JP2016049674A - 液体吐出装置および液体吐出ヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】吐出状態の変動の抑制を図る【解決手段】本発明の液体吐出装置10は、基板20と、基板20の第1の面側に設けられ、二次元状に配列された複数の圧力室11と、複数の圧力室11のそれぞれに対応して設けられた吐出口12、吐出口から液体を吐出させるための圧力発生手段、および、圧力室11に接続する流路と、基板の第2の面側に設けられた共通液室と、隣接する圧力室11の間に設けられ、共通液室に接続する複数の供給路とを有する液体吐出ヘッド7と、液体吐出ヘッド7と被記録体とを相対的に移動させる移動手段2と、圧力発生手段を駆動する駆動手段5と、を有し、供給路に隣接する複数の圧力室11のそれぞれに対応する流路と供給路とが接続され、駆動手段は、供給路に接続する複数の圧力室11のそれぞれに対応する圧力発生手段に異なるタイミングで駆動信号を出力する。【選択図】図3
Description
本発明は、液体吐出装置および液体吐出ヘッドに関する。
インクなどの液体を吐出する液体吐出ヘッドから被記録体に液体を吐出して記録を行う液体吐出装置には、より高精細な記録を高速度で行うことが要求されている。液体吐出ヘッドには、圧力室、圧力室に連通する吐出口、圧力室に設けられ、吐出口から液体を吐出させるための圧力を発生する圧力発生手段、圧力室に接続する流路などの、液体を吐出するための機構(以下、吐出機構部と称する)が設けられている。上述した要求に応えるために、多数の吐出機構部を液体吐出ヘッドの基板に二次元状に配列することが提案されている。
特許文献1(特開2012−45889号公報)には、二次元状に配列された複数の吐出機構部と、液体を貯留する共通液室(マニホールド)に接続する複数の供給路(液体導入室)とを有する液体吐出ヘッドが開示されている。特許文献1に開示されている液体吐出ヘッドにおいては、複数の供給路のそれぞれに多数の吐出機構部の圧力室が流路を介して接続されている。
また、特許文献2(特開2006−123397号公報)には、二次元状に配列された複数の吐出機構部と、複数の共通液室(副マニホールド)とを有し、各共通液室に複数の吐出機構部の圧力室が流路を介して接続されている液体吐出ヘッドが開示されている。特許文献2に開示されている液体吐出ヘッドにおいては、複数の圧力室からなる圧力室列が、1つの共通液室に複数割り当てられ、その複数の圧力室列に属する圧力室が1つの共通液室に接続される。そして、1つの共通液室に割り当てられた複数の圧力室列のうち、隣接する圧力室列に属する圧力室の圧力発生手段(アクチュエータ)を異なるタイミングで駆動する。
また、特許文献2(特開2006−123397号公報)には、二次元状に配列された複数の吐出機構部と、複数の共通液室(副マニホールド)とを有し、各共通液室に複数の吐出機構部の圧力室が流路を介して接続されている液体吐出ヘッドが開示されている。特許文献2に開示されている液体吐出ヘッドにおいては、複数の圧力室からなる圧力室列が、1つの共通液室に複数割り当てられ、その複数の圧力室列に属する圧力室が1つの共通液室に接続される。そして、1つの共通液室に割り当てられた複数の圧力室列のうち、隣接する圧力室列に属する圧力室の圧力発生手段(アクチュエータ)を異なるタイミングで駆動する。
多数の吐出機構部を高密度に配置した液体吐出ヘッドでは、吐出機構部(圧力発生手段)を駆動した際に発生する圧力変動により相互干渉が起こり、吐出機構部の液体の吐出状態が変動して、記録品質が劣化するという問題がある。また、多数の圧力室の圧力発生素子を電気的に同時に駆動すると、駆動電力のピーク値が大きくなり、電圧降下などにより吐出機構部の吐出状態が変動して、記録品質が劣化するという問題がある。
特許文献1に開示されている液体吐出ヘッドにおいては、1つの圧力室で発生した圧力波が他の圧力室に直接伝搬することを防ぐため、圧力室と供給路とをつなぐ絞りの開口が互いに対向しないように、各圧力室を配置している。しかしながら、吐出機構部間の相互干渉は、圧力波の伝搬以外によっても生じる。
具体的には、圧力発生手段により圧力室を加圧して液体を吐出する瞬間には、液体が絞りを逆流して供給路に流入し、供給路内の圧力が上昇する。供給路内の圧力の上昇の程度は同時に駆動される吐出機構部の数に応じて異なる。そのため、同時に駆動される吐出機構部の吐出状態が変動するだけでなく、駆動されなかった吐出機構部のメニスカスが変動し、次の吐出に影響を与える。また、液体を吐出した直後には、液体を吐出した吐出機構部に向けて液体が供給されるため、供給路内に液体の流れが発生し、圧力が低下する。このような液体の流れに起因する圧力変動、および、その結果発生する吐出機構部の吐出状態の変動は、圧力波の直接的伝搬を緩和することでは防止できない。
特許文献1に開示されている液体吐出ヘッドにおいては、1つの圧力室で発生した圧力波が他の圧力室に直接伝搬することを防ぐため、圧力室と供給路とをつなぐ絞りの開口が互いに対向しないように、各圧力室を配置している。しかしながら、吐出機構部間の相互干渉は、圧力波の伝搬以外によっても生じる。
具体的には、圧力発生手段により圧力室を加圧して液体を吐出する瞬間には、液体が絞りを逆流して供給路に流入し、供給路内の圧力が上昇する。供給路内の圧力の上昇の程度は同時に駆動される吐出機構部の数に応じて異なる。そのため、同時に駆動される吐出機構部の吐出状態が変動するだけでなく、駆動されなかった吐出機構部のメニスカスが変動し、次の吐出に影響を与える。また、液体を吐出した直後には、液体を吐出した吐出機構部に向けて液体が供給されるため、供給路内に液体の流れが発生し、圧力が低下する。このような液体の流れに起因する圧力変動、および、その結果発生する吐出機構部の吐出状態の変動は、圧力波の直接的伝搬を緩和することでは防止できない。
特許文献2に開示されている液体吐出ヘッドにおいては、1つの共通液室に接続される多数の圧力室を、4つの圧力室列のグループにグループ分けし、隣接する圧力室列に属する圧力室の圧力発生手段を異なるタイミングで駆動する。多数の圧力室の圧力発生手段を4つのグループに分けて駆動するので、駆動電力のピーク値を低下させ、また、駆動に伴って発生する圧力変動も緩和することができる。しかしながら、同じ共通液室に接続され、同じ圧力室列に属する複数の圧力室の圧力発生手段が同時に駆動されるので、相互干渉の発生は避けられない。
また、1つの圧力室列に属する複数の圧力室を1つの共通液室に接続するためには、特許文献2の図3に示すように、共通液室を、高さ方向において、圧力室と吐出口との間に設けざるを得ない。なぜなら、吐出口とは反対側に複数の圧力室を接続可能な長い共通液室を設けると、全体の形状を保つ支持基板が分断され、強度を保つことができないからである。圧力室と吐出口との間に共通液室を設けた場合、共通液室は必然的に、横方向に細長く、狭い形状とせざるを得ない。狭い共通液室に多数の圧力室が接続され、その多数の圧力室の圧力発生手段が駆動されると、液体の流れに起因する相互干渉は避けられず、吐出状態の変動が発生する。
本発明の目的は、吐出状態の変動の抑制を図ることができる液体吐出装置および液体吐出ヘッドを提供することにある。
また、1つの圧力室列に属する複数の圧力室を1つの共通液室に接続するためには、特許文献2の図3に示すように、共通液室を、高さ方向において、圧力室と吐出口との間に設けざるを得ない。なぜなら、吐出口とは反対側に複数の圧力室を接続可能な長い共通液室を設けると、全体の形状を保つ支持基板が分断され、強度を保つことができないからである。圧力室と吐出口との間に共通液室を設けた場合、共通液室は必然的に、横方向に細長く、狭い形状とせざるを得ない。狭い共通液室に多数の圧力室が接続され、その多数の圧力室の圧力発生手段が駆動されると、液体の流れに起因する相互干渉は避けられず、吐出状態の変動が発生する。
本発明の目的は、吐出状態の変動の抑制を図ることができる液体吐出装置および液体吐出ヘッドを提供することにある。
上記目的を達成するために本発明の液体吐出装置は、
基板と、前記基板の第1の面側に設けられ、二次元状に配列された複数の圧力室と、前記複数の圧力室のそれぞれに対応して設けられた吐出口、前記吐出口から液体を吐出させるための圧力発生手段、および、前記圧力室に接続する流路と、前記基板の第2の面側に設けられた共通液室と、隣接する圧力室の間に設けられ、前記共通液室に接続する複数の供給路とを有する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドと被記録体とを相対的に移動させる移動手段と、
前記圧力発生手段を駆動する駆動手段と、を有し、
