１６２，１６３，１６５，１６６及び抵抗１６９，１７０，１７１は各アクチュエータ１５０に対して共通に１組設けられている。特に、本実施形態１においては、トランジスタ１６５と、トランジスタ１６６と制限抵抗１７１との直列回路とが並列に接続されており、アクチュエータ１５０の電荷が放電する際の放電経路が、トランジスタ１６５を経由する場合と、トランジスタ１６６を経由する場合とに切り替えられるように構成されている。また、トランジスタ１６０，１６１、放電抵抗１６７，充電抵抗１６８は電極２１（個別電極）毎に１組設けられている。
【００３９】
図５は図４の制御回路１４０の詳細を示したブロック図である。同図において、１８０乃至１８７はＤ型フリップフロップ回路（以下、ＤＦＦ回路という）であり、その内、ＤＦＦ回路１８０乃至１８６は直列に接続されている。１９０はロータリスイッチであり、ＤＦＦ回路１８２乃至１８６の出力を入力し、その切替状態に応じて何れかの信号を選択して出力する。１９１乃至１９３はインバータ、１９４，１９５はアンド回路、１９６はオア回路である。
【００４０】
図６は制御回路１４０の出力信号の波形を示したタイミングチャートである。ＤＦＦ回路１８０のデータ端子にカウントを開始するためのラッチ信号が入力された後に、１番目のクロック信号がＤＦＦ回路１８０乃至１８７に入力されると、ＤＦＦ回路１８０の出力はＬレベルからＨレベルになる。次に、２番目のクロック信号がＤＦＦ回路１８０乃至１８６に入力されると、ＤＦＦ回路１８０の出力はＨレベルからＬレベルになり、ＤＦＦ回路１８１の出力はＬレベルからＨレベルになる。さらに、３番目のクロック信号がＤＦＦ回路１８０乃至１８６入力されると、ＤＦＦ回路１８１の出力はＨレベルからＬレベルになり、ＤＦＦ回路１８２の出力はＬレベルからＨレベルになる。このようにしてラッチ信号がクロック信号に同期してＤＦＦ回路１８０乃至１８６から順次出力されていくことになる。ここで、ロータリスイッチ１９０を用いてＤＦＦ回路１８２乃至１８６の任意の出力を選択することにより信号Ｐ３，Ｐ４が得られる。即ち、信号Ｐ３，Ｐ４の発生はロータリスイッチ１９０の設定により１クロック毎に遅延させることができる。
【００４１】
また、ロータリスイッチ１９０の出力（Ｐ３，Ｐ４）がＤＦＦ回路１８７に入力された後に、クロック信号がインバータ１９１を介して入力されると、ＤＦＦ回路１８７の出力はＬレベルからＨレベルになり、その信号（信号Ｐ３よりも１／２クロック分だけ遅延した信号となる）は信号Ｐ６として取り出され、また、その信号Ｐ６をインバータ１９２により反転して信号Ｐ５が得られる。
【００４２】
また、吐出信号は、インバータ１９３を介してロータリスイッチ１９０の出力とともにアンド回路１９４に供給され、そこで両信号のアンド論理が求められる。ＤＦＦ回路１８０の出力は吐出信号とともにアンド回路１９５に供給されて、そこで両信号のアンド論理が求められる。アンド回路１９４とアンド回路１９５の出力はオア回路１９６に供給されて、オア回路１９６の出力して信号Ｐ１，Ｐ２が得られる。なお、吐出信号が入力されたタイミングでＤＦＦＦ回路１８０からの出力があるときには、ＤＦＦＦ回路１８０の出力に同期した信号Ｐ１，Ｐ２が得られる。また、吐出信号が入力されない場合には、インバータ１９３、アンド回路１９４、及びオア回路１９６を介して、信号Ｐ６と同期した信号Ｐ１，Ｐ２が得られる。
【００４３】
このようにして、信号Ｐ１乃至Ｐ６が得られて図４のトランジスタ１６０〜１６３、１６５，１６６を駆動することにより、アクチュエータ１５０に駆動電圧が印加される。このときの駆動電圧は後述の図８に示されるようになる。この点についての詳細は更に後述する。なお、図５においては、動作原理を示すために、ＤＦＦ回路１８０〜１８６を単純に直列に接続した例について示したが、実際には必要なカウント回数に応じてＮ進カウンタに置き換えてもよい。また、ここでは、信号Ｐ３が出力されるタイミングを任意に設定できることを示すために、ＤＦＦ回路１８２〜１８６の出力をロータリスイッチ１９０に入力する例について説明したが、その個数は後述の図８の駆動波形の中立期間▲２▼との関係で決められる。また、信号Ｐ１〜Ｐ６のパルス幅についても、図６においてはクロック信号の幅と一致する例について示したが、本発明においてはそれに限定されるものではなく、後述の図８の駆動波形の主駆動期間▲１▼及び吸引区間▲３▼との関係で決められる。
【００４４】
図７は吐出信号が入力された際の図４の１個のアクチュエータ１５０（Ｃ１）の充放電とトランジスタ１６０〜１６３，１６５，１６６の動作に着目した等価回路図であり、図８はそのときのアクチュエータ１５０（Ｃ１）の駆動電圧波形を示したタイミングチャートである。
【００４５】
（ａ）制御回路１４０からの信号Ｐ１，Ｐ２がＨレベル、Ｐ３，Ｐ４がＬレベル、信号Ｐ５がＨレベル、信号Ｐ６がＬベルになると、トランジスタ１６０がオン、トランジスタ１６１がオフ、トランジスタ１６２がオフ、トランジスタ１６３がオン、トランジスタ１６５がオフ、トランジスタ１６６がオンになる。この状態では、トランジスタ１６３−トランジスタ１６６−抵抗１６９−アクチュエータ１５０（Ｃ１）−抵抗１６８−トランジスタ１６０という経路で充電電流が流れて、アクチュエータ１５０（Ｃ１）は充電される。このときのアクチュエータ１５０（Ｃ１）に対する充電時間は、抵抗１６８，１６９の値が小さく設定されているので短く、図８の期間▲１▼示されるように、駆動電圧波形は短時間で立ち上がる。このようにしてアクチュエータ１５０（Ｃ１）が充電され、その静電力により振動板５は電極２１側に吸引される。
