JP2014104664A - 液体吐出装置、及び、液体吐出装置における液体加熱方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧電アクチュエータ34は、圧力室47を覆う振動板50と、この振動板50に、圧力室47の中央部と対向するように配置された圧電素子59と、圧電素子59に設けられた駆動電極52を有する。インクを加熱する際には、ドライバIC53は、振動板50が、圧力室47の中央部と対向する部分のうちの特定部位50aにおいて節となる二次以上の振動モードで共振するように圧電素子59を駆動する駆動信号を生成する。
【選択図】図6
Description
前記圧電アクチュエータは、前記圧力室を覆う振動板と、前記振動板に、前記圧力室の中央部と対向するように配置された圧電素子と、前記圧電素子に設けられた駆動電極と、を有し、前記駆動電極に駆動信号を供給して前記圧電素子を駆動する駆動装置と、前記駆動装置を制御する制御部と、をさらに備え、前記制御部は、前記振動板が、前記圧力室の中央部と対向する部分のうちの特定部位において節となる二次以上の振動モードで共振するように、前記圧電素子を駆動する前記駆動信号を、前記駆動装置に生成させることを特徴とするものである。
さらに、前記制御部は、前記第1駆動モードにおいては、前記振動板が前記特定部位においても変位するように、前記圧電素子を駆動する第1駆動信号を、前記駆動装置に生成させ、前記第2駆動モードにおいては、前記振動板の前記特定部位が節となるような、二次以上の振動モードで前記振動板が共振するように、前記圧電素子を駆動する第2駆動信号を、前記駆動装置に生成させることを特徴とするものである。
前記圧電アクチュエータは、前記圧力室を覆う振動板と、前記振動板に、前記圧力室の中央部と対向するように配置された圧電素子と、前記圧電素子に設けられた駆動電極と、を有し、
前記駆動電極は、前記圧電素子の、前記振動板の面方向に沿って延びる面に配置され、前記駆動電極は、前記振動板の面方向に沿った所定方向において、前記振動板の前記圧力室の中央部と対向する部分のうちの特定部位を挟むように配置された2つの電極部分と、前記2つの電極部分の間に配置されて前記特定部位と対向し、且つ、前記2つの電極部分を接続する接続電極部とを有し、前記接続電極部の幅が前記電極部分の幅よりも小さいことを特徴とするものである。
前記圧電アクチュエータは、前記圧力室を覆う振動板と、前記振動板に、前記圧力室の中央部と対向するように配置された圧電素子と、前記圧電素子に設けられた駆動電極と、を有し、
前記圧力室は、前記振動板の面方向に沿った所定方向において、前記振動板の前記圧力室の中央部と対向する部分のうちの特定部位を挟むように配置された2つの圧力室部分と、前記2つの圧力室部分との間に配置されて前記特定部位と対向し、且つ、前記2つの圧力室部分を接続する接続流路部とを有し、前記接続流路部の幅が前記圧力室部分の幅よりも小さいことを特徴とするものである。
前記圧電アクチュエータは、前記圧力室を覆う振動板と、前記振動板に前記圧力室の中央部と対向するように配置された圧電素子と、前記圧電素子に設けられた駆動電極と、を有するものであり、前記振動板が、前記圧力室の中央部と対向する部分のうちの特定部位で節となるような、二次以上の振動モードで共振するように、前記圧電素子を駆動することを特徴とするものである。
インクを吐出させる第1駆動モードでは、制御装置6は、ドライバIC53に、インク吐出用の第1駆動信号を生成させる。図5(a)は、インク吐出用の第1駆動信号の波形図である。図5(a)に示すように、第1駆動信号は、印字周期T1の間に、1つの駆動パルスP1を有する。印字周期T1は、1つのノズル44が記録用紙100に1つのドットを形成する時間である。印字周期T1の逆数(f1=1/T1)は一般に駆動周波数とも呼ばれ、キャリッジ3の移動速度等から決定される。一般的に、駆動周波数f1は、数十kHz〜数百kHzである。また、図5(a)では、駆動パルスP1が1つであり、印字周期T1の間にノズル44から1つの液滴が吐出される例を示している。尚、印字周期T1の間に1つのドットを形成するために2以上のインクの液滴を吐出させて、ドットの濃度を調整する、いわゆる濃度階調制御が従来から知られている。その場合の第1駆動信号は、印字周期T1の間に2以上の駆動パルスP1を有する波形となる。
ノズル44内のインクが乾燥して粘度が高くなると、吐出される液滴量や液滴の吐出速度が小さくなるなど吐出特性が変化する。さらには、不吐出などの吐出不良の原因ともなる。また、元々粘度が高いインクを使用する場合には、環境温度が低いと正常な吐出ができないという問題も起こり得る。そこで、これらの問題を防止するために、制御装置6は、ドライバIC53によって各圧電素子59を高い周波数で駆動して振動させ、その駆動時に、圧電素子59で発生する熱により個別流路内のインクを加熱する。