前記供給路に隣接する複数の圧力室のそれぞれに対応する流路と前記供給路とが接続され、
前記駆動手段は、前記供給路に接続する複数の圧力室のそれぞれに対応する圧力発生手段に異なるタイミングで駆動信号を出力する。
基板と、前記基板の第1の面側に設けられ、二次元状に配列された複数の圧力室と、前記複数の圧力室のそれぞれに対応して設けられた吐出口、前記吐出口から液体を吐出させるための圧力発生手段、および、前記圧力室に接続する流路と、前記基板の第2の面側に設けられた共通液室と、隣接する圧力室の間に設けられ、前記共通液室に接続する複数の供給路とを有する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドと被記録体とを相対的に移動させる移動手段と、
前記圧力発生手段を駆動する駆動手段と、を有し、
前記供給路に隣接する複数の圧力室のそれぞれに対応する流路と前記供給路とが接続され、
前記駆動手段は、前記供給路に接続する複数の圧力室のそれぞれに対応する圧力発生手段に異なるタイミングで駆動信号を出力する。
上記目的を達成するために本発明の液体吐出ヘッドは、
基板と、
前記基板の第1の面側に設けられ、二次元状に配列された複数の圧力室と、
前記複数の圧力室のそれぞれに対応して設けられた吐出口、前記吐出口から液体を吐出させるための圧力発生手段、および、前記圧力室に接続する第1の流路および第2の流路と、
前記基板の第2の面側に設けられた第1の共通液室および第2の共通液室と、
隣接する圧力室の間に設けられ、前記第1の共通液室に接続する第1の供給路、および、隣接する圧力室の間に設けられ、前記第2の共通液室に接続する第2の供給路と、を有し、
前記第1の供給路に隣接する複数の圧力室のそれぞれに対応する第1の流路と前記第1の供給路とが接続され、
前記第2の供給路に隣接する複数の圧力室のそれぞれに対応する第2の流路と前記第2の供給路とが接続され、
前記複数の圧力室はそれぞれ、前記第1の供給路を介して接続される圧力室と前記第2の供給路を介して接続される圧力室とが異なる。
基板と、
前記基板の第1の面側に設けられ、二次元状に配列された複数の圧力室と、
前記複数の圧力室のそれぞれに対応して設けられた吐出口、前記吐出口から液体を吐出させるための圧力発生手段、および、前記圧力室に接続する第1の流路および第2の流路と、
前記基板の第2の面側に設けられた第1の共通液室および第2の共通液室と、
隣接する圧力室の間に設けられ、前記第1の共通液室に接続する第1の供給路、および、隣接する圧力室の間に設けられ、前記第2の共通液室に接続する第2の供給路と、を有し、
前記第1の供給路に隣接する複数の圧力室のそれぞれに対応する第1の流路と前記第1の供給路とが接続され、
前記第2の供給路に隣接する複数の圧力室のそれぞれに対応する第2の流路と前記第2の供給路とが接続され、
前記複数の圧力室はそれぞれ、前記第1の供給路を介して接続される圧力室と前記第2の供給路を介して接続される圧力室とが異なる。
本発明によれば、1つの供給路に接続される複数の圧力室の圧力発生手段を異なるタイミングで駆動する。そのため、同じ供給路に接続される複数の圧力室の圧力発生手段が同時に駆動されることが無くなるので、各圧力室に接続された流路からの順方向、逆方向の液体の流れが生じるタイミングが異なる。その結果、各吐出機構部間の相互干渉を小さくし、吐出機構部の吐出状態の変動の抑制を図ることができる。
また、本発明によれば、各圧力室は、第1の供給路を介して接続される圧力室と第2の供給路を介して接続される圧力室とが異なっている。そのため、各吐出機構部間の相互干渉が分散されるので、吐出機構部の吐出状態の変動の抑制を図ることができる。
また、本発明によれば、各圧力室は、第1の供給路を介して接続される圧力室と第2の供給路を介して接続される圧力室とが異なっている。そのため、各吐出機構部間の相互干渉が分散されるので、吐出機構部の吐出状態の変動の抑制を図ることができる。
本発明によれば、吐出状態の変動の抑制を図ることができる。
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る液体吐出装置10の構成を示す図である。
被記録体である記録紙1は、記録紙1を搬送する移動手段である紙送りローラー2により矢印に示す方向に搬送される。プラテン3上に搬送された記録紙1に対向するように、4組の液体吐出ヘッドユニット4が設けられている。液体吐出ヘッドユニット4はそれぞれ、例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの液体(インク)を吐出して、記録紙1に記録を行う。各液体吐出ヘッドユニット4には、液体を吐出するための圧力を発生させる圧力発生手段を電気的に駆動する駆動手段5が接続されている。駆動手段5は、コントローラー6から送られる画像信号などに基づいて圧力発生手段の駆動信号を出力する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る液体吐出装置10の構成を示す図である。
被記録体である記録紙1は、記録紙1を搬送する移動手段である紙送りローラー2により矢印に示す方向に搬送される。プラテン3上に搬送された記録紙1に対向するように、4組の液体吐出ヘッドユニット4が設けられている。液体吐出ヘッドユニット4はそれぞれ、例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの液体(インク)を吐出して、記録紙1に記録を行う。各液体吐出ヘッドユニット4には、液体を吐出するための圧力を発生させる圧力発生手段を電気的に駆動する駆動手段5が接続されている。駆動手段5は、コントローラー6から送られる画像信号などに基づいて圧力発生手段の駆動信号を出力する。
図2は、液体吐出ヘッドユニット4を吐出口面側から見た図である。
図2に示すように、液体吐出ヘッドユニット4には、複数の液体吐出ヘッド7が千鳥状に配置されている。各液体吐出ヘッド7には、2000個の吐出機構部が設けられている。液体吐出ヘッドユニット4により、1200dpi(dot per inch)の記録が可能である。
なお、以下では、吐出口が形成された面をXY平面とし、液体吐出ヘッド7と記録紙1とを相対的に移動させる方向をY方向とする。
図2に示すように、液体吐出ヘッドユニット4には、複数の液体吐出ヘッド7が千鳥状に配置されている。各液体吐出ヘッド7には、2000個の吐出機構部が設けられている。液体吐出ヘッドユニット4により、1200dpi(dot per inch)の記録が可能である。
なお、以下では、吐出口が形成された面をXY平面とし、液体吐出ヘッド7と記録紙1とを相対的に移動させる方向をY方向とする。
図3は、液体吐出ヘッド7の主要な構成を示す図である。図3(a)は、液体吐出ヘッド7を正面から見た透視図であり、図3(b),(c)は、液体吐出ヘッド7の断面図である。なお、吐出休止時に液体が増粘して吐出不良が発生したり、連続吐出などにより圧力室内に気泡が溜まり吐出不良が発生したりすることがある。本実施形態においては、これらの問題を解消するために、液体吐出ヘッド7が、圧力室内の液体を循環させる構造を有する例を説明する。
図3(a)に示すように、液体吐出ヘッド7は、二次元状に配列された複数の圧力室11、各圧力室11に対応して設けられた、吐出口12(12a〜12d)、第1の流路である流入用流路13、第2の流路である流出用流路14などを有する。圧力室11と、その圧力室11に対応して設けられた吐出口12、流路(流入用流路13、流出用流路14)、図3(a)においては不図示の圧力発生手段は、吐出機構部15を構成する。
図3(a)においては、Y方向に4列の吐出機構部15が設けられている。全体としては、一例として、Y方向に40列の吐出機構部15が設けられる
図3(a)に示すように、液体吐出ヘッド7は、二次元状に配列された複数の圧力室11、各圧力室11に対応して設けられた、吐出口12(12a〜12d)、第1の流路である流入用流路13、第2の流路である流出用流路14などを有する。圧力室11と、その圧力室11に対応して設けられた吐出口12、流路(流入用流路13、流出用流路14)、図3(a)においては不図示の圧力発生手段は、吐出機構部15を構成する。
図3(a)においては、Y方向に4列の吐出機構部15が設けられている。全体としては、一例として、Y方向に40列の吐出機構部15が設けられる
