JP2011126266A - 液体吐出ヘッドの駆動方法および液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体吐出ヘッドから高粘度インクを吐出させるとともに駆動周波数を高くする。
【解決手段】複数の吐出口２、各吐出口２と連通する複数の流路３、各流路３に設けられた第一のアクチュエータ５、各流路３の第一のアクチュエータ５より吐出口２から離れた位置に設けられた第二のアクチュエータ６および各流路３が連通する共通液室４を備えた液体吐出ヘッドの駆動方法であって、次の工程を含む。第一のアクチュエータ５による流路収縮させた後に流路３を膨張させて、吐出口２から液体を吐出させる工程。第二のアクチュエータ６の近傍で生じている共通液室４から吐出口２へ向かう液体の流動が消失する前に、第二のアクチュエータ６による流路収縮を開始して、吐出口２よりも内側に位置する液体のメニスカスを吐出口２の外側に突き出させる工程。液体のメニスカスが吐出口２の外側に突き出た状態で、第二のアクチュエータ６による流路膨張を開始する工程。
【選択図】図２

Description

本発明の一つは、アクチュエータを液体吐出エネルギーの発生源とする液体吐出ヘッドの駆動方法に関する。本発明の他の一つは、アクチュエータを液体吐出エネルギーの発生源とする液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置に関する。本発明は、紙、布、革、不織布等に文字や画像などを印刷する印刷装置や、基板、板材、固体物等に液体を付着させるパターニング装置や塗装装置等に適用可能である。

インクジェット記録装置に代表される液体吐出装置に搭載される液体吐出ヘッドついては種々の提案がなされている。その中でも、アクチュエータを液体吐出エネルギーの発生源とする液体吐出ヘッドは、吐出させる液体（インク）の種類を選ばないというメリットを有している。

近年、液体吐出ヘッドから吐出されるインクに含まれている水分による被記録媒体の変形（カールやコックリングなど）を低減するために、インクの水分量を減らした高粘度インクの使用が検討されている。

一方、液体吐出エネルギーの発生源として用いられるアクチュエータの代表例であるピエゾヘッドの使用方法には「引き打ち」と「押し打ち」がある。前者は、個別液室を膨張させてから収縮させる吐出方法であり、後者は、個別液室を収縮させてから膨張させる吐出方法である。

高粘度インクを吐出させる場合、吐出エネルギーの損失低減の観点から「押し打ち」が好適である。

押し打ち方式を採用しながら、第２の圧電素子を設けることによりリフィル性を向上させるとともに吐出効率を向上させ、高粘度インクの高周波吐出を可能とすることを目的とする技術が特許文献１に開示されている。

また、押し打ち方式を採用しながら、第２の圧電素子を設けることによりリフィルに要する時間の短縮を図ることを目的とする技術が特許文献２に開示されている。

特開２００８−１５５５３７号公報 特開２００１−２５３０７１号公報

しかし、特許文献１の記載内容を詳細に検討すると、リフィル性が向上するか否か不明な点が多い。すなわち、特許文献１に開示されている技術では、まず、第１の圧電素子に印加する電圧を上げて個別液室を収縮させて液滴を吐出させている。その後、第１の圧電素子に印加した電圧を初期値に戻して、収縮していた個別液室を膨張させて共通液室からのリフィル（インクの引き込み）を発生させている。しかし、共通液室からのリフィルを発生させるときに、吐出口付近のメニスカスが共通液室方向に引き戻されてしまう。さらに、特許文献１によれば、個別液室を膨張させる工程の開始とともに第２の圧電素子に印加する電圧を下げて流路断面を膨張させて共通液室からのリフィル（インクの引き込み）の効率を上げる、とのことである。

しかしながら、この直後には第２の圧電素子に印加した電圧を初期値に戻して、膨張させていた流路断面を収縮させている。この点について特許文献１には、流路断面を収縮させることによって個別液室側へインクを押し込むので効果的であると説明されている。

本件発明者らの検討によれば、上記第２の圧電素子は流抵抗が小さい共通液室に近い位置に設けられているので、流路断面を収縮させる工程によって個別液室方向よりも共通液室方向へ大部分のインクが押し戻されてしまう。そのため個別液室へのリフィルの効率アップは期待できないと考えられる。

さらに、特許文献１に開示されている技術では、メニスカスが吐出口内の初期位置に早期に復帰できるか不明である。メニスカスの早期復帰が成されなければ、駆動周波数の高速化は実現されない。