【００４６】
（ｂ）次に、制御回路１４０からの信号Ｐ１，Ｐ２がＬレベルになると（但し、Ｐ３，Ｐ４がＬレベル、信号Ｐ５がＨレベル、信号Ｐ６がＬベルのままの状態）になると、トランジスタ１６０がオフ、トランジスタ１６１がオンなり、そして、トランジスタ１６２がオフ、トランジスタ１６３がオン、トランジスタ１６５がオフ、トランジスタ１６６がオンの状態が継続する。この状態では、アクチュエータ１５０（Ｃ１）−抵抗１６９−トランジスタ１６６−トランジスタ１６３−トランジスタ１６１−抵抗１６７−アクチュエータ１５０（Ｃ１）という経路でアクチュエータ１５０（Ｃ１）の充電電荷が放電される。このときのアクチュエータ１５０（Ｃ１）の放電時間は、抵抗１６７，１６９の値を小さく設定してあるので短く、図８の期間▲１▼に示されるように、駆動電圧波形は短時間で立ち下がり、この放電により振動板５は元の位置に復帰しようとし、吐出室６の容積は急激に小さくなり（圧力が高くなる）、吐出室６からインク滴１０４を吐出しようとする。このように、図８の期間▲１▼の駆動波形はインク滴を吐出するように動作するので、この駆動波形を主駆動パルスと称するものとし、その区間を主駆動期間と称するものとする。なお、この後、制御回路１４０からの信号Ｐ３，Ｐ４がＨレベルになるまでは、アクチュエータ１５０（Ｃ１）には電圧が印加されず、図８の期間▲２▼を中立期間と称するものとする。なお、上記の放電経路のトランジスタ１６９には逆方向の電流（コレクタ−エミッタ）が流れることになるが、その電流値は微少であり弊害はない。このことは、後述のトランジスタ１６６においても同様である（図７（ｄ）参照）。
【００４７】
（ｃ）次に、制御回路１４０からの信号Ｐ３，Ｐ４がＨレベルになると（但し、信号Ｐ１，Ｐ２がＬレベル、信号Ｐ５がＨレベル、信号Ｐ６がＬベルのままの状態）になると、トランジスタ１６２がオン、トランジスタ１６３がオフになり、そして、トランジスタ１６０がオフ、トランジスタ１６１がオン、トランジスタ１６５がオフ、トランジスタ１６６がオンの状態が継続する。この状態では、トランジスタ１６１−抵抗１６７−アクチュエータ１５０（Ｃ１）−抵抗１７０−トランジスタ１６２という経路で充電電流が流れて、アクチュエータ１５０（Ｃ１）が充電される（上記（ａ）の場合の逆電位となる）。このときのアクチュエータ１５０（Ｃ１）に対する充電の充電時間は、抵抗１６７，１７０の値が小さいので短く、図８の期間▲３▼に示されるように、駆動電圧波形は短時間で立ち下がる（負電圧側に立ち上がる）。このようにしてアクチュエータ１５０（Ｃ１）が充電され、その静電力により振動板５は電極２１側に吸引され、インク滴の吐出の途中の段階で、吐出室６が再び膨張して吐出しようとしたインクが吸引されるので、吐出されるインク滴の量が制御される。この図８の期間▲３▼を吸引区間と称するものとする。
【００４８】
（ｄ）次に、制御回路１４０からの信号Ｐ３，Ｐ４がＬレベルになり、Ｐ５がＬレベル、Ｐ６がＨレベルになると（但し、信号Ｐ１，Ｐ２がＬレベルのままの状態）になると、トランジスタ１６２がオフ、トランジスタ１６３がオン、トランジスタ１６５がオン、トランジスタ１６６がオフになり、そして、トランジスタ１６０がオフ、トランジスタ１６１がオンの状態を継続する。この状態では、アクチュエータ１５０（Ｃ１）−抵抗１６７−トランジスタ１６１−トランジスタ１６３−トランジスタ１６５−制限抵抗１７１−アクチュエータ１５０（Ｃ１）という経路でアクチュエータ１５０（Ｃ１）の充電電荷が放電される。この放電回路においては、制限抵抗１７１の値を大きく設定してあり、上記の（ｂ）の場合の比べて放電回路の時定数が大きくなるようにしてある。その結果、この放電区間におけるアクチュエータ１５０（Ｃ１）の駆動電圧波形は緩やかな勾配で接地電位に戻り、振動板５も穏やかに変化して元の位置に戻るように動作する。このときの吐出室６の収縮も穏やかになされるのでインク滴が吐出されない。図８のこの区間▲４▼を復帰期間と称するものとする。
【００４９】
図９は図４の１個のアクチュエータＣ１の充放電とトランジスタ１６０乃至１６６の動作に着目した等価回路図である。ここでは吐出信号が供給されておらず、その結果、同図（ａ）及び（ｃ）において充電回路が形成されず、したがって、同図（ｂ）及び（ｄ）において放電回路が形成されても、充放電が行われず、アクチュエータ１５０（Ｃ１）はインク滴の吐出動作をしない。
【００５０】
図１０は図８の駆動波形とインクジェットヘッド（アクチュエータ１５０）の動作との関係を示した説明図である。
【００５１】
（主駆動期間▲１▼）アクチュエータ１５０（Ｃ１）に駆動電圧が印加されて、アクチュエータ１５０（Ｃ１）に充電電流が供給されると、振動板５が静電力により電極２１側に吸引されて吐出室６の容量が大きくなり、吐出室６にインク１０３が吸引される。（図７（ａ）参照）。
【００５２】
（主駆動期間▲１▼，中立期間▲２▼）アクチュエータ１５０（Ｃ１）への充電が終了してその電荷が放電されると、電極２１側に吸引されていた振動板５が急激に元の位置に戻ろうとし、吐出室６の容量が小さくなり（吐出室の圧力が高くなり）、吐出室６のインク１０３はノズル孔４から吐出しようとする。（図７（ｂ）参照）
【００５３】