図3(a)に示すように、流入用流路13は、第1の供給路である流入用供給路16に接続されている。また、流出用流路14は、第2の供給路である流出用供給路17に接続されている。より詳細には、流入用供給路16の中心を中心とする四角形16aの各角の位置に存在し、流入用供給路16に隣接する4個の圧力室11のそれぞれに対応する流入用流路13と、その流入用供給路16とが接続されている。また、流出用供給路17の中心を中心とする四角形17aの各角の位置に存在し、流出用供給路17に隣接する4個の圧力室11のそれぞれに対応する流出用流路14と、その流出用供給路17とが接続されている。
また、図3(a)に示すように、各圧力室11は、流入用供給路16を介して接続される他の3つの圧力室11と、流出用供給路17を介して接続される他の3つの圧力室11とが全て異なる。
上述したような構成とすることで、吐出機構部15間での相互干渉、いわゆるクロストークの影響を分散し、吐出状態の変動の抑制を図ることができる。その結果、記録品質の劣化を抑制することができる。なお、本実施形態においては、1つの供給路に接続される圧力室の個数(p個)が4である場合を例として説明したが、これらに限られるものではない。
また、図3(a)に示すように、各圧力室11は、流入用供給路16を介して接続される他の3つの圧力室11と、流出用供給路17を介して接続される他の3つの圧力室11とが全て異なる。
上述したような構成とすることで、吐出機構部15間での相互干渉、いわゆるクロストークの影響を分散し、吐出状態の変動の抑制を図ることができる。その結果、記録品質の劣化を抑制することができる。なお、本実施形態においては、1つの供給路に接続される圧力室の個数(p個)が4である場合を例として説明したが、これらに限られるものではない。
ここで、1つの流入用供給路16に4個の圧力室11が接続されることによる効果について説明する。ここでは流入用供給路16について説明するが、流出用供給路17に関しても同様である。
図3(a)に示す例では、1つの流入用供給路16に接続する4個の圧力室11のそれぞれに対応する流入用流路13はすべて、長さと太さが等しく、角が丸みを帯びた四角形の流入用供給路16の角部分に接続されている。そのため、4個の流入用流路13の流体力学的特性は略等しく、各流入用流路13に対応する吐出機構部15間で吐出量などの差異はほとんど生じない。
図3(a)に示す例では、1つの流入用供給路16に接続する4個の圧力室11のそれぞれに対応する流入用流路13はすべて、長さと太さが等しく、角が丸みを帯びた四角形の流入用供給路16の角部分に接続されている。そのため、4個の流入用流路13の流体力学的特性は略等しく、各流入用流路13に対応する吐出機構部15間で吐出量などの差異はほとんど生じない。
流入用供給路16を縦方向(Y方向)に長くすれば、6個以上の圧力室11を接続することも可能である。しかし、この場合、流入用供給路16の角付近で流入用供給路16に接続する吐出機構部15と、流入用供給路16の中央部付近で流入用供給路16に接続する吐出機構部15との間で、流体力学的特性を均一にすることができない。
流入用供給路16を円形にすれば、角付近で接続するか否かに起因する差異は無くなる。しかしながら、このような構成とするためには、流入用流路13の長さを不均一とするか、または、接続位置と流入用流路13の内壁面との距離を不均一とする必要があり、流体力学的特性を均一にすることができない。
なお、流体力学的特性とは、流体の慣性や粘性抵抗などの特性である。これらの特性は流速や流速の時間的変化に応じて変化するので、一般的に形状の異なる流路の流体力学的特性を均一に揃えることは困難である。
1つの流入用供給路16に1個または2個の圧力室11のみを接続するようにすれば、流体力学的特性を揃えることは可能である。しかし、1つの流入用供給路16に1個または2個の圧力室11のみを接続する場合、1つの流入用供給路16に4個の圧力室11を接続する場合と比べて、小さな流入用供給路16を多数設ける必要がある。そのため、流入用供給路16の流抵抗が大きくなり、高い周波数での駆動が困難になるなどの問題が生じる。
したがって、4つの圧力室11を1つの流入用インク孔16に接続する構成は、多数の圧力室を二次元状に(X方向およびY方向に規則的に)配列し、高密度に吐出機構部15を配置するためには、特に優れた構成である。
流入用供給路16を円形にすれば、角付近で接続するか否かに起因する差異は無くなる。しかしながら、このような構成とするためには、流入用流路13の長さを不均一とするか、または、接続位置と流入用流路13の内壁面との距離を不均一とする必要があり、流体力学的特性を均一にすることができない。
なお、流体力学的特性とは、流体の慣性や粘性抵抗などの特性である。これらの特性は流速や流速の時間的変化に応じて変化するので、一般的に形状の異なる流路の流体力学的特性を均一に揃えることは困難である。
1つの流入用供給路16に1個または2個の圧力室11のみを接続するようにすれば、流体力学的特性を揃えることは可能である。しかし、1つの流入用供給路16に1個または2個の圧力室11のみを接続する場合、1つの流入用供給路16に4個の圧力室11を接続する場合と比べて、小さな流入用供給路16を多数設ける必要がある。そのため、流入用供給路16の流抵抗が大きくなり、高い周波数での駆動が困難になるなどの問題が生じる。
したがって、4つの圧力室11を1つの流入用インク孔16に接続する構成は、多数の圧力室を二次元状に(X方向およびY方向に規則的に)配列し、高密度に吐出機構部15を配置するためには、特に優れた構成である。
図3(b)を参照すると、流入用供給路16および流出用供給路17は、基板20に垂直方向(Z方向)に穿孔されている。流入用供給路16は、2段階に穿孔されおり、第1の共通液室である流入用共通液室21につながる部分で大きくなっている。これにより、流抵抗を小さくすることができる。流出用供給路17は、第2の共通液室である流出用共通液室22につながっている。
流入用流路13は、基板20に対して垂直方向に折れ曲がって、流入用供給路16に接続されている。また、流入用流路14は、基板20に対して垂直方向に折れ曲がって、流出用供給路17に接続されている。
なお、図3(c)に示すように、流入用供給路16および流出用供給路17が基板20を貫通せず、流入用流路13および流出用流路14が基板20内に達して、流入用供給路16および流出用供給路17のそれぞれと接続されていてもよい。
流入用流路13は、基板20に対して垂直方向に折れ曲がって、流入用供給路16に接続されている。また、流入用流路14は、基板20に対して垂直方向に折れ曲がって、流出用供給路17に接続されている。
なお、図3(c)に示すように、流入用供給路16および流出用供給路17が基板20を貫通せず、流入用流路13および流出用流路14が基板20内に達して、流入用供給路16および流出用供給路17のそれぞれと接続されていてもよい。
基板20の圧力室11が配置された第1の面とは反対側の第2の面には、流入用共通液室21および流出用共通液室22が設けられている。流入用共通液室21は流入用供給路16と接続され、流出用共通液室22は流出用供給路17と接続されている。不図示の液体供給装置により、流入用共通液室21内の液体は−300Pa程度の弱い負圧に保たれている。また、流出用共通液室22内の液体は、さらに数100Pa程度低い圧力に保たれている。これにより、待機中に、液体がゆっくりと圧力室11内を流れ、吐出口11からの蒸発などにより液体が増粘することを防ぐことができる。
なお、流入用共通液室21と流出用共通液室22とを同程度の圧力に保つことにより、両者を区別することなく、共通液室として使用することも可能である。
各圧力室11には圧力発生手段であるベンド型ピエゾ素子23が設けられている。ピエゾ素子23は、駆動手段5から出力される駆動波形信号(駆動信号)により駆動される。
なお、流入用共通液室21と流出用共通液室22とを同程度の圧力に保つことにより、両者を区別することなく、共通液室として使用することも可能である。
各圧力室11には圧力発生手段であるベンド型ピエゾ素子23が設けられている。ピエゾ素子23は、駆動手段5から出力される駆動波形信号(駆動信号)により駆動される。
次に、駆動手段5による吐出機構部15(ピエゾ素子23)の駆動順序について説明する。以下では、図3(a)に示すように、1つの流入用供給路16に、吐出口12a〜12dそれぞれに対応する圧力室11が接続されている場合を例として説明する。
駆動手段5は、吐出口12a,12b,12c,12dの順に、各吐出口12に対応する圧力室11のピエゾ素子23を駆動する。
図4は、駆動手段5が出力する駆動波形信号の一例を示す図である。図4においては、駆動波形信号は、負の電圧により構成される例を示している。また、図4においては、信号a,b,c,dはそれぞれ、吐出口12a,12b,12c,12dに対応する圧力室11に設けられたピエゾ素子23に対する駆動波形信号を示す。なお、記録すべき画像に応じて、実際に駆動する場合と、信号を停止して駆動しない場合とがあることは明らかである。