次に、特許文献２の記載内容を詳細に検討すると、リフィル時間が短縮されるか否か不明な点が多い。すなわち、特許文献２に開示されている技術では、共通液室に近い側の第２の圧電素子に印加する電圧を先に上げて流路断面を収縮させている。続いて、第１の圧電素子に印加する電圧を上げて個別液室を収縮させて液滴を吐出させた後に、第２の圧電素子に印加した電圧を初期値に戻して、収縮していた流路断面を膨張させて共通液室からのリフィル（インクの引き込み）を発生させている。さらに、流路断面を膨張させる工程の後に第１の圧電素子に印加した電圧を初期値に戻して、収縮していた個別液室を膨張させている。特許文献２によれば、上記のような工程によって第２の圧電素子によるリフィル流動に対して第１の圧電素子によるリフィル流動が加えられるのでリフィル（インクの引き込み）の効率を上げられる、とのことである。

しかし、最後の第１の圧電素子による膨張工程では、吐出方向への復帰過程にあるメニスカスを共通液室側へ引き戻す流動を発生させるので、結果的には個別液室へのリフィルの効率アップは期待できないと考えられる。

さらに、メニスカスが吐出口内の初期位置に早期に復帰できるか不明である。メニスカスの早期復帰が成されなければ、駆動周波数の高速化は実現できない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体吐出後のメニスカスを早期に初期位置に復帰させて駆動周波数の高速化を実現することである。

本発明の液体吐出ヘッドの駆動方法の一つは、吐出口、吐出口と連通する流路、流路に設けられた第一のアクチュエータ、流路の第一のアクチュエータよりも吐出口から離れた位置に設けられた第二のアクチュエータおよび流路が連通する共通液室を備えた液体吐出ヘッドの駆動方法であって、次の工程を含む。
（１）第一のアクチュエータによって流路を収縮させた後に流路を膨張させて、吐出口から液体を吐出させる工程
（２）流路の、第二のアクチュエータの近傍で生じている共通液室から吐出口へ向かう液体の流動が消失すると同時にまたは以前に、第二のアクチュエータによる流路の収縮を開始して、吐出口よりも内側に位置する液体のメニスカスを吐出口の外側に突き出させる工程
（３）液体のメニスカスが吐出口の外側に突き出た状態で、第二のアクチュエータによる流路の膨張を開始する工程
本発明の液体吐出ヘッドの駆動方法の他の一つは、吐出口、吐出口と連通する流路、流路に設けられた第一のアクチュエータ、流路の第一のアクチュエータよりも吐出口から離れた位置に設けられた第二のアクチュエータおよび流路が連通する共通液室を備えた液体吐出ヘッドの駆動方法であって、次の工程を含む。
（１）第一のアクチュエータによって流路を収縮させた後に流路を膨張させて、吐出口から液体を吐出させる工程
（２）第一のアクチュエータによる流路の膨張開始より後であって、かつ、膨張終了と同時にまたは以前に、第二のアクチュエータによる流路の収縮を開始して、吐出口よりも内側に位置する液体のメニスカスを吐出口の外側に突き出させる工程
（３）液体のメニスカスが吐出口の外側に突き出た状態で、第二のアクチュエータによる流路の膨張を開始する工程
本発明の液体吐出装置の一つは、液体が吐出される吐出口、吐出口と連通する流路、流路に設けられた第一のアクチュエータと、流路の、第一のアクチュエータよりも吐出口から離れた位置に設けられた第二のアクチュエータ、流路が連通する共通液室を備えた液体吐出ヘッドと、制御手段とを有する。制御手段は、第一のアクチュエータによって流路を収縮させた後に、第一のアクチュエータによって流路を膨張させて吐出口から液体を吐出させ、流路の、第二のアクチュエータの近傍で生じている共通液室から吐出口へ向かう液体の流動が消失すると同時にまたは以前に、第二のアクチュエータによる流路の収縮を開始させて、吐出口よりも内側に位置する液体のメニスカスを吐出口の外側に突き出させ、液体のメニスカスが吐出口の外側に突き出た状態で、第二のアクチュエータによる流路の膨張を開始させる。

本発明の液体吐出装置の他の一つは、液体が吐出される吐出口、吐出口と連通する流路、流路に設けられた第一のアクチュエータと、流路の、第一のアクチュエータよりも吐出口から離れた位置に設けられた第二のアクチュエータと、流路が連通する共通液室を備えた液体吐出ヘッドと、制御手段とを有する。制御手段は、第一のアクチュエータによって流路を収縮させた後に、第一のアクチュエータによって流路を膨張させて吐出口から液体を吐出させ、第一のアクチュエータによる流路の膨張開始より後であって、かつ、膨張終了と同時にまたは以前に、第二のアクチュエータによる流路の収縮を開始させて、吐出口よりも内側に位置する液体のメニスカスを吐出口の外側に突き出させ、液体のメニスカスが吐出口の外側に突出した状態で、第二のアクチュエータによる流路の膨張を開始させる。