駆動電極52の形状によって、振動板50の特定部位に節を生じさせやすくするには、前記実施形態の他にも、例えば、図8のような構成を採用することが可能である。図8(a)では、駆動電極52の中央部に穴61が形成されることによって、穴61の両側に幅の狭い2つの接続電極部52cが形成されている。図8(b)では、駆動電極52の中央部に切り欠き62が形成されることによって幅の狭い接続電極部52cが形成されている。また、図8(c)のように、2つの電極部分52a,52bの、振動板50の面方向に沿った大きさ(以下、平面積ともいう)が異なっていてもよい。尚、図8(c)では、2つの電極部分52a,52bを接続する接続電極部52cの位置が、圧力室47の長手方向における中点からずれている。従って、振動板50の、前記圧力室47の中点からずれた部位に節が生じる。このように節の位置が圧力室47の中点からずれると、節の両側での振動板50の変位量に差が出るため、その分、圧力室47内に容積変化が生じる。従って、ノズル44のメニスカスの振動を抑制する点ではやや不利となる。
振動板50の特定部位に節を生じやすくするために、圧力室47の形状に工夫を施してもよい。例えば、図9のような構成を採用することができる。図9(a)、(b)では、圧力室47が、その長手方向の中点を挟むように配置された2つの圧力室部分47a,47bと、2つの圧力室部分47a,47bを接続する接続流路部47cを有する。接続流路部47cの幅は、2つの圧力室部分47a,47bの幅よりも小さくなっている。即ち、圧力室47の流路幅が、圧力室47の長手方向の中点において局所的に狭くなっている。尚、ここでの流路の「幅」とは、2つの圧力室部分47a,47bが並ぶ方向である圧力室47の長手方向と直交する、短手方向における長さのことである。この構成により、振動板50の、接続流路部47cの直上に位置する特定部位が変位しにくくなり、この部位に節が生じやすくなる。
振動板50の特定部位に節を生じさせやすくするために、図11に示すように、圧電素子59の、前記特定部位と対向する部分に、局部的に剛性が高くなった高剛性部63が設けられてもよい。尚、「剛性」とは、部材の弾性係数Eと、部材の厚みから定まる断面二次モーメントIとの積である、曲げ剛性EIのことである。この構成では、圧電素子59の高剛性部63が設けられた部分では、この高剛性部63により圧電素子59の変形が抑制されるため、振動板50の特定部位が変位しにくくなる。
4 インクジェットヘッド
6 制御装置
33 流路ユニット
34 圧電アクチュエータ
44 ノズル
47 圧力室
47a,47b 圧力室部分
47c 接続流路部
50 振動板
50a 特定部位
52 駆動電極
52a,52b 電極部分
52c 接続電極部
59 圧電素子
63 高剛性部
64 フレキシブル配線基板
65 金属製バンプ
66 厚肉部
Claims (14)
- ノズル及び前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された流路構造体と、
前記流路構造体に設けられ、前記圧力室内の液体を前記ノズルから吐出させるための圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、前記圧力室を覆う振動板と、前記振動板に、前記圧力室の中央部と対向するように配置された圧電素子と、前記圧電素子に設けられた駆動電極と、を有し、
前記駆動電極に駆動信号を供給して前記圧電素子を駆動する駆動装置と、前記駆動装置を制御する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記振動板が、前記圧力室の中央部と対向する部分のうちの特定部位において節となる二次以上の振動モードで共振するように、前記圧電素子を駆動する前記駆動信号を、前記駆動装置に生成させることを特徴とする液体吐出装置。 - 前記駆動電極は、前記圧電素子の、前記振動板の面方向に沿って延びる面に配置され、
前記駆動電極は、前記振動板の面方向に沿った所定方向において前記振動板の前記特定部位を挟むように配置された2つの電極部分と、前記2つの電極部分の間に配置されて前記特定部位と対向し、且つ、前記2つの電極部分を接続する接続電極部とを有し、
前記接続電極部の幅が前記電極部分の幅よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。 - 前記駆動電極は、前記圧電素子の、前記振動板の面方向に沿って延びる面に配置され、
前記駆動電極は、前記振動板の面方向に沿った所定方向において前記振動板の前記特定部位を挟むように配置された2つの電極部分を有し、
前記2つの電極部分が、分断されていることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。 - 前記圧力室は、前記振動板の面方向に沿った所定方向において前記振動板の前記特定部位を挟むように配置された2つの圧力室部分と、前記2つの圧力室部分との間に配置されて前記特定部位と対向し、且つ、前記2つの圧力室部分を接続する接続流路部とを有し、
前記接続流路部の幅が前記圧力室部分の幅よりも小さいことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の液体吐出装置。 - 前記2つの圧力室部分のうちの一方の圧力室部分が前記ノズルに接続され、