図4に示すように、駆動手段5は、1つの流入用供給路16に接続されている複数の圧力室11のそれぞれのピエゾ素子23を異なるタイミングで駆動する(各ピエゾ素子23に異なるタイミングで駆動信号を出力する)。したがって、1つの流入用供給路16に接続されている複数の圧力室11のピエゾ素子23が同時に駆動されることはない。そのため、同時に駆動する吐出機構部15の数が変化した際に生じる、記録画像に対する影響を小さくすることができる。
駆動手段5は、吐出口12a,12b,12c,12dの順に、各吐出口12に対応する圧力室11のピエゾ素子23を駆動する。
図4は、駆動手段5が出力する駆動波形信号の一例を示す図である。図4においては、駆動波形信号は、負の電圧により構成される例を示している。また、図4においては、信号a,b,c,dはそれぞれ、吐出口12a,12b,12c,12dに対応する圧力室11に設けられたピエゾ素子23に対する駆動波形信号を示す。なお、記録すべき画像に応じて、実際に駆動する場合と、信号を停止して駆動しない場合とがあることは明らかである。
図4に示すように、駆動手段5は、1つの流入用供給路16に接続されている複数の圧力室11のそれぞれのピエゾ素子23を異なるタイミングで駆動する(各ピエゾ素子23に異なるタイミングで駆動信号を出力する)。したがって、1つの流入用供給路16に接続されている複数の圧力室11のピエゾ素子23が同時に駆動されることはない。そのため、同時に駆動する吐出機構部15の数が変化した際に生じる、記録画像に対する影響を小さくすることができる。
次に、吐出口12の配置について説明する。以下では、1200dpiで記録を行う場合の1画素の大きさ、すなわち21.167μmを定数Aとする。
図3(a)に示す吐出口12bは、図中左側に隣接する吐出口12aに対して、X方向に40A、Y方向に0.25Aだけずれた位置にある。また、吐出口12cは、図中下側に隣接する吐出口12aに対して、X方向にA、Y方向にA(5+0.5)だけずれた位置にある。また、吐出口12bは、図中左下側に隣接する吐出口12aに対して、X方向に41A、Y方向にA(5+0.75)だけずれた位置にある。
このように、1つの吐出口(12a)を座標原点とし、nおよびmを整数とすると、他の吐出口12b,12c,12dの位置は、以下のように規定される。すなわち、他の吐出口12のX方向の位置は、略Anで規定され、他の吐出口12のY方向の位置は、略A(m+b)(0≦b<1)で規定される。ここで、1つの流入用供給路16に接続される圧力室11のそれぞれに対応する吐出口12のbの値は、すべて異なっている。
このように、本実施形態においては、吐出口12の位置が、記録画素のピッチ以下の精度で微調整されている。そのため、駆動タイミングを異ならせたことに起因する着弾位置ずれが生じるのを防ぐことができる。
図3(a)に示す吐出口12bは、図中左側に隣接する吐出口12aに対して、X方向に40A、Y方向に0.25Aだけずれた位置にある。また、吐出口12cは、図中下側に隣接する吐出口12aに対して、X方向にA、Y方向にA(5+0.5)だけずれた位置にある。また、吐出口12bは、図中左下側に隣接する吐出口12aに対して、X方向に41A、Y方向にA(5+0.75)だけずれた位置にある。
このように、1つの吐出口(12a)を座標原点とし、nおよびmを整数とすると、他の吐出口12b,12c,12dの位置は、以下のように規定される。すなわち、他の吐出口12のX方向の位置は、略Anで規定され、他の吐出口12のY方向の位置は、略A(m+b)(0≦b<1)で規定される。ここで、1つの流入用供給路16に接続される圧力室11のそれぞれに対応する吐出口12のbの値は、すべて異なっている。
このように、本実施形態においては、吐出口12の位置が、記録画素のピッチ以下の精度で微調整されている。そのため、駆動タイミングを異ならせたことに起因する着弾位置ずれが生じるのを防ぐことができる。
駆動手段5は、記録紙1を液体吐出ヘッド7に対してY方向に相対移動させて記録を行う場合、記録紙1がAだけ進む時間の略1/4おきに、吐出口12a,12b,12c,12dの順に対応するピエゾ素子23を駆動する。すなわち、記録紙1の相対移動速度をv、複数の吐出口間のbの値の誤差をΔb、各吐出口に対応するピエゾ素子23の駆動タイミングの差をΔtとすると、駆動手段5は、Δt=A×Δb÷vで規定されるタイミング差でピエゾ素子23を駆動する。こうすることで、複数の吐出機構部15を時分割して駆動することに起因する着弾誤差などを生じさせることなく、精度のよい記録を行うことができる。
また、本実施形態においては、Y方向に隣接する吐出口12aと吐出口12cとの間隔、吐出口12bと吐出口12dとの間隔はともに5.5Aとなっており。無駄なスペースを生じさせることなく吐出機構部15を規則的に配置している。そのため、Y方向に隣接する吐出機構部15を連続して駆動すると、駆動タイミングを異ならせたことに起因して、着弾位置ずれが生じることがある。そのため、駆動手段5は、X方向において流入用供給路16を挟む偶数個の圧力室11に対応するピエゾ素子を、X方向に交互に駆動する。こうすることで、駆動タイミングを異ならせたことに起因して、着弾位置ずれが生じることを防ぐことができる。
このように本実施形態においては、液体吐出装置10は、共通液室に接続する供給路(16,17)に、その供給路に隣接する複数の圧力室11のそれぞれに対応する流路(13,14)が接続された液体吐出ヘッド7と、駆動手段5とを有する。駆動手段5は、同じ供給路に接続する複数の圧力室11のそれぞれに対応するピエゾ素子23に異なるタイミングで駆動信号を出力する。
1つの供給路に複数の吐出機構部を接続することで、供給路の数を少なくすることができる。一般に、流体の流抵抗は、流路の断面積の2乗に反比例する。そのため、多数の吐出機構部に対応する供給路の数を減らすことで、基板に対する供給路の総断面積を増やすことなく流抵抗を減らすことができる。しかし、1つの供給路に接続する吐出機構部の数を過度に多くして供給路の断面積を大きくすると、基板が供給路により分断され、基板の必要な強度を保つことができないなどの問題が生じる。1つの供給路に接続することができる吐出機構部の数は個々の吐出機構部の設計により異なるが、設計上、限界がある。その結果、十分に流抵抗が小さいとは言えない供給路に複数の吐出機構部の圧力室を接続することになる。そこで、本発明においては、1つの供給路に接続された複数の圧力室に対応する圧力発生手段を異なるタイミングで駆動する。そのため、同じ供給路に接続される複数の圧力室の圧力発生手段が同時に駆動されることが無くなるので、各圧力室に接続された流路からの順方向、逆方向の液体の流れが生じるタイミングが異なる。その結果、供給路の流抵抗の影響を小さくし、各吐出機構部間の相互干渉を小さくして、吐出状態の変動の抑制を図ることができる。
1つの供給路に複数の吐出機構部を接続することで、供給路の数を少なくすることができる。一般に、流体の流抵抗は、流路の断面積の2乗に反比例する。そのため、多数の吐出機構部に対応する供給路の数を減らすことで、基板に対する供給路の総断面積を増やすことなく流抵抗を減らすことができる。しかし、1つの供給路に接続する吐出機構部の数を過度に多くして供給路の断面積を大きくすると、基板が供給路により分断され、基板の必要な強度を保つことができないなどの問題が生じる。1つの供給路に接続することができる吐出機構部の数は個々の吐出機構部の設計により異なるが、設計上、限界がある。その結果、十分に流抵抗が小さいとは言えない供給路に複数の吐出機構部の圧力室を接続することになる。そこで、本発明においては、1つの供給路に接続された複数の圧力室に対応する圧力発生手段を異なるタイミングで駆動する。そのため、同じ供給路に接続される複数の圧力室の圧力発生手段が同時に駆動されることが無くなるので、各圧力室に接続された流路からの順方向、逆方向の液体の流れが生じるタイミングが異なる。その結果、供給路の流抵抗の影響を小さくし、各吐出機構部間の相互干渉を小さくして、吐出状態の変動の抑制を図ることができる。
(第2の実施形態)
本実施形態においては、液体吐出装置、液体吐出ヘッドユニットおよび液体吐出ヘッドの構成は、第1の実施形態と同様である。ただし、本実施形態と第1の実施形態とを比較すると、吐出機構部の駆動順序が異なっている。
図5は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド7の主要部を示す図である。また、図6は、図5に示す吐出口12a〜12dに対応するピエゾ素子23を駆動する駆動信号を示す図である。