（吸引期間▲３▼）次に、アクチュエータ１５０（Ｃ１）に上記（ａ）の場合と逆電圧が印加されて、アクチュエータ１５０（Ｃ１）に充電電流が供給されると、振動板５が静電力により電極側に吸振されて吐出室６の容量が大きくなり、上記の区間▲１▼、▲２▼において吐出しようとしていたインク滴の内、先端の主たるインク滴１０４は吐出されるが、それに後続するサテライト１０６（図１１参照）が吐出室６側に吸引される。（図７（ｃ）参照）
【００５４】
（復帰期間▲４▼）次に、アクチュエータ１５０（Ｃ１）への充電が終了してその電荷が放電されると、電極２１側に吸引されていた振動板５が元の位置に復帰しようとするが、その時の放電時定数は上述のように大きく設定してあるので、振動板５は元の位置にゆっくり戻る。このため、吐出室６の容量の変化も穏やかであり、吐出室６のインクがノズル孔４から吐出されることはない。
【００５５】
図１１は比較例にとして示した、従来のアクチュエータ１５０（Ｃ１）の電圧波形とアクチュエータの動作との関係を示した説明図である。同図に示されるように、アクチュエータ１５０には２個目のパルスが印加されていない。したがって、アクチュエータ１５０（Ｃ１）への充電が終了してその電荷が放電されると、電極２１側に吸引されていた振動板５が元の位置に復帰しようとし、吐出室６の容量が急激に小さくなり、吐出室６のインク１０３はノズル孔４から吐出しようとする。このときには、本来の吐出しようとした主たるインク滴１０４の他に、そのインク滴１０４に後続するサテライト１０６がノズル孔４から吐出される。
【００５６】
図９及び図１０の説明から明らかなように、本実施形態１においてはアクチュエータ１５０の駆動電圧波形を図８に示されるような形状にしたことにより、吐出されるインク滴１０４を微少量にすることができるとともにその量を適宜制御することができ、更に、サテライト１０６の発生を防止することを可能にしている。このため、ノズル孔４の断面積を大きくして流体抵抗を下げた状態でも、微少量で十分な吐出速度が得られ、また、階調表示が可能になっている。なお、図８の駆動電圧波形おける主駆動期間▲１▼、中立期間▲２▼、吸引期間▲３▼及び復帰期間▲４▼の各期間の長さ（時間ｔ１乃至ｔ４）は、吐出されるインク滴の量の応じてそれぞれ設定される。
【００５７】
なお、図５の例においては、ロータリスイッチ１９０により、中立期間（時間ｔ２）を設定することとなる遅延時間を切り替える例について説明したが、例えば階調表示をする場合には印字濃度に応じて遅延時間を自動的に切り替える構成する。
【００５８】
実施形態２．
図１２は本発明の実施形態２によるインクジェットヘッドの分解斜視図で、一部断面図で示してある。本実施形態はインク液滴を基板の面部に設けたノズル孔から吐出させるフェイスインクジェットタイプの例を示すものである。図１３は組み立てられた全体装置の断面側面図、図１４は図２のＢ−Ｂ線矢視図である。なお、以降においては、実施形態１と同一または相当する部分及び部材は同一符号を用いて示し、説明は省略する。
【００５９】
本実施形態のインクジェットヘッド１０は、第３の基板３の面に穿孔したノズル孔４よりインク液滴を吐出させるようにしたものである。
【００６０】
本実施形態２における第１の基板１は、例えば厚さ３８０μｍの結晶面方位（１１０）のシリコン基板であり、吐出室６を構成する凹部１２の底壁を例えば厚さ３μｍの振動板５としている。また、この振動板５の下部には実施形態１のような振動室用の凹部は形成されておらず、振動板５の下面は鏡面研磨による平滑面となっている。
【００６１】
第１の基板１の下面に接合される第２の基板２は、実施形態１と同様にパイレックス（登録商標）ガラスを使用し、この基板２に電極２１を装着するための凹部２５を例えば０．５μｍエッチングすることにより上述のようなギャップ長Ｇを形成している。この凹部２５はその内部に電極２１、リード部２２及び端子部２３を装着できるように電極部形状に類似したやや大きめの形状にパターン形成している。電極２１は凹部２５内にＩＴＯを０．１μｍスパッタし、ＩＴＯパターンを形成することで作製し、さらに端子部２３にのみボンディングのための金をスパッタしている。さらに、電極端子部２３を除きパイレックス（登録商標）スパッタ膜を全面に０．１μｍ被覆して絶縁層２４としている。なお、図６では絶縁層２４が平坦に描かれているが、実際には凹部２５上の部分が凹んだ状態になっているものである。したがって、本実施形態におけるギャップ長Ｇは陽極接合後０．４μｍ，空隙間隔Ｇ1 は０．３μｍとなっている。
【００６２】
また、第１の基板１の上面に接合される第３の基板３には、例えば厚さ１００μｍの結晶面方位（１１０）のシリコン基板を用い、基板３の面部に、吐出室用の凹部１２と連通するようにそれぞれノズル孔４を設け、また、インクリザーバ用の凹部１４と連通するようにインク供給口３１を設ける。
【００６３】
次に、第１の基板１と第２の基板２とを、上述の実施形態１と同様に、温度３００℃、電圧５００Ｖの印加で陽極接合し、また、第１の基板１と第３の基板３を接合し、図１３のようにインクジェットヘッドを組み立てる。陽極接合後において、振動板５と第２の基板２上の電極２１とのギャップ長Ｇは凹部１５の深さと電極２１の厚さとの差であるから、例えば０．５μｍとなる。また、振動板５と電極２１上の絶縁層２４との空隙間隔Ｇ1は０．３μｍとなる。
【００６４】