本発明によれば、液体吐出後のメニスカスを早期に初期位置に復帰させて駆動周波数の高速化を実現することができる。

本発明を適用可能な液体吐出装置を示す図であって、（ａ）は破断斜視図、（ｂ）はブロック図である。 液体吐出ヘッドを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）は第一のアクチュエータに印加される電圧波形を示す図、（ｂ）は第二のアクチュエータに印加される電圧波形を示す図、（ｃ）は液滴吐出後のメニスカスの突出し高さを示す図である。 流路内の流動を模式的に示す断面図である。 液体のメニスカスの位置を模式的に示す断面図である。 本発明を適用可能な他の液体吐出ヘッドを示す断面図である。 本発明を適用可能なさらに他の液体吐出ヘッドを示す断面図である。 第二の流路の効果を説明するための図である。 本発明を適用可能なさらに他の液体吐出ヘッドにおける流路内の流動を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の液体吐出ヘッドの駆動方法の実施形態の一例について図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明を適用可能な液体吐出装置の斜視図である。図示されている液体吐出装置に供給された被記録媒体Ｐは、送りローラ１０９、１１０によって液体吐出ヘッドユニット１００の記録可能領域へ搬送される。液体吐出ヘッドユニット１００は、２つのガイド軸１０２，１０７によって、それらの延在方向に沿って移動可能にガイドされており、記録領域を往復走査する。液体吐出ヘッドユニット１００の走査方向が主走査方向であり、被記録媒体Ｐの搬送方向が副走査方向となる。液体吐出ヘッドユニット１００には、複数色のインク液滴を吐出するため液体吐出ヘッド１と、それぞれの液体吐出ヘッド１にインクを供給するためのインクタンク１０１が搭載されている。本実施形態では、ブラック（Ｂｋ）用のインクタンク１０１Ｂ、シアン（Ｃ）用のインクタンク１０１Ｃ、マゼンタ（Ｍ）用のインクタンク１０１Ｍ、イエロー（Ｙ）用のインクタンク１０１Ｙの４つが搭載されている。なお、これらインクタンク１０１の位置は順不同である。

図１（ｂ）は、本発明を適用可能な液体吐出装置の構成を説明するためのブロック図である。マイクロプロセッサ形態のＣＰＵはインタフェースを介してホストに接続されており、メモリに格納された情報に基づいて記録動作を制御する。ＣＰＵは、出力ポート及びキャリッジモータ制御回路を介してキャリッジモータを動作させることによりキャリッジを移動させる。またＣＰＵは、出力ポートおよび紙送りモータ制御回路を介して紙送りモータを動作させることにより搬送ローラなどの搬送機構を動作させる。さらにＣＰＵは、メモリに格納されている記録情報に基づき制御回路および駆動回路を介して液体吐出ヘッド１の第一のアクチュエータ５および第二のアクチュエータ６を駆動することにより被記録媒体上に所望の画像を記録することができる。

液体吐出ヘッドユニット１００が移動可能な領域の一端の下部には、回復系ユニット１１２が配備されており、非記録動作時に液体吐出ヘッド１の吐出口部を回復処理したりする。

図２（ａ）は、液体吐出ヘッド１の平面図である。図２（ｂ）は、液体吐出ヘッド１の断面図であり、図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面を示している。すなわち、吐出口２を含む断面を示している。

図示されている液体吐出ヘッド１では、各吐出口２に連通する流路３に、例えば圧電素子を含む第一のアクチュエータ５と第二のアクチュエータ６が配置されている。この液体吐出ヘッド１は、各々のアクチュエータ５、６に独立して駆動電圧が印加されることによって吐出口２から液滴を吐出させる。なお、各アクチュエータ５、６には駆動電圧を供給するための電極配線（不図示）が設けられている。

流路３のうち、吐出口２の中心軸と同じ方向に延びている部分は、長さ６０００μｍ、幅１００μｍ、高さ２００μｍの直方体（角柱）の形状を有する。また、流路３のうち、吐出口２の中心軸と直交する方向に延びている部分は、長さ８００μｍ、幅１００μｍ、高さ２００μｍである。なお、吐出口２の中心軸と直交する方向に延びている部分の長さとは、曲がり部から共通液室４の接続部までの長さを意味する。また、この部分には、幅１５μｍの狭窄部（不図示）が設けられている。