図5と図3とを比較すると、1つの供給路(流入用供給路16、流出用供給路17)に接続する4つの吐出機構部15それぞれの吐出口12(12a〜12d)の配置が異なっている。具体的には、図3においては、吐出口12aと吐出口12bとを結ぶ直線と、吐出口12cと吐出口12dとを結ぶ直線とが略平行である。一方、図5においては、吐出口12aと吐出口12bとを結ぶ直線と、吐出口12cと吐出口12dとを結ぶ直線とが交差している。
本実施形態においては、液体吐出装置、液体吐出ヘッドユニットおよび液体吐出ヘッドの構成は、第1の実施形態と同様である。ただし、本実施形態と第1の実施形態とを比較すると、吐出機構部の駆動順序が異なっている。
図5は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド7の主要部を示す図である。また、図6は、図5に示す吐出口12a〜12dに対応するピエゾ素子23を駆動する駆動信号を示す図である。
図5と図3とを比較すると、1つの供給路(流入用供給路16、流出用供給路17)に接続する4つの吐出機構部15それぞれの吐出口12(12a〜12d)の配置が異なっている。具体的には、図3においては、吐出口12aと吐出口12bとを結ぶ直線と、吐出口12cと吐出口12dとを結ぶ直線とが略平行である。一方、図5においては、吐出口12aと吐出口12bとを結ぶ直線と、吐出口12cと吐出口12dとを結ぶ直線とが交差している。
図6は、駆動手段5が出力する吐出口12a〜12dに対応するピエゾ素子23に出力する駆動信号を示す図である。信号a,b,c,dはそれぞれ、吐出口12a,12b,12c,12dに対応するピエゾ素子23に出力される駆動信号を示している。
図6に示すように、本実施形態においても、駆動手段5は、1つの供給路(流入用供給路16、流出用供給路17)に接続する4つの圧力室11のピエゾ素子23に異なるタイミングで駆動信号を出力する。したがって、1つの流入用供給路16に接続する4つの吐出機構部15のピエゾ素子23が同時に駆動されることがない。また、1つの流入用供給路17に接続する4つの吐出機構部15のピエゾ素子23が同時に駆動されることがない。そのため、同時に駆動される吐出機構部15の数が変化した際に生じる、記録画像に対する影響を小さくすることができる。
図6に示すように、本実施形態においても、駆動手段5は、1つの供給路(流入用供給路16、流出用供給路17)に接続する4つの圧力室11のピエゾ素子23に異なるタイミングで駆動信号を出力する。したがって、1つの流入用供給路16に接続する4つの吐出機構部15のピエゾ素子23が同時に駆動されることがない。また、1つの流入用供給路17に接続する4つの吐出機構部15のピエゾ素子23が同時に駆動されることがない。そのため、同時に駆動される吐出機構部15の数が変化した際に生じる、記録画像に対する影響を小さくすることができる。
本実施形態においては、Y方向に連続して並ぶ4つの吐出口12(図5において、点線で囲まれた部分を参照)に対応するピエゾ素子23もすべて、異なるタイミングで駆動される。
駆動後は、残留振動や圧力室間の相互干渉により、液体の圧力あるいは流れに振動が生じている。複数の吐出機構部を時分割駆動する場合に、各駆動開始タイミングの間隔を完全に同じにすることができれば、駆動順序による吐出状態の差は生じない。
一般に、液体吐出装置では、紙送りローラーによる紙送りの速度に同期して各駆動開始タイミングが定められる。こうすることで、紙送り速度に誤差が生じた場合にも、歪みの無い画像を記録することができる。しかし、紙送り速度に誤差があると、駆動周期が変動する。特に、駆動周期の最後の駆動波形の出力が完了する前に次の駆動周期が始まると、誤動作してしまう。したがって、実際には、時分割駆動の各駆動開始タイミングの間隔を完全に同じにすることは困難であり、駆動周期の最後の駆動波形が終わってから次の駆動周期が開始されるまでには十分な時間が設けられている。そのため、駆動される順番により、駆動時に発生している液体の圧力や流れの状況に差異が生じ、吐出状態に差が生じる。
上述した吐出状態の差は、1ドットを比較しただけでは視認できない程度の差である。しかし、記録紙1上のある領域内のドットを形成する吐出口12に対応するピエゾ素子23に出力される駆動信号に極端な偏りがある場合には、記録画像に濃度ムラが発生し得る。例えば、Y方向に並んだ吐出口12のある列に対応するピエゾ素子23が信号a,bのみで駆動され、その隣の吐出口12の列に対応するピエゾ素子23が信号c,dのみで駆動される場合には、記録画像に濃度ムラが発生し得る。本実施形態においては、Y方向に並んだ吐出口12の列内で、連続して並んだ4つの吐出口12に対応するピエゾ素子23の駆動順序がすべて異なるので、駆動信号に偏りがない。そのため、上述したような濃度ムラが発生することを防ぐことができる。
駆動後は、残留振動や圧力室間の相互干渉により、液体の圧力あるいは流れに振動が生じている。複数の吐出機構部を時分割駆動する場合に、各駆動開始タイミングの間隔を完全に同じにすることができれば、駆動順序による吐出状態の差は生じない。
一般に、液体吐出装置では、紙送りローラーによる紙送りの速度に同期して各駆動開始タイミングが定められる。こうすることで、紙送り速度に誤差が生じた場合にも、歪みの無い画像を記録することができる。しかし、紙送り速度に誤差があると、駆動周期が変動する。特に、駆動周期の最後の駆動波形の出力が完了する前に次の駆動周期が始まると、誤動作してしまう。したがって、実際には、時分割駆動の各駆動開始タイミングの間隔を完全に同じにすることは困難であり、駆動周期の最後の駆動波形が終わってから次の駆動周期が開始されるまでには十分な時間が設けられている。そのため、駆動される順番により、駆動時に発生している液体の圧力や流れの状況に差異が生じ、吐出状態に差が生じる。
上述した吐出状態の差は、1ドットを比較しただけでは視認できない程度の差である。しかし、記録紙1上のある領域内のドットを形成する吐出口12に対応するピエゾ素子23に出力される駆動信号に極端な偏りがある場合には、記録画像に濃度ムラが発生し得る。例えば、Y方向に並んだ吐出口12のある列に対応するピエゾ素子23が信号a,bのみで駆動され、その隣の吐出口12の列に対応するピエゾ素子23が信号c,dのみで駆動される場合には、記録画像に濃度ムラが発生し得る。本実施形態においては、Y方向に並んだ吐出口12の列内で、連続して並んだ4つの吐出口12に対応するピエゾ素子23の駆動順序がすべて異なるので、駆動信号に偏りがない。そのため、上述したような濃度ムラが発生することを防ぐことができる。
図7は、本発明の第2の実施形態に係る液体吐出ヘッド7の別の主要な構成を示す図である。図7においては、Y方向に並んだ吐出口12a〜12dをX軸上に射影すると、1つの流入用供給路16に接続する2つの圧力室11の吐出口12(点線で囲まれた部分の吐出口12bと吐出口12d)を射影した点は、3画素に相当する距離だけ離れている。そして、その2点間に、隣接する2つの流入用供給路16に接続する圧力室11の吐出口12を射影した点(点線で囲まれた部分の吐出口12aと吐出口12cとを射影した点)が位置する。すなわち、吐出口12a〜12dをX軸に射影すると、吐出口12a〜12dそれぞれに対応する点がX軸上で連続して並ぶ。
このように、図7においては、Y方向に順に並んだ吐出口12がインターレース状に並んでいる。そして、図7に示す液体吐出ヘッドにおいても、吐出口12a,12c,12d,12dの順に、対応するピエゾ素子23を駆動することで、同様の効果を得ることができる。
なお、本実施形態に係る液体吐出ヘッド7においても、吐出口12は、第1の実施形態と同様に配置されている。すなわち、1つの吐出口を座標原点とし、nおよびmを整数とすると、他の吐出口12のX方向の位置は、略Anで規定され、他の吐出口12のY方向の位置は、略A(m+b)(0≦b<1)で規定される。ここで、1つの流入用供給路16に接続される圧力室11のそれぞれに対応する吐出口12のbの値は、すべて異なっている。また、Y方向に隣接する少なくともp個(4個)の吐出口12(点線で囲まれた吐出口12a〜12dを参照)は、X軸に射影したときに連続して並び、各吐出口12のbの値はそれぞれ異なっている。
また、本実施形態に係る液体吐出ヘッド7においても、第1の実施形態と同様に、Δt=A×Δb÷vで規定されるタイミング差でピエゾ素子23を駆動する。こうすることで、複数の吐出機構部15を時分割して駆動することに起因する着弾誤差などを生じさせることなく、精度のよい記録を行うことができる。