上記のようにインクジェットヘッドを組み立てた後は、基板１と電極２１の端子部２３間にそれぞれ配線１０１により駆動回路１０２を接続し、後述のインクジェット記録装置（又はカラーフィルタの製造装置、電界発光基板製造装置）を構成する。インク１０３は、図示しないインクタンクよりインク供給口３１を経て基板１の内部に供給され、インクリザーバ８、吐出室６等を満たしている。なお、この駆動回路１０２の構成は上述の実施形態１と同じである。
【００６５】
上記のように構成されたインクジェットヘッドの動作を説明する（図１２参照）。この動作は上述の実施形態１の動作と基本的には同じであり（図４乃至図９参照）。電極２１に駆動回路１０２によりパルス電圧を印加し、例えば電極２１の表面がプラスに帯電すると、対応する振動板５の下面はマイナス電位に帯電する。したがって、振動板５は静電気の吸引作用により電極２１側に撓む。次に、電極２１をＯＦＦにすると振動板５は復元する。このため、吐出室６内の圧力が急激に上昇し、ノズル孔４よりインク滴１０４を記録紙１０５に向けて吐出する。次に、電極２１に上記とは逆極性のパルス電圧を印加し、例えば電極２１の表面がマイナスに帯電すると、対応する振動板５の下面はプラス電位に帯電し、振動板５が静電気の吸引作用により電極２１側に吸引されて撓み、吐出中のインクが吐出室６側に吸引されて吐出されるインク滴１０４の量が制御される。そして、電極２１側に吸引された振動板５は穏やかに元の位置に復帰し、この動作によってインク液滴が吐出されることはない。
【００６６】
なお、本実施形態２においては、振動板５を形成する第１の基板１及びノズル孔４を形成する第３の基板３に（１１０）面方位のシリコン基板を使用すると、エッチングによりインクリザーバの壁面を基板表面に対し垂直にできるため、ノズルのピッチ間隔を小さくでき、小型高密度化が可能になる。
【００６７】
実施形態３．
図１５は上述の実施形態のインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置の構成図である。図１５のインクジェット記録装置において、プラテン３００は記録紙１０５を搬送するものであり、インクタンク３０１は内部にインクを貯蔵しており、インク供給チューブ３０６を介してインクジェットヘッド１０にインクを供給する。キャリッジ３０２はインクジェットヘッド１０を記録紙１０５の搬送方向と直交する方向に移動させる。ポンプ３０３は、インクジェットヘッド１０のインク吐出不良時の回復動作を行ったり、インクの詰め替えを行う等の場合、キャップ３０４、廃インク回収チューブ３０８を介して吸引し、排インク溜３０５に回収する機能を果たしている。
【００６８】
図１５のインクジェット記録装置においては、プラテン３００により記録紙１０５を搬送させつつ、キャリッジ３０２を移動させて、記録紙１０５とインクジェットヘッド１０との相対位置を制御しながら、インクジェットヘッド１０によりインク滴１０４を吐出させることにより、記録紙１０５に任意の文字や画像を印刷することができる。
【００６９】
なお、本実施形態においては、インクジェットヘッド１０のみをキャリッジ３０２に配設したものを示したが、これに限定されるものではなく、インクタンク３０１はキャリッジ３０２上に配設されてもよいし、また、インクタンク３０１をヘッドと一体に構成したいわゆるディスポーザブルタイプ（インクタンクのインクが空になった時点でインクジェットヘッドごとに交換するタイプ）に適用しても所望の効果が得られることはいうまでもない。
【００７０】
実施形態４．
本発明の実施形態４として上述の実施形態のインクジェットヘッドを搭載したカラーフィルタの製造装置について説明する。
【００７１】
上述の実施形態のインクジェットヘッドを、カラーフィルタの製造装置に応用する際には、インクジェットヘッドの分解能とカラーフィルタの画素ピッチを合わせるために、インクジェットヘッドをカラーフィルタ基板に対して斜めに配置して、画素ピッチを合わせて用いるが、その点について図１６を参照して説明する。
【００７２】
図１６はインクジェットヘッドによりカラーフィルタの画素を着色している様子を上から見た図であり、インクジェットヘッドについては、ノズル列の位置のみを示している。また、決められたパターンのうち赤に着色されるべき部分を着色しているときの様子を示す。なお、図１６において各画素に描かれているＲ，Ｇ，Ｂの文字はそれぞれの画素が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に着色されることを示している。
【００７３】
ノズル列３１０はインクジェットヘッドに形成されており、ここからインクが吐出されて基板上にインクドットが形成される。カラーフィルタの画素（フィルタエレメント）３１１は基板上にインクドットが形成される部分である。
【００７４】
図１６の例では、カラーフィルタの画素の間隔Ｐ１とインクジェットヘッドのノズル間隔Ｐ２とが一致していないことから、ヘッドを角度θ傾けて、Ｙ方向に３つ毎に並ぶ同じ色の画素の位置と５個毎のノズルから吐出されるインクの位置を一致させ、インクジェットヘッドを図中のＸ方向に相対的に動かしながらインクドットを画素３１１の中に形成することにより、画素内を着色する。これを赤、緑、青それぞれのインクを吐出するインクジェットヘッドで行うことによりカラーフィルタを製造する。このため、この図に示された赤の画素を着色するためのインクジェットヘッドでは右下から数えて２番目、７番目、１２番目のノズルは吐出を行い、ほかのノズルは吐出しない。
【００７５】