図２（ｂ）より、第一のアクチュエータ５が、流路３のうち、吐出口２の中心軸と同じ方向に延びている部分に、その長手方向に沿って設けられていることは明らかである。換言すれば、第一のアクチュエータ５は、角柱の長手方向に沿って設けられている。また、第二のアクチュエータ６が、流路３のうち、吐出口２の中心軸と直交する方向に延びている部分に、その長手方向に沿って設けられていることも明らかである。換言すれば、第二のアクチュエータ６は、角柱の長手方向に垂直な面に沿って設けられている。

（実施例１）
本発明について実施例を示してより詳細に説明する。本実施例では、図２に示す液体吐出ヘッド１を作製した。吐出口２は直径１０μｍの丸穴で、オリフィスプレートの厚みは１５μｍある。吐出させた液体はクリアインク（ＰＥＧ６００を６６％、純水を３３％、界面活性剤を１％）であって、粘性４０×10^-3［Ｐｓ・ｓ］、表面張力３８×10^-3［Ｎ／ｍ］である（いずれも室温での値）。

本実施例では、高粘度インクの吐出を目的としている。そこで、吐出エネルギーの損失を可及的に低減すべく押し打ち方式を採用した。図３（ａ）は、第一のアクチュエータ５に印加される電圧の波形図、同図（ｂ）は、第二のアクチュエータ６に印加される電圧の波形図である。また、図３（ｃ）は、液滴が吐出口２から吐出された後に、一旦は吐出口２内に引き込まれた液体のメニスカスが、その後外界側へ突出した高さを示すグラフである。

図３（ａ）（ｂ）の波形図における横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。電圧が上昇すると図２（ｂ）に示す流路３は収縮し、電圧が降下すると流路３はその時点の状態に比べて膨張する。図３（ａ）（ｂ）の波形図において、電圧が初期位置から立ち上がっている期間（ＴＩ期間）では流路３が収縮されており、立ち下がっている期間（Ｔ３期間）では流路３が膨張されている。

また、図３では、アクチュエータと流体の連成運動による細かな振動は省略してあり、流路３が収縮しているか、膨張しているかにのみ注目して示してある。

まず、図２（ｂ）に示す第一のアクチュエータ５への印加電圧を上げることによって、図３（ａ）中のＴ１期間で流路３を収縮させて、外界に向けて液柱を突き出す。その後、第一のアクチュエータ５への印加電圧を保持することによって図３（ａ）中のＴ２期間にあるような、流路３を収縮させない工程を実行すると、液柱が切断される。切断された液柱は、高粘度が故に複数の液滴にならずに１個の液滴のみを生成する場合もあるし、複数の液滴を生成する場合もあった。吐出量は１ピコリットルであった。

また、液柱の切断が、図３（ａ）中のＴ３期間での流路３を膨張させる工程中に行われるように制御しても構わない。

Ｔ１期間〜Ｔ２期間の間における流路３内の液体の大まかな流動を図４（ａ）に示す。第一のアクチュエータ５（図２（ｂ））によって流路３が収縮されるので、吐出口２の方向への流動と、共通液室４の方向への流動が形成される。そして、吐出口２の方向への流動が、液滴の吐出に寄与する。

液柱が切断された後は、図５（ａ）に示すように、流路３内に引き込まれた状態で液体のメニスカスＭが形成される。この時点のメニスカスＭの位置は流路３内であるために深さは測定できない。従って、図３（ｃ）では鎖線で示した。

次に、第一のアクチュエータ５（図２（ｂ））への印加電圧を初期状態に戻す。これによって、図３（ａ）中のＴ３期間で流路３を膨張させる。

Ｔ３期間における流路３内の大まかな流動を図４（ｂ）に示す。第一のアクチュエータ５（図２（ｂ））によって流路３が膨張されるので、吐出口２の方向からの流動と、共通液室４の方向からの流動（図４（ｂ）中の矢印Ｂ１）が形成される。