(第3の実施形態)
図8は、本発明の第3の実施形態に係る液体吐出ヘッド7の主要な構成を示す図である。
本実施形態においては、図8に示すように、1つの流入用供給路16に2個の圧力室11(吐出口12aに対応する圧力室11および吐出口12bに対応する圧力室11)が流入用流路13を介して接続されている。また、1つの流出用供給路17に2個の圧力室11(吐出口12aに対応する圧力室11および吐出口12bに対応する圧力室11)が流出用流路14を介して接続されている。また、各圧力室11は、流入用供給路16を介して接続される圧力室11と、流出用供給路17を介して接続される圧力室11とが異なっている。
駆動手段5は、吐出口12aに対応するピエゾ素子23と吐出口12bに対応するピエゾ素子23とを交互に略等間隔で駆動する。したがって、各吐出機構部15は、記録紙1がAだけ進む時間毎に駆動される。
本実施形態においては、Y方向に隣接する2つの吐出口12aのY方向の間隔は6Aであり、X方向の間隔はAである。また、1つの流入用供給路16に接続される吐出口12aと吐出口12bとの間のX方向の間隔は40Aであり、Y方向の間隔は0.5Aである。また、1つの流出用供給路17にも、流入用供給路16と同様に、2つの圧力室11(吐出口12aに対応する圧力室11および吐出口12bに対応する圧力室11)が接続されている。
上述したような構成により、時分割駆動による着弾誤差などを生じることなく、高精度で記録することができる。
このように、図7においては、Y方向に順に並んだ吐出口12がインターレース状に並んでいる。そして、図7に示す液体吐出ヘッドにおいても、吐出口12a,12c,12d,12dの順に、対応するピエゾ素子23を駆動することで、同様の効果を得ることができる。
なお、本実施形態に係る液体吐出ヘッド7においても、吐出口12は、第1の実施形態と同様に配置されている。すなわち、1つの吐出口を座標原点とし、nおよびmを整数とすると、他の吐出口12のX方向の位置は、略Anで規定され、他の吐出口12のY方向の位置は、略A(m+b)(0≦b<1)で規定される。ここで、1つの流入用供給路16に接続される圧力室11のそれぞれに対応する吐出口12のbの値は、すべて異なっている。また、Y方向に隣接する少なくともp個(4個)の吐出口12(点線で囲まれた吐出口12a〜12dを参照)は、X軸に射影したときに連続して並び、各吐出口12のbの値はそれぞれ異なっている。
また、本実施形態に係る液体吐出ヘッド7においても、第1の実施形態と同様に、Δt=A×Δb÷vで規定されるタイミング差でピエゾ素子23を駆動する。こうすることで、複数の吐出機構部15を時分割して駆動することに起因する着弾誤差などを生じさせることなく、精度のよい記録を行うことができる。
(第3の実施形態)
図8は、本発明の第3の実施形態に係る液体吐出ヘッド7の主要な構成を示す図である。
本実施形態においては、図8に示すように、1つの流入用供給路16に2個の圧力室11(吐出口12aに対応する圧力室11および吐出口12bに対応する圧力室11)が流入用流路13を介して接続されている。また、1つの流出用供給路17に2個の圧力室11(吐出口12aに対応する圧力室11および吐出口12bに対応する圧力室11)が流出用流路14を介して接続されている。また、各圧力室11は、流入用供給路16を介して接続される圧力室11と、流出用供給路17を介して接続される圧力室11とが異なっている。
駆動手段5は、吐出口12aに対応するピエゾ素子23と吐出口12bに対応するピエゾ素子23とを交互に略等間隔で駆動する。したがって、各吐出機構部15は、記録紙1がAだけ進む時間毎に駆動される。
本実施形態においては、Y方向に隣接する2つの吐出口12aのY方向の間隔は6Aであり、X方向の間隔はAである。また、1つの流入用供給路16に接続される吐出口12aと吐出口12bとの間のX方向の間隔は40Aであり、Y方向の間隔は0.5Aである。また、1つの流出用供給路17にも、流入用供給路16と同様に、2つの圧力室11(吐出口12aに対応する圧力室11および吐出口12bに対応する圧力室11)が接続されている。
上述したような構成により、時分割駆動による着弾誤差などを生じることなく、高精度で記録することができる。
本実施形態においても、駆動手段5は、1つの供給路に接続する複数の圧力室11のピエゾ素子23を異なるタイミングで駆動する。そのため、1つの供給路に接続する複数の圧力室11に対応するピエゾ素子23が同時に複数駆動されることが無くなるので、各圧力室に接続された流路からの順方向、逆方向の液体の流れが生じるタイミングが異なる。その結果、供給路の流抵抗の影響を小さくし、各吐出機構部15の相互干渉を小さくすることができる。そのため、吐出状態の変動を抑制することができる。また、各圧力室11は、流入用供給路16を介して接続される圧力室11と、流出用供給路17を介して接続される圧力室11とが異なっている。そのため、クロストークによる悪影響を十分に抑制することができる。
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態においては、液体吐出装置、液体吐出ヘッドユニットの構成は第1の実施形態と同様である。また、液体吐出ヘッドの構成は、第3の実施形態と同様である。ただし、本実施形態と第3の実施形態とを比較すると、吐出機構部の駆動順序が異なる。
図9は、本発明の第4の実施形態の液体吐出ヘッド7に係る液体吐出ヘッド7の主要な構成を示す図である。本実施形態の液体吐出ヘッド7は、第3の実施形態の液体吐出ヘッド7と同様の構成を有する。
駆動手段5は、Y方向に並んだ吐出口12の列内で、隣接する吐出口12に対応するピエゾ素子23を交互に駆動する。このような構成とすることにより、駆動順序の違いにより生じる吐出状態の差に起因する記録画像の濃度ムラの発生を抑制することができる。
本発明の第4の実施形態においては、液体吐出装置、液体吐出ヘッドユニットの構成は第1の実施形態と同様である。また、液体吐出ヘッドの構成は、第3の実施形態と同様である。ただし、本実施形態と第3の実施形態とを比較すると、吐出機構部の駆動順序が異なる。
図9は、本発明の第4の実施形態の液体吐出ヘッド7に係る液体吐出ヘッド7の主要な構成を示す図である。本実施形態の液体吐出ヘッド7は、第3の実施形態の液体吐出ヘッド7と同様の構成を有する。
駆動手段5は、Y方向に並んだ吐出口12の列内で、隣接する吐出口12に対応するピエゾ素子23を交互に駆動する。このような構成とすることにより、駆動順序の違いにより生じる吐出状態の差に起因する記録画像の濃度ムラの発生を抑制することができる。
(第5の実施形態)
図10は、本発明の第5の実施形態の液体吐出ヘッド7の主要な構成を示す図である。
本実施形態においては、図10に示すように、1つの流入用供給路16に4個の圧力室11が流入用流路13を介して接続している。また、1つの流出用供給路17に8個の圧力室11が流出用流路14を介して接続している。なお、本実施形態においては、1つの流入用供給路16に接続する圧力室11の個数pが4であり、1つの流出用供給路17に接続する圧力室11の個数qが8である例を用いて説明するが、これに限られるものではない。
一般に、流入用流路13は十分なリフィル速度を得るために、比較的流抵抗が小さくなるように設計されている。したがって、吐出機構部15を駆動した際に発生する圧力変動による相互干渉の影響が大きい。そのため、本実施形態においては、1つの流入用供給路16に接続される圧力室11の数は、1つの流出用供給路17に接続される圧力室11の数よりも少ない。
図10は、本発明の第5の実施形態の液体吐出ヘッド7の主要な構成を示す図である。
本実施形態においては、図10に示すように、1つの流入用供給路16に4個の圧力室11が流入用流路13を介して接続している。また、1つの流出用供給路17に8個の圧力室11が流出用流路14を介して接続している。なお、本実施形態においては、1つの流入用供給路16に接続する圧力室11の個数pが4であり、1つの流出用供給路17に接続する圧力室11の個数qが8である例を用いて説明するが、これに限られるものではない。
一般に、流入用流路13は十分なリフィル速度を得るために、比較的流抵抗が小さくなるように設計されている。したがって、吐出機構部15を駆動した際に発生する圧力変動による相互干渉の影響が大きい。そのため、本実施形態においては、1つの流入用供給路16に接続される圧力室11の数は、1つの流出用供給路17に接続される圧力室11の数よりも少ない。