なお、この例では、インクジェットヘッドとして、ノズルピッチ３６０ｄｐｉ（７０．５μｍ）の一般的なインクジェット方式のヘッドを用いている。また、カラーフィルタとして、画素間の間隔１００μｍのものを示している。
【００７６】
なお、カラーフィルタをフルカラー表示のための光学要素として用いる場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のフィルタエレメントを１つのユニットとして１つの画素を形成するが、このフィルタエレメントの配列には、例えば図１７（ａ）に示されるトライプ配列、図１７（ｂ）に示されるモザイク配列、図１７（ｃ）に示されるデルタ配列等が知られている。ストライプ配列は、マトリクスの縦列が全て同色になる配色である。モザイク配列は、縦横の直線上に並んだ任意の３つのフィルタエレメントがＲ，Ｇ，Ｂの３色となる配色である。そして、デルタ配列は、フィルタエレメントの配置を段違いにし、任意の隣接する３つのフィルタエレメントがＲ，Ｇ，Ｂの３色となる配色である。
【００７７】
図１８は上述の実施形態のインクジェットヘッドを搭載したカラーフィルタの製造装置の概要を示した図である。演算部４００は描画イメージ（カラーフィルタの画素の配列パターン）４０１及びノズル切り替え信号４０２を生成して出力する。描画イメージ（カラーフィルタの画素の配列パターン）４０１は、基板５００上に形成するべき各インクドットの相対位置関係を示すデータである。ノズル切り替え信号４０２はカラーフィルタの画素の各点と対応するノズルの切り替えを指示する。なお、ノズル群の切り替えの具体的な方法を図１５を用いて説明すると、はじめに右から数えて２、７、１２番目のノズル群を使用しているとすると、その次は３、８、１３番目のノズル群、さらにその次は４、９、１４番目のノズル群と順送りにするのが容易であるが、他の方法によってもかまわない。
【００７８】
また、ノズル群の切り替えは、現在使用しているノズルの寿命がきたときに順次行うものとする。ノズルの寿命は、例えば１つのノズル群の使用時間に基づいて判定され、１つのノズル群の使用時間が所定時間に達した場合に、寿命がきたと判定する。
【００７９】
描画データ生成装置４０３は、ノズル切り替え信号４０２に従って基板上の各画素とノズルの関連付けを行うことにより、各インクドットの基板上の絶対位置のデータである描画データを生成する。この際、ノズルが切り替えられると、それに伴って、切り替え前後のノズルの位置の変化をノズル配置に関する既知のデータから計算し、ノズル切り替え前後の各インクドット形成時のステージ４０８の位置をその分だけ変化させる。
【００８０】
ドライバー４０４は、描画データに従い、インクジェットヘッド４０５、送り装置４０６，４０７を駆動することにより描画データ通りのインクドットを基板５００上に形成する。インクジェットヘッド４０５は、赤色のインクを吐出する赤色ヘッド４０５ａ、緑色のインクを吐出する緑色ヘッド４０５ｂ、青色のインクを吐出する青色ヘッド４０５ｃを備えている。送り装置４０６，４０７は、ドライバー４０４からの信号に応じてステージ４０８の位置をそれぞれＸ方向、Ｙ方向に動かす。ステージ４０８は着色される基板５００を保持する。上記構成により、基板５００上に描画イメージ４０１に応じた描画パターンが生成される。
【００８１】
なお、本実施形態ではノズル切り替えに伴う、ノズル位置のずらし量に相当する基板と描画ヘッドの位置関係の変化をノズルのノズル配置に関する既知のデータから推定しているが、画像処理装置などにより、実際に各ノズルにより形成されるインクドットの位置関係を測定しても良い。
【００８２】
図１９は上述の実施形態４のカラーフィルタ製造装置によりカラーフィルタを製造する過程を工程順に模式的に示した図である。
【００８３】
（ａ）まず、図１９（ａ）に示されるように、マザー基板５１２の表面に透光性のない樹脂材料によって隔壁５０６を矢印Ｂ方向から見て格子状パターンに形成する。格子状パターンの格子穴の部分５０７はフィルタエレメント５０３が形成される領域、すなわちフィルタエレメント領域である。この隔壁５０６によって形成される個々のフィルタエレメント領域５０７の矢印Ｃ方向から見た場合の平面寸法は、例えば３０μｍ×１００μｍ程度に形成される。
【００８４】
隔壁５０６は、フィルタエレメント領域５０７に供給されるフィルタエレメント材料の流動を阻止する機能及びブラックマトリクスの機能を併せて有する。また、隔壁５０６は任意のパターニング手法、例えばフォトリソグラフィー法によって形成され、さらに必要に応じてヒータによって加熱されて焼成される。
【００８５】
（ｂ）隔壁５０６の形成後、図１９（ｂ）に示されるように、フィルタエレメント材料の液滴５０８を各フィルタエレメント領域５０７に供給することにより、各フィルタエレメント領域５０７をフィルタエレメント材料５１３で埋める。図１９（ｂ）において、符号５１３ＲはＲ（赤）の色を有するフィルタエレメント材料を示し、符号５１３ＧはＧ（緑）の色を有するフィルタエレメント材料を示し、そして符号５１３ＢはＢ（青）の色を有するフィルタエレメント材料を示している。
【００８６】
（ｃ）各フィルタエレメント領域５０７に所定量のフィルタエレメント材料が充填されると、ヒータによってマザー基板５１２を例えば７０℃程度に加熱して、フィルタエレメント材料の溶媒を蒸発させる。この蒸発により、図１９（ｃ）に示されるようにフィルタエレメント材料５１３の体積が減少し、平坦化する。体積の減少が激しい場合には、カラーフィルタとして十分な膜厚が得られるまで、フィルタエレメント材料の液滴の供給とその液滴の加熱とを繰り返して実行する。以上の処理により、最終的にフィルタエレメント材料の固形分のみが残留して膜化し、これにより、希望する各色フィルタエレメント５０３が形成される。