このＴ３期間では、図５（ｂ）に示すように、メニスカスＭはさらに流路３内に引き込まれる。

次に、第二のアクチュエータ６（図２（ｂ））への印加電圧を上げることによって、図３（ｂ）中のＴ４期間で流路３を収縮させる。このタイミングは、第一のアクチュエータ５（図２（ｂ））による流路３の膨張による共通液室４の方向からの流動（図４（ｂ）中の矢印Ｂ１）が形成されている間であることが好ましい。すなわち、第二のアクチュエータ６の近傍で生じている共通液室４から吐出口２へ向かう流動が消失と同時にまたは以前に、第二のアクチュエータ６による流路３の収縮を開始することが好ましい。こうすることで、共通液室４の方向からの流動（図４（ｂ）中の矢印Ｂ１）に、第二のアクチュエータ６による流動を便乗させることができるので（図４（ｃ））、図５（ｃ）に示すように、メニスカスＭを早急に吐出口２へ復帰させることが可能となる。

このときの第二のアクチュエータ６（図２（ｂ））の収縮は数十〜数百ｎｍのオーダーなので、図４（ｂ）中に矢印Ｂ１で示される流動は消失せず、図４（ｃ）中の矢印Ｂ２で示す流動として、吐出口２へ向かう流動を維持可能であることを確認している。この確認は、３次元非定常流体シミュレーションによって行った。

本実施例では、図３中のＴ３期間中であって、Ｔ３期間終了の５μｓ前からＴ４期間を開始した。すなわち、図２（ｂ）に示す第一のアクチュエータ５による流路３の膨張開始より後であって、かつ、膨張終了以前に、第二のアクチュエータ６による流路３の収縮を開始した。

第二のアクチュエータ６（図２（ｂ））によって、図３（ｂ）中のＴ４期間で流路３を収縮させていくことで、図５（ｄ）に示すように、吐出口２よりも内側に位置していたメニスカスＭ（液柱）を大きく外側（外界）に突き出させる（図３（ｃ））。本実施例では、高粘度のインクを使用しているために、このような操作をしても液柱が千切れたり、液柱から液滴が千切れて飛び出したりはしなかった。

最後に第二のアクチュエータ６（図２（ｂ））への印加電圧を初期状態に戻す。これによって、図３（ｂ）中のＴ５期間で流路３を膨張させる。これにより吐出口２の方向からの流動と、共通液室４の方向からの流動が形成される（図４（ｄ））。吐出口２では図５（ｄ）に示すように、高粘度のメニスカスＭ（液柱）が外側に突き出ていて、流抵抗が極めて大きいので高粘度のメニスカスＭ（液柱）がゆっくり流路３の方へ引き込まれる。このため、相対的に流抵抗が小さい共通液室４側から効率良く高粘度インクがリフィルされる。

以上の結果、メニスカスＭの初期位置への復帰時間は、図３（ａ）の工程を開始してから８０μｓ後であった（駆動周波数１２．５ｋＨｚ）。

以上では、図２（ｂ）に示した位置に、すなわち液体が流路を流れる方向に沿う様に吐出口２があるヘッドを例に説明をした。しかし、図６に示すように、吐出口２が下側にある、すなわち液体が流路を流れる方向に直交する様に吐出口２があるヘッドであっても同様の結果が得られる。

（実施例２）
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例で使用した液体吐出ヘッド１は、実施例１で使用したものと同一のものである。吐出させたクリアインクも同じである。よって、以下の説明では、実施例１と共通する事項については説明を省略する。

本実施例では、図３（ａ）中のＴ３期間終了と同時に図３（ｂ）中のＴ４期間を開始した。すなわち、図２（ｂ）に示す第一のアクチュエータ５による流路３の膨張開始より後であって、かつ、膨張終了と同時に、第二のアクチュエータ６による流路３の収縮を開始した。

第二のアクチュエータ６（図２（ｂ））によって、図３（ｂ）中のＴ４期間で流路３を収縮させていくことで、図５（ｄ）に示すように、メニスカスＭ（液柱）を大きく外側（外界）に突き出させる（図３（ｃ））。本実施例では、高粘度のインクを使用しているために、このような操作をしても液柱が千切れたり、液柱から液滴が千切れて飛び出したりはしなかった。

最後に第二のアクチュエータ６（図２（ｂ））への印加電圧を初期状態に戻す。これによって、図３（ｂ）中のＴ５期間で流路３を膨張させる。これにより吐出口２の方向からの流動と、共通液室４の方向からの流動が形成される（図４（ｄ））。吐出口２では図５（ｄ）に示すように、高粘度のメニスカスＭ（液柱）が外側に突き出ていて、流抵抗が極めて大きいので高粘度のメニスカスＭ（液柱）がゆっくり流路３の方へ引き込まれる。このため、相対的に流抵抗が小さい共通液室４側から効率良く高粘度インクがリフィルされる。