駆動手段5は、pおよびqの小さい方の値をrとすると、一回の吐出周期内にr種類以上の駆動信号の出力タイミングを有している。すなわち、駆動手段5は、複数の吐出機構部15をrに分割して時分割駆動することができる。本実施形態においては、p=rである。したがって、駆動手段5は、1つの流入用供給路16に接続されるp個の圧力室11のピエゾ素子23を異なるタイミングで駆動することができる。以下では、駆動手段5は、複数の吐出機構部15を、1つの流入用供給路16に接続される圧力室11の個数と同じ4つに分割して、時分割駆動する例を説明する。
駆動手段5は、1つの流入用供給路16に圧力室11が接続する4個の吐出機構部15および1つの流出用供給路17に圧力室11が接続する4個の吐出機構部15をそれぞれ4分割駆動する。したがって、駆動手段5は、1つの流入用供給路16に接続する4つの圧力室11に対応するピエゾ素子23を異なるタイミングで駆動する。この場合、流出用供給路17には、吐出口12a〜12dそれぞれに対応する圧力室11が2個ずつ接続されている。したがって、流出用供給路17に接続されている複数の圧力室11のうち、2つの圧力室11に対応するピエゾ素子23が同時に駆動されることになる。しかし、流出用流路14は比較的流抵抗が大きく、吐出機構部15間の相互干渉が生じにくい。そのため、1つの流出用供給路17に接続する2つの圧力室11のピエゾ素子23を同時に駆動しても、吐出状態の変動が生じにくい。そこで、本実施形態においては、流出用供給路17のサイズを大きくし、流出用供給路16よりも多くの吐出機構部15を接続することで、流出用供給路17の流抵抗を下げ、流出用供給路17中の液体を流れやすくしている。
駆動手段5は、1つの流入用供給路16に圧力室11が接続する4個の吐出機構部15および1つの流出用供給路17に圧力室11が接続する4個の吐出機構部15をそれぞれ4分割駆動する。したがって、駆動手段5は、1つの流入用供給路16に接続する4つの圧力室11に対応するピエゾ素子23を異なるタイミングで駆動する。この場合、流出用供給路17には、吐出口12a〜12dそれぞれに対応する圧力室11が2個ずつ接続されている。したがって、流出用供給路17に接続されている複数の圧力室11のうち、2つの圧力室11に対応するピエゾ素子23が同時に駆動されることになる。しかし、流出用流路14は比較的流抵抗が大きく、吐出機構部15間の相互干渉が生じにくい。そのため、1つの流出用供給路17に接続する2つの圧力室11のピエゾ素子23を同時に駆動しても、吐出状態の変動が生じにくい。そこで、本実施形態においては、流出用供給路17のサイズを大きくし、流出用供給路16よりも多くの吐出機構部15を接続することで、流出用供給路17の流抵抗を下げ、流出用供給路17中の液体を流れやすくしている。
また、本実施形態においては、Y方向に連続して並んだ4個(少なくともr個以上)の吐出口12に対応するピエゾ素子23が異なるタイミングで駆動される。そのため、駆動順序の違いよる吐出状態の差に起因する記録画像の濃度ムラの発生を抑制することができる。
なお、本実施形態に係る液体吐出ヘッド7においても、吐出口12は、第1の実施形態と同様に配置されている。すなわち、他の吐出口12のX方向の位置は、略Anで規定され、他の吐出口12のY方向の位置は、略A(m+b)(0≦b<1)で規定される。ここで、1つの流入用供給路16に接続される圧力室11のそれぞれに対応する吐出口12のbの値は、すべて異なっている。また、Y方向に隣接する少なくともr個(4個)の吐出口12(点線で囲まれた吐出口12a〜12dを参照)は、X軸に射影したときに連続して並び、各吐出口12のbの値はそれぞれ異なっている。
なお、本実施形態に係る液体吐出ヘッド7においても、吐出口12は、第1の実施形態と同様に配置されている。すなわち、他の吐出口12のX方向の位置は、略Anで規定され、他の吐出口12のY方向の位置は、略A(m+b)(0≦b<1)で規定される。ここで、1つの流入用供給路16に接続される圧力室11のそれぞれに対応する吐出口12のbの値は、すべて異なっている。また、Y方向に隣接する少なくともr個(4個)の吐出口12(点線で囲まれた吐出口12a〜12dを参照)は、X軸に射影したときに連続して並び、各吐出口12のbの値はそれぞれ異なっている。
(第6の実施形態)
図11は、本発明の第6の実施形態に係る液体吐出ヘッド7の主要な構成を示す図である。
本実施形態においては、図11に示すように、1つの流入用供給路16に20個の圧力室11が流入用流路13を介して接続している。また、1つの流出用供給路17に20個の圧力室11が流出用流路14を介して接続している。
また、例えば、aに対応する吐出口12とoに対応する吐出口12、gに対応する吐出口12とaに対応する吐出口12、hに対応する吐出口12とbに対応する吐出口12、のY方向の間隔は、A(5+0.7)である。このように、Y方向に隣接する圧力室11に対応する吐出口12のY方向の間隔はすべて、A(5+0.7)である。また、Y方向に隣接する圧力室11に対応する吐出口12のX方向の間隔はすべてAである。
また、流入用供給路16または流出用供給路17を挟んでX方向に対向する位置にある吐出口12、例えば、aに対応する吐出口12とhに対応する吐出口12の間隔は、X方向に40A、Y方向に0.35Aである。
駆動手段5は、図11に示すa、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m、n、o、p、q、r、s、tの順に、1つの供給路に接続する複数の圧力室11のピエゾ素子23を駆動する。したがって、本実施形態においても、1つの供給路に接続される複数の圧力室11のピエゾ素子23が同時に駆動されることはない。そのため、供給路のサイズが比較的大きいにもかかわらず、吐出機構部15間の相互干渉(クロストーク)を小さくすることができる。なお、本実施形態においては、各圧力室11は、流入用供給路16を介して接続される圧力室11と流出用供給路17を介して接続される圧力室11とが同じものが多数ある。そのため、クロストークの影響を分散する効果は小さい。しかしながら、供給路を大きくすることができるので、供給路の流抵抗を小さくすることにより、クロストークを比較的小さくすることができる。
なお、上述した実施形態においては、1つの圧力室11に対応して、2つの流路(流入用流路13および流出用流路14)が設けられた例を用いて説明したが、これに限られるものではない。1つの圧力室11に対応して、1つの流路だけが設けられてもよい。この場合、供給路は流入用供給路16だけでよく、圧力室11は、その1つの流路を介して、流入用供給路16と接続される。
図11は、本発明の第6の実施形態に係る液体吐出ヘッド7の主要な構成を示す図である。
本実施形態においては、図11に示すように、1つの流入用供給路16に20個の圧力室11が流入用流路13を介して接続している。また、1つの流出用供給路17に20個の圧力室11が流出用流路14を介して接続している。
また、例えば、aに対応する吐出口12とoに対応する吐出口12、gに対応する吐出口12とaに対応する吐出口12、hに対応する吐出口12とbに対応する吐出口12、のY方向の間隔は、A(5+0.7)である。このように、Y方向に隣接する圧力室11に対応する吐出口12のY方向の間隔はすべて、A(5+0.7)である。また、Y方向に隣接する圧力室11に対応する吐出口12のX方向の間隔はすべてAである。
また、流入用供給路16または流出用供給路17を挟んでX方向に対向する位置にある吐出口12、例えば、aに対応する吐出口12とhに対応する吐出口12の間隔は、X方向に40A、Y方向に0.35Aである。
駆動手段5は、図11に示すa、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m、n、o、p、q、r、s、tの順に、1つの供給路に接続する複数の圧力室11のピエゾ素子23を駆動する。したがって、本実施形態においても、1つの供給路に接続される複数の圧力室11のピエゾ素子23が同時に駆動されることはない。そのため、供給路のサイズが比較的大きいにもかかわらず、吐出機構部15間の相互干渉(クロストーク)を小さくすることができる。なお、本実施形態においては、各圧力室11は、流入用供給路16を介して接続される圧力室11と流出用供給路17を介して接続される圧力室11とが同じものが多数ある。そのため、クロストークの影響を分散する効果は小さい。しかしながら、供給路を大きくすることができるので、供給路の流抵抗を小さくすることにより、クロストークを比較的小さくすることができる。