【００８７】
（ｄ） 以上によりフィルタエレメント５０３が形成された後、それらのフィラメント５０３を完全に乾燥させるために、所定の温度で所定時間の加熱処理を実行する。その後、例えば、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法、又はインクジェット法等といった適宜の手法を用いて、図１９（ｄ）に示されるように、保護膜５０４を形成する。この保護膜５０４は、フィルタエレメント５０３等の保護及びカラーフィルタ５０１の表面の平坦化のために形成される。
【００８８】
以上のように本実施形態４によれば、インクジェットヘッドによって粘度の高い微量なカラーフィルタ着色料を塗布することができ、カラーフィルタの色むらをなくすことができる。また、工程上、３色の加法原色のカラーフィルタ材料を１度で塗布することもできるし、カラーフィルタ材料を直接フィルタエレメントに吐出するので無駄に消費することもない。このため、歩留まりを低くすることができ、コストパフォーマンスがよいカラーフィルタ製造装置を得ることができる。特に、従来方法よりも格段に低コストで作成できるので、インクジェットヘッドのコストを考えても、コストパフォーマンスがよいカラーフィルタを得ることができる。また、カラーフィルタ材料を無駄にせず環境によい。
【００８９】
実施形態５．
本実施形態５においては、上述の実施形態のインクジェットヘッドを用いたＯＥＬ基板製造装置によりＯＥＬ基板を作成する手順について説明する。この場合のＯＥＬ基板製造装置は、上記の実施形態４で説明したカラーフィルタ製造装置（図１８）の構成をほとんど適用することができるので、その構成の図示は省略するものとする。
【００９０】
図２０は本実施形態５に係るＥＬ装置の製造方法の主要工程及び最終的に得られるＥＬ装置の主要断面構造を示した図である。ＥＬ装置６０１は、図２０（ｄ）に示されるように、透明基板６０４上に画素電極６０２が形成され、各画素電極６０２間にバンク６０５が矢印Ｇ方向から見て格子状に形成され、それらの格子状凹部の中に正孔注入層６２０が形成され、矢印Ｇ方向から見てストライプ配列等といった所定配列となるように、Ｒ色発光層６０３Ｒ、Ｇ色発光層６０３Ｇ及びＢ色発光層６０３Ｂが各格子状凹部の中に形成され、さらにそれらの上に対向電極６１３が形成されている。
【００９１】
上記の画素電極６０２をＴＦＤ（薄膜ダイオード）素子等といった２端子型のアクティブ素子によって駆動する場合には、上記対向電極６１３は矢印Ｇ方向から見てストライプ状に形成される。また、画素電極６０２をＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等といった３端子型のアクティブ素子によって駆動する場合には、上記の対向電極６１３は単一な面電極として形成される。
【００９２】
各画素電極６０２と各対向電極６１３とによって挟まれる領域が１つの絵素ピクセルとなり、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の絵素ピクセルが１つのユニットとなって１つの画素を形成する。各絵素ピクセルを流れる電流を制御することにより、複数の絵素ピクセルのうちの希望するものを選択的に発光させ、これにより矢印Ｈ方向に希望するフルカラー像を表示することができる。
【００９３】
上記のＥＬ装置６０１は例えば次のように製造される。
（ａ）図２０（ａ）に示されるように、透明基板６０４の表面にＴＦＤ素子やＴＦＴ素子等といった能動素子を形成し、さらに画素電極６０２を形成する。形成方法としては、例えば、フォトリソグラフィー法、真空状着法、スパックリング法、パイロゾル法等を用いることができる。画素電極の材料としてはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、酸化スズ、酸化インジウムと酸化亜鉛との複合酸化物等を用いることができる。
【００９４】
次に、隔壁すなわちバンク６０５を周知のパターニング手法、例えばフォトリソグラフィー法を用いて形成し、このバンク６０５によって各透明電極６０２の間を埋める。これにより、コントラストの向上、発光材料の混色の防止、画素と画素との間からの光漏れ等を防止することができる。バンク６０５の材料としては、ＥＬ材料の溶媒に対して耐久性を有するものであれば特に限定されないが、フロロカーボンガスプラズマ処理によりテフロン（登録商標）化できること、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、感光性ポリイミド等といった有機材料が好ましい。
【００９５】
次に、正孔注入層用インクを塗布する直前に、基板６０４に酸素ガスとフロロカーボンガスプラズマの連続プラズマ処理を行う。これにより、ポリイミド表面は撥水化され、ＩＴＯ表面は親水化され、インクジェット液滴を微細にパターニングするための基板側の濡れ性の制御ができる。プラズマを発生する装置としては、真空中でプラズマを発生する装置でも、大気中でプラズマを発生する装置でも同様に用いることができる。
【００９６】