以上の結果、メニスカスＭの初期位置への復帰時間は、図３（ａ）の工程を開始してから８５μｓ後であった（駆動周波数１１．８ｋＨｚ）。

これまで説明した液体吐出ヘッドの動作、特に、第一のアクチュエータおよび第二のアクチュエータの動作は、液体吐出ヘッドが搭載された液体吐出装置が備えている制御手段によって制御される。

（実施例３）
次に本発明のさらに他の実施例について説明する。本実施例で吐出させたクリアインクは実施例１で使用したものと同一のものである。図７は本実施例に係る液体吐出ヘッド１の概略図である。吐出口２は直径１０μｍの丸穴で、オリフィスプレートの厚みは１５μｍある。以下の説明では、実施例１と共通する事項については説明を省略する。

図７に示す流路３のうち、吐出口２の中心軸と同じ方向の部分は、長さ６０００μｍ、幅１００μｍ、高さ２００μｍである。曲がり部から共通液室４の接続部までの流路３の長さは１２００μｍ、幅１００μｍ、高さ２００μｍであるが、一部に幅１５μｍの狭窄部が設けられている。第一の開口８の開口面積は６００μｍ×１００μｍであり、第二の開口９の開口面積は１００μｍ×１００μｍである。

一般に、流路の断面積が急激に変化するような構造は流体ダイオードとしての機能を持つことが知られている。本実施例における第二の流路７に関しても第一の開口８の開口面積と第二の開口９の開口面積とに大きな差があるため、流体ダイオードとしての特性を示す。

図８（ａ）に示したように、第二の流路７を通って、第一の開口８側から第二の開口９側へと液体が流れる場合には、液体は第二の開口９へと滑らかに導かれる。それに対し、図８（ｂ）に示したように、第二の開口９側から第一の開口８側へと液体が流れる場合には、第二の開口９が細いために第二の開口９の周囲の壁面へと流れがぶつかり、それにより発生する乱流により、液体は第二の流路７へ流入し難くなる。この結果、第二の流路７は第一の開口８側からは流れやすいが、第二の開口９側からは流れにくいという流体ダイオード特性を示す。

第二の流路７の効果について、図９を用いて説明する。尚、第一のアクチュエータ５および第二のアクチュエータ６はそれぞれ図３（ａ）および（ｂ）に示すように駆動した。

まず、第一のアクチュエータ５への印加電圧を上げることによって、図３（ａ）中のＴ１期間において流路３を収縮させて、外界に向けて液柱を突き出す。その後、印加電圧を保持することによって図３（ａ）中のＴ２期間にあるような、流路３を収縮しない工程を保持すると、液柱が切断される。吐出量は１ピコリットルであった。また、液柱の切断が、図３（ａ）中のＴ３期間での流路３を膨張させる工程中に行われるように制御しても構わない。

Ｔ１〜Ｔ２期間での、各々の流路３、７内の液体の大まかな流動を図９（ａ）に示す。第一のアクチュエータ５によって流路３が収縮されるので、吐出口２の方向への流動と、共通液室４の方向への流動が形成される。吐出口２の方向への流動が、液滴の吐出に寄与する。

第二の流路７は第二の開口９からは液体が流入しにくい構造になっているため、吐出口２の方向への流動にはそれほど影響を与えない。

次に、第一のアクチュエータ５の印加電圧を初期状態に戻す。これによって、図３（ａ）中のＴ３期間で流路３を膨張させる。このＴ３期間での、各々の流路３、７内の大まかな流動を図９（ｂ）に示す。第一のアクチュエータ５によって流路３が膨張されるので、吐出口２の方向からの流動と、共通液室４の方向からの流動（図９（ｂ）中のＣ１）が形成される。第二の流路７は第一の開口８からは液体が流入しやすいため、共通液室４の方向からの流動（図９（ｂ）中のＣ１）が強められる。この結果、図５（ｂ）に示すようにメニスカスＭはさらに流路３内に引き込まれるものの、第二の流路７を設けたことによりメニスカスＭが引き込まれる量を実施例１に比べ軽減させることができる。

次に、第二のアクチュエータ６への印加電圧を上げることによって、図３（ｂ）中のＴ４期間で流路３を収縮させ、図５（ｄ）に示すようにメニスカスＭ（液柱）を大きく外界に突き出させる。

本実施例においても実施例１と同様に、図３中のＴ３期間中であって、Ｔ３期間終了の５μｓ前からＴ４期間を開始した。

図９（ｃ）に示したように、第二のアクチュエータ６による流動は、第一の開口８から第二の開口９へと滑らかに導かれるため、共通液室４の方向からの流動（図９（ｃ）中のＣ２）が強まる。このため実施例１に比べさらに早急にメニスカスＭを吐出口２へ復帰させることが可能となる。