前記ノズルに接続された前記一方の圧力室部分の、前記振動板の面方向に沿った平面積が、他方の圧力室部分よりも大きいことを特徴とする請求項4に記載の液体吐出装置。 - 前記駆動電極は、前記圧電素子の、前記振動板の面方向に沿って延びる面に配置され、
前記駆動電極は、前記所定方向において前記振動板の前記特定部位を挟むように配置された2つの電極部分と、前記2つの電極部分の間に配置されて前記特定部位と対向し、且つ、前記2つの電極部分を接続する接続電極部とを有し、
前記接続電極部の幅が前記電極部分の幅よりも小さく、
前記圧力室部分の幅に対する前記接続流路部の幅の比率が、前記電極部分の幅に対する前記接続電極部の幅の比率よりも大きいことを特徴とする請求項5に記載の液体吐出装置。 - 前記圧電素子の、前記振動板の前記特定部位と対向する部分に、局部的に剛性が高くなった高剛性部が設けられていることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の液体吐出装置。
- 前記圧電素子の前記圧力室と反対側の面に前記駆動電極が配置され、
前記駆動電極の、前記振動板の前記特定部位と対向する部分に、前記駆動電極に前記駆動信号を供給する配線部材を接続するための、金属製バンプが配置されていることを特徴とする請求項7に記載の液体吐出装置。 - 前記圧電素子の、前記振動板の前記特定部位と対向する部分に、局部的に厚みの大きい厚肉部が設けられていることを特徴とする請求項7又は8に記載の液体吐出装置。
- 前記振動板の前記特定部位が1箇所であることを特徴とする請求項1〜9の何れかに記載の液体吐出装置。
- 前記制御部は、前記ノズルから液体を吐出させるために前記圧電素子を駆動する第1駆動モードと、前記ノズル内の液体を加熱するために前記圧電素子を駆動する第2駆動モードとで、それぞれのモードに対応した前記駆動信号を駆動装置に生成させ、
さらに、前記制御部は、
前記第1駆動モードにおいては、前記振動板が前記特定部位においても変位するように、前記圧電素子を駆動する第1駆動信号を、前記駆動装置に生成させ、
前記第2駆動モードにおいては、前記振動板の前記特定部位が節となるような、二次以上の振動モードで前記振動板が共振するように、前記圧電素子を駆動する第2駆動信号を、前記駆動装置に生成させることを特徴とする請求項1〜10の何れかに記載の液体吐出装置。 - ノズル及び前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された流路構造体と、
前記流路構造体に設けられ、前記圧力室内の液体を前記ノズルから吐出させるための圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、
前記圧力室を覆う振動板と、
前記振動板に、前記圧力室の中央部と対向するように配置された圧電素子と、
前記圧電素子に設けられた駆動電極と、を有し、
前記駆動電極は、前記圧電素子の、前記振動板の面方向に沿って延びる面に配置され、
前記駆動電極は、前記振動板の面方向に沿った所定方向において、前記振動板の前記圧力室の中央部と対向する部分のうちの特定部位を挟むように配置された2つの電極部分と、前記2つの電極部分の間に配置されて前記特定部位と対向し、且つ、前記2つの電極部分を接続する接続電極部とを有し、
前記接続電極部の幅が前記電極部分の幅よりも小さいことを特徴とする液体吐出装置。 - ノズル及び前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された流路構造体と、
前記流路構造体に設けられ、前記圧力室内の液体を前記ノズルから吐出させるための圧電アクチュエータと、を備え、
前記圧電アクチュエータは、
前記圧力室を覆う振動板と、
前記振動板に、前記圧力室の中央部と対向するように配置された圧電素子と、
前記圧電素子に設けられた駆動電極と、を有し、
前記圧力室は、前記振動板の面方向に沿った所定方向において、前記振動板の前記圧力室の中央部と対向する部分のうちの特定部位を挟むように配置された2つの圧力室部分と、前記2つの圧力室部分との間に配置されて前記特定部位と対向し、且つ、前記2つの圧力室部分を接続する接続流路部とを有し、
前記接続流路部の幅が前記圧力室部分の幅よりも小さいことを特徴とする液体吐出装置。 - ノズル及びこのノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された流路構造体と、前記流路構造体に設けられ、前記圧力室内の液体を前記ノズルから吐出させるための圧電アクチュエータと、を備えた液体吐出装置において、液体の粘度を低下させるために前記圧電アクチュエータを用いて前記液体を加熱する方法であって、
前記圧電アクチュエータは、前記圧力室を覆う振動板と、前記振動板に前記圧力室の中央部と対向するように配置された圧電素子と、前記圧電素子に設けられた駆動電極と、を有するものであり、
前記振動板が、前記圧力室の中央部と対向する部分のうちの特定部位で節となるような、二次以上の振動モードで共振するように、前記圧電素子を駆動することを特徴とする液体吐出装置における液体加熱方法。
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