次に、正孔注入層用インクをインクジェットヘッドから吐出し、各画素電極６０２の上にパターニング塗布を行う。その後、大気中、２０℃（ホットプレート上）、１０分の熱処理により、発光層用インクと相溶しない正孔注入層６２０を形成する。膜厚は例えば４０ｎｍ程度である。
【００９７】
（ｂ）次に、図２０（ｂ）に示されるように、各フィルタエレメント領域内の正孔注入層６２０の上にインクジェット手法を用いてＲ発光層用インク及びＧ発光層用インクを塗布する。ここでも、各発光層用インクは、インクジェットヘッドから吐出する、インク組成物の固形分濃度及び吐出量を変えることにより膜厚を変えることが可能である。
【００９８】
発光層用インクの塗布後、真空（１ｔｏｒｒ）中、室温、２０分等という条件で溶媒を除去し（工程Ｐ５８）、続けて窒素雰囲気中、１５０℃、４時間の熱処理により共役化させてＲ色発光層６０３Ｒ及びＧ色発光層６０３Ｇを形成する。膜厚は５０ｎｍ程度である。熱処理により共役化した発光層は溶媒に不溶である。ここで、Ｒ色発光層６０３Ｒには例えばローダミンＢをドープしたＰＰＶ（ポリパラフェニレンビニレン）のキシレン溶液が用いられる。また、Ｇ色発光層６０３Ｇには例えばＭＥＨ・ＰＰＶのキシレン溶液が用いられる。Ｂ色発光層６０３Ｂには例えばクマリンをドープしたＰＰＶのキシレン溶液が用いられる。
【００９９】
なお、発光層を形成する前に正孔注入層６２０に酸素ガスとフロロカーボンガスプラズマの連続プラズマ処理を行っても良い。これにより、正孔注入層６２０上にフッ素化物層が形成され、イオン化ポテンシャルが高くなることにより正孔注入効率が増し、発光効率の高い有機ＥＬ装置を提供できる。
【０１００】
（ｃ）次に、図２０（ｃ）に示されるように、Ｂ色発光層６０３Ｂを各絵素ピクセル内のＲ色発光層６０３Ｒ、Ｇ色発光層６０３Ｇ及び正孔注入層６２０の上に重ねて形成する。これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色を形成するのみならず、Ｒ色発光層６０３Ｒ及びＧ色発光層６０３Ｇとバンク６０５との段差を埋めて平坦化することができる。これにより、上下電極間のショートを確実に防ぐことができる。Ｂ色発光層６０３Ｂの膜厚を調整することで、Ｂ色発光層６０３ＢはＲ色発光層６０３Ｒ及びＧ色発光層６０３Ｇとの積層構造において、電子注入輸送層として作用してＢ色には発光しない。
【０１０１】
以上のようなＢ色発光層６０３Ｂの形成方法としては、例えば湿式法として一般的なスピンコート法を採用することもできるし、あるいは、Ｒ色発光層６０３Ｒ及びＧ色発光層６０３Ｇの形成法と同様のインクジェット法を採用することもできる。
【０１０２】
（ｄ）その後、図２０（ｄ）に示されるように、対向電極６１３を形成することにより、目標とするＥＬ装置６０１を製造する。対向電極６１３はそれが面電極である場合には、例えば、Ｍｇ，Ａｇ，Ａｌ，Ｌｉ等を材料として、蒸着法、スパッタ法等といった成膜法を用いて形成できる。また、対向電極６１３がストライプ状電極である場合には、成膜された電極層をフォトリソグラフィー法等といったパターニング手法を用いて形成できる。
【０１０３】
なお、以上に説明したＥＬ装置の製造方法においては、インクジェットヘッドの制御方法として、図２０における各絵素ピクセル内の正孔注入層６２０及びＲ，Ｇ，Ｂ各色発光層６０３Ｒ，６０３Ｇ，６０３Ｂに、インクジェットヘッドの１回の主走査Ｘによって形成するのではなく、１個の絵素ピクセル内の正孔注入層及び／又は各色発光層を複数のノズルによってｎ回、例えば４回、重ねてインク吐出を受けることにより所定の膜厚を形成するようにしてもよい。このようにすることにより、仮に複数のノズル間においてインク吐出量にバラツキが存在する場合でも、複数の絵素ピクセル間で膜厚にバラツキが生じることを防止でき、それ故、ＥＬ装置の発光面の発光分布特性を平面的に均一にすることができる。このことは、図２０（ｄ）のＥＬ装置６０１において、色むらのない鮮明なカラー表示が得られるということを意味している。
【０１０４】
以上のように、本実施形態のＥＬ装置の製造方法によれば、インクジェットヘッドを用いたインク吐出によってＲ，Ｇ，Ｂの各色絵素ピクセルを形成するので、フォトリソグラフィー法を用いる方法のような複雑な工程を経る必要も無く、また、材料を浪費することも無い。
【０１０５】
また、ＥＬ装置に発光層等を形成する方法として、従来では、例えば金属染料等を発光層に蒸着させる方法が採られているが、インクジェット方式でＯＥＬ基板の製造を行うと、電界発光素子となる高分子有機化合物の塗布とパターニングとが一度で行える。また、目的の位置に直接吐出するので、電界発光素子となる有機化合物を無駄にせず必要最小限の量を吐出するだけで済む。
【０１０６】
また、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色発光層６０３Ｒ，６０３Ｇ，６０３Ｂに用いられる有機化合物及び溶液は各種のものがあるので、特に上記に示したものでなくてもよい。また、中間色を発色するような材料を用いてもよい。但し、それぞれの材料によって重量、粘度等が変わるので、吐出する材料に応じて、インク重量及びインクスピードを調整しておく必要がある。