さらには、第二の流路７により吐出口２への流動を強めることができるので、メニスカスＭを吐出口２へ復帰させるために必要な第二のアクチュエータ６への印加電圧を軽減することが可能となる。

最後に第二のアクチュエータ６の電位を初期状態に戻す。これによって、図３（ｂ）中のＴ５期間で流路３を膨張させる。これにより吐出口２の方向からの流動と、共通液室４の方向からの流動（図９（ｄ））が形成される。吐出口２では図５（ｄ）に示すように高粘度のメニスカスＭ（液柱）が突き出ていて、流抵抗が極めて大きいので高粘度のメニスカスＭ（液柱）がゆっくり流路３の方へ引き込まれる。このため、相対的に流抵抗が小さい共通液室４側から効率良く高粘度インクがリフィルされる。このとき第二の流路７は吐出口２に近い方の開口からは液体が流入しにくいため、第二の流路７中にはほとんど流動は生じない。よって、Ｔ５期間における第二の流路７によるメニスカスＭの引き込みへの影響はほとんどない。

以上の結果、メニスカスの初期位置への静定時間は、図３（ａ）の工程を開始してから７０μｓ後であった（駆動周波数１４．２ｋＨｚ）。

（比較例）
次に、実施例１乃至実施例３と対比される比較例について説明する。本比較例で使用した液体吐出ヘッド１は、実施例１で使用したものと同一のものである。吐出させたクリアインクも同じである。よって、以下の説明では、実施例１と共通する事項については説明を省略する。

本比較例では、実施例１および実施例２とは逆に、図３（ｂ）中のＴ３期間が終了して４μｓ後にＴ４期間を開始した。

第二のアクチュエータ６（図２（ｂ））への印加電圧を上げることによって、図３（ｂ）中のＴ４期間で流路３を収縮させた。しかし、本比較例では、実施例１と同程度の電圧印加ではメニスカスＭを早急に吐出口２へ復帰させることができなかった。

ここでは、第一のアクチュエータ５（図２（ｂ））による流路３の膨張に起因する共通液室４の方向からの流動（図４（ｂ）中のＢ１）が勢いを消失してしまった後に、第二のアクチュエータ６（図２（ｂ））で流路３を収縮させている。このため、第二のアクチュエータ６（図２（ｂ））の収縮による流動の大部分が、流抵抗の小さい共通液室４の方向へ形成されてしまったためであると考えられる。

１ 液体吐出ヘッド
２ 吐出口
３ 流路
４ 共通液室
５ 第一のアクチュエータ
６ 第二のアクチュエータ
７ 第二の流路
８ 第一の開口
９ 第二の開口

Claims (10)