【０１０７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、吐出室を膨張した後に収縮させて吐出室のインクをノズル孔から吐出させ、その吐出室を収縮させてい段階（途中）において、吐出室の膨張する速度が極めて速いことを利用して、吐出室を再び膨張させることにより後続のインク液を吸引するようにしたので、ノズル孔の断面を大きくして流体抵抗を下げた状態でも、微少量の高粘度のインク滴を十分な吐出速度で吐出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１のインクジェットヘッドの断面側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線矢視図である。
【図４】図１のインクジェットヘッドの駆動回路を示した回路図である。
【図５】図４の制御回路の詳細を示したブロック図である。
【図６】図５の制御回路の出力信号を示したタイミングチャートである。
【図７】吐出信号が入力されたときの図４のアクチュエータの動作及び各トランジスタの動作を示した等価回路図である。
【図８】吐出信号が入力されたときの図４のアクチュエータに印加される駆動電圧波形を示すタイミングチャートである。
【図９】吐出信号が入力されないときの図４のアクチュエータの動作及び各トランジスタの動作を示した等価回路図である。
【図１０】吐出信号が入力されたときの駆動電圧波形と図４のアクチュエータの動作との関係を示した説明図である。
【図１１】比較例として示した、従来の駆動電圧波形とアクチュエータの動作との関係を示した説明図である。
【図１２】本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図１３】図１２のインクジェットヘッドの断面側面図である。
【図１４】図１３のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図１５】本発明の実施形態３に係るインクジェット記録装置の構成図である。
【図１６】インクジェットヘッドによりカラーフィルタの画素を着色している様子を上から見た状態を示した図である。
【図１７】カラーフィルタのフィルタエレメントの配列例を示した説明図である。
【図１８】本発明の実施形態４に係るカラーフィルタの製造装置の概要を示した図である。
【図１９】図１８のカラーフィルタ製造装置によりカラーフィルタを製造する過程を工程順に模式的に示した図である。
【図２０】本発明の実施形態５に係るＥＬ装置の製造方法の主要工程及び最終的に得られるＥＬ装置の主要断面構造を示した図である。
【符号の説明】
１ 第１の基板
２ 第２の基板
３ 第３の基板
４ ノズル孔
５ 振動板
６ 吐出室
７ オリフィス
８ インクリザーバ
９ 振動室
１０ インクジェットヘッド
１５ 凹部
２１ 電極
２３ 端子部
２４ 絶縁膜
２５ 凹部
３１ インク供給口
３２ 接続パイプ
３３ チューブ
１０２ 駆動回路
１０３ インク
１０４，１０６ インク滴
１４０ 制御回路
１５０ アクチュエータ
１６０〜１６３，１６５，１６６ トランジスタ
１６７，１６８，１６９ １７０ 抵抗
１７１ 制限抵抗
１８０〜１８７ ＤＦＦ回路
１９０ ロータリスイッチ
１９１〜１９３ インバータ
１９４，１９５ アンド回路
１９６ オア回路
２０２ 画素電極
３００ プラテン
３０１ インクタンク
３０２ キャリッジ
３０３ ポンプ
３０４ キャップ
３０５ 排インク溜
３０６ インク供給チューブ
３０８ 廃インク回収チューブ
Claims (4)
- 複数のノズル孔と、該ノズル孔の各々に連通する複数の独立の吐出室と、該吐出室の少なくとも一方の壁に形成された振動板と、駆動電圧の印加によって該振動板を静電気力により変形させる電極とを備えたインクジェットヘッドの駆動方法において、
前記駆動電圧波形は、
前記振動板を前記電極側に吸引して前記吐出室を膨張させた後に、前記振動板の吸引を解除して前記吐出室の膨張を収縮させて、前記吐出室のインクを前記ノズル孔から吐出させるための主駆動期間と、
前記吐出室を収縮させている段階において、前記振動板を前記電極側に吸引して前記吐出室を再び膨張させるための吸引期間と、
前記吐出室のインクを前記ノズル孔から吐出させないようにして、前記振動板を元の位置に復帰させて前記吸引期間後の吐出室を収縮させるための復帰期間と
を有し、更に、
前記駆動電圧波形は、前記主駆動期間と前記吸引期間との間に、印字濃度に応じて設定される、前記電極に電圧を印加しない中立期間を有することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。 - 前記復帰期間の電圧は、その電位変化が前記吐出室の収縮の変化の度合いが小さくなるように、その電圧の勾配が小さく設定されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
- 前記駆動電圧の前記主駆動期間、前記中立期間及び前記吸引期間の少なくとも１つの期間を調整することにより、前記ノズル孔から吐出されるインク滴の量を調整することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
- 前記主駆動期間の電圧と、前記吸引期間の電圧及び前記復帰期間の電圧とは逆極性であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
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| JP2003136712A (ja) | 2003-05-14 |
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