1. 液体が吐出される吐出口と、前記吐出口と連通する流路と、前記流路に設けられた第一のアクチュエータと、前記流路の、前記第一のアクチュエータよりも前記吐出口から離れた位置に設けられた第二のアクチュエータと、前記流路が連通する共通液室とを備えた液体吐出ヘッドの駆動方法であって、
   前記第一のアクチュエータによって前記流路を収縮させた後に前記流路を膨張させて、前記吐出口から液体を吐出させる工程と、
   前記流路の、前記第二のアクチュエータの近傍で生じている前記共通液室から前記吐出口へ向かう液体の流動が消失すると同時にまたは以前に、前記第二のアクチュエータによる前記流路の収縮を開始して、前記吐出口よりも内側に位置する液体のメニスカスを前記吐出口の外側に突き出させる工程と、
   液体のメニスカスが前記吐出口の外側に突き出た状態で、前記第二のアクチュエータによる前記流路の膨張を開始する工程と、
   を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法。
2. 前記液体吐出ヘッドとして、前記流路に連通する様に前記第二のアクチュエータの近傍に設けられた第一の開口と、前記流路に連通するように前記第一の開口より前記吐出口に近い位置に設けられ、前記第一の開口より面積が小さい第二の開口と、前記第一の開口と前記第二の開口とを連通させる第二の流路と、を有する液体吐出ヘッドを用いる請求項１に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
3. 前記第一のアクチュエータが設けられた前記流路の部分が直方体を含む角柱の形状を有し、前記第一のアクチュエータが前記角柱の長手方向に沿って設けられ、前記第二のアクチュエータが少なくとも前記角柱の、前記長手方向に垂直な面に沿って設けられた前記液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
4. 液体が吐出される吐出口と、前記吐出口と連通する流路と、前記流路に設けられた第一のアクチュエータと、前記流路の、前記第一のアクチュエータよりも前記吐出口から離れた位置に設けられた第二のアクチュエータと、前記流路が連通する共通液室とを備えた液体吐出ヘッドの駆動方法であって、
   前記第一のアクチュエータによって前記流路を収縮させた後に前記流路を膨張させて、前記吐出口から液体を吐出させる工程と、
   前記第一のアクチュエータによる前記流路の膨張開始より後であって、かつ、膨張終了と同時にまたは以前に、前記第二のアクチュエータによる前記流路の収縮を開始して、前記吐出口よりも内側に位置する液体のメニスカスを前記吐出口の外側に突き出させる工程と、
   液体のメニスカスが前記吐出口の外側に突き出た状態で、前記第二のアクチュエータによる前記流路の膨張を開始する工程と、を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法。
5. 前記液体吐出ヘッドとして、前記流路に連通する様に前記第二のアクチュエータの近傍に設けられた第一の開口と、前記流路に連通する様に前記第一の開口より前記吐出口に近い位置に設けられ、前記第一の開口より面積が小さい第二の開口と、前記第一の開口と前記第二の開口とを連通させる第二の流路と、を有する液体吐出ヘッドを用いる請求項４に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
6. 前記第一のアクチュエータが設けられた前記流路の部分が直方体を含む角柱の形状を有し、前記第一のアクチュエータが前記角柱の長手方向に沿って設けられ、前記第二のアクチュエータが少なくとも前記角柱の、前記長手方向に垂直な面に沿って設けられた前記液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
7. 液体が吐出される吐出口と、前記吐出口と連通する複数の流路と、前記流路に設けられた第一のアクチュエータと、前記流路の、前記第一のアクチュエータよりも前記吐出口から離れた位置に設けられた第二のアクチュエータと、前記流路が連通する共通液室とを備えた液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置であって、
   前記第一のアクチュエータによって前記流路を収縮させた後に、前記第一のアクチュエータによって前記流路を膨張させて前記吐出口から液体を吐出させ、前記流路の、前記第二のアクチュエータの近傍で生じている前記共通液室から前記吐出口へ向かう液体の流動が消失すると同時にまたは以前に、前記第二のアクチュエータによる前記流路の収縮を開始させて、前記吐出口よりも内側に位置する液体のメニスカスを前記吐出口の外側に突き出させ、液体のメニスカスが前記吐出口の外側に突き出た状態で、前記第二のアクチュエータによる前記流路の膨張を開始させる制御手段を有することを特徴とする液体吐出装置。
8. 前記液体吐出ヘッドとして、前記流路に連通する様に前記第二のアクチュエータの近傍に設けられた第一の開口と、前記流路に連通する様に前記第一の開口より前記吐出口に近い位置に設けられ、前記第一の開口より面積が小さい第二の開口と、前記第一の開口と前記第二の開口とを連通させる第二の流路と、を有する液体吐出ヘッドを用いる請求項７に記載の液体吐出装置。
9. 液体が吐出される吐出口と、前記吐出口と連通する流路と、前記流路に設けられた第一のアクチュエータと、前記流路の、前記第一のアクチュエータよりも前記吐出口から離れた位置に設けられた第二のアクチュエータと、前記流路が連通する共通液室とを備えた液体吐出ヘッドを有する液体吐出装置であって、
   前記第一のアクチュエータによって前記流路を収縮させた後に、前記第一のアクチュエータによって前記流路を膨張させて前記吐出口から液体を吐出させ、前記第一のアクチュエータによる前記流路の膨張開始より後であって、かつ、膨張終了と同時にまたは以前に、前記第二のアクチュエータによる前記流路の収縮を開始させて、前記吐出口よりも内側に位置する液体のメニスカスを前記吐出口の外側に突き出させ、液体のメニスカスが前記吐出口の外側に突き出た状態で、前記第二のアクチュエータによる前記流路の膨張を開始させる制御手段を有することを特徴とする液体吐出装置。
10. 前記液体吐出ヘッドとして、前記流路に連通する様に前記第二のアクチュエータの近傍に設けられた第一の開口と、前記流路に連通する様に前記第一の開口より前記吐出口に近い位置に設けられ、前記第一の開口より面積が小さい第二の開口と、前記第一の開口と前記第二の開口とを連通させる第二の流路と、を有する液体吐出ヘッドを用いる請求項９に記載の液体吐出装置。

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