なお、上述した実施形態においては、1つの圧力室11に対応して、2つの流路(流入用流路13および流出用流路14)が設けられた例を用いて説明したが、これに限られるものではない。1つの圧力室11に対応して、1つの流路だけが設けられてもよい。この場合、供給路は流入用供給路16だけでよく、圧力室11は、その1つの流路を介して、流入用供給路16と接続される。
なお、上述した実施形態においては、吐出ヘッド7から液体を吐出して記録紙1に記録を行う装置を例として説明したが、本発明は、例えば、樹脂基板などに導電性の液体でパターンを形成して配線パターンを形成する生産装置などにも適用することができる。上述の例では、吐出ヘッド7を液体吐出装置10に固定し被記録体を移動しつつ液体を吐出する装置を例示したが、これに限られない。例えば、吐出ヘッド7が被記録体に対して移動して記録を行うシリアルタイプの液体吐出装置に適用することもできる。
1 記録紙
2 紙送りローラー
3 プラテン
4 液体吐出ヘッドユニット
5 駆動手段
6 コントローラー
7 液体吐出ヘッド
10 液体吐出装置
11 圧力室
12 吐出口
13 流入用流路
14 流出用流路
15 吐出機構部
16 流入用供給路
17 流出用供給路
20 基板
21 流入用共通液室
22 流出用供給液室
23 ピエゾ素子
2 紙送りローラー
3 プラテン
4 液体吐出ヘッドユニット
5 駆動手段
6 コントローラー
7 液体吐出ヘッド
10 液体吐出装置
11 圧力室
12 吐出口
13 流入用流路
14 流出用流路
15 吐出機構部
16 流入用供給路
17 流出用供給路
20 基板
21 流入用共通液室
22 流出用供給液室
23 ピエゾ素子
Claims (16)
- 基板と、前記基板の第1の面側に設けられ、二次元状に配列された複数の圧力室と、前記複数の圧力室のそれぞれに対応して設けられた吐出口、前記吐出口から液体を吐出させるための圧力発生手段、および、前記圧力室に接続する流路と、前記基板の第2の面側に設けられた共通液室と、隣接する圧力室の間に設けられ、前記共通液室に接続する複数の供給路とを有する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドと被記録体とを相対的に移動させる移動手段と、
前記圧力発生手段を駆動する駆動手段と、を有し、
前記供給路に隣接する複数の圧力室のそれぞれに対応する流路と前記供給路とが接続され、
前記駆動手段は、前記供給路に接続する複数の圧力室のそれぞれに対応する圧力発生手段に異なるタイミングで駆動信号を出力することを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項1記載の液体吐出装置において、
前記流路が前記供給路に接続される圧力室は、前記供給路の中心を中心とする四角形の各角の位置に設けられていることを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項2記載の液体吐出装置において、
前記共通液室は、第1の共通液室と、第2の共通液室とからなり、
前記供給路は、前記1の共通液室に接続する第1の供給路と、前記第2の共通液室に接続する第2の供給路とからなり、
前記複数の圧力室のそれぞれに対応して、前記第1の供給路に接続される第1の流路と、前記第2の供給路に接続される第2の流路とが設けられ、
前記第1の流路が前記第1の供給路に接続される圧力室は、前記第1の供給路の中心を中心とする四角形の各角の位置に設けられ、
前記第2の流路が前記第2の供給路に接続される圧力室は、前記第2の供給路の中心を中心とする四角形の各角の位置に設けられ、
前記複数の圧力室はそれぞれ、前記第1の供給路を介して接続される圧力室と前記第2の供給路を介して接続される圧力室とが異なっており、
前記駆動手段は、前記第1の供給路に接続する複数の圧力室のそれぞれに対応する圧力発生手段に異なるタイミングで駆動信号を出力するとともに、前記第2の供給路に接続する複数の圧力室のそれぞれに対応する圧力発生手段に異なるタイミングで駆動信号を出力することを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の液体吐出装置において、
前記複数の圧力室に対応する複数の吐出口が形成された面をXY平面とし、前記液体吐出ヘッドと前記被記録体とを相対的に移動させる方向をY方向と、Aを定数とし、nおよびmを整数とし、1つの吐出口を原点とすると、
前記複数の吐出口それぞれのX方向の位置は略Anで規定され、前記複数の吐出口それぞれのY方向の位置は略A(m+b)(0≦b<1)で規定され、
1つの前記供給路に接続された複数の圧力室に対応する吐出口の位置を規定する前記bの値はそれぞれ異なっており、
前記被記録体の相対移動速度をvとし、1つの前記供給路に接続される複数の圧力室のそれぞれに対応する吐出口のY方向の位置を規定するbの値の各吐出口間の差をΔbとし、前記複数の圧力室のそれぞれに対応する圧力発生手段に前記駆動信号を出力するタイミングの差をΔtとすると、
前記Δtは概ね、Δt=A×Δb÷vで規定されることを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項1記載の液体吐出装置において、
前記複数の圧力室に対応する複数の吐出口が形成された面をXY平面とし、前記液体吐出ヘッドと前記被記録体とを相対的に移動させる方向をY方向とすると、
X方向において前記供給路を挟む偶数個の圧力室のそれぞれに対応する流路と前記供給路とが接続され、
前記駆動手段は、前記供給路に接続された偶数個の圧力室に対応する圧力発生手段をX方向に交互に駆動することを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項1記載の液体吐出装置において、
前記供給路に隣接するp個の圧力室のそれぞれに対応する流路と前記供給路とが接続され、
前記駆動手段は、一回の吐出周期内にp種類以上の駆動信号の出力タイミングを有しており、前記供給路に接続する複数の圧力室のそれぞれに対応する圧力発生手段に異なるタイミングで駆動信号を出力し、
前記複数の圧力室に対応する複数の吐出口が形成された面をXY平面とし、前記液体吐出ヘッドと前記被記録体とを相対的に移動させる方向をY方向とすると、
X軸に射影したときに連続して並ぶ少なくともp個の吐出口に対応する圧力発生手段に異なるタイミングで駆動信号を出力することを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項6記載の液体吐出装置において、
Aを定数とし、nおよびmを整数とし、1つの吐出口を原点とすると、
前記複数の吐出口それぞれのX方向の位置は略Anで規定され、前記複数の吐出口それぞれのY方向の位置は略A(m+b)(0≦b<1)で規定され、
前記供給路に接続されたp個の圧力室のそれぞれに対応する吐出口のY方向の位置を規定する前記bの値はそれぞれ異なっており、
前記被記録体の相対移動速度をvとし、前記供給路に接続される複数の圧力室のそれぞれに対応する吐出口の前記bの値の各吐出口間の差をΔbとし、前記複数の圧力室のそれぞれに対応する圧力発生手段に前記駆動信号を出力するタイミングの差をΔtとすると、
前記Δtは概ね、Δt=A×Δb÷vで規定されることを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項1記載の液体吐出装置において、
前記共通液室は、第1の共通液室と、第2の共通液室とからなり、
前記供給路は、前記1の共通液室に接続する第1の供給路と、前記第2の共通液室に接続する第2の供給路とからなり、
前記複数の圧力室のそれぞれに対応して、前記第1の供給路に接続される第1の流路と、前記第2の供給路に接続される第2の流路とが設けられ、
前記第1の供給路に隣接するp個の圧力室のそれぞれに対応する第1の流路と前記第1の供給路とが接続され、
前記第2の供給路に隣接するq個の圧力室のそれぞれに対応する第2の流路と前記第2の供給路とが接続され、
pおよびqの小さい方の値をrとすると、
前記駆動手段は、一回の吐出周期内にr種類以上の駆動信号の出力タイミングを有しており、前記供給路に接続する複数の圧力室のそれぞれに対応する圧力発生手段に、少なくともr種類のタイミングで駆動信号を出力し、
前記複数の圧力室に対応する複数の吐出口が形成された面をXY平面とし、前記液体吐出ヘッドと前記被記録体とを相対的に移動させる方向をY方向とすると、
X軸に射影したときに連続して並ぶ少なくともr個の吐出口に対応する圧力発生手段に異なるタイミングで駆動信号を出力することを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項8記載の液体吐出装置において、
前記複数の圧力室はそれぞれ、前記第1の供給路を介して接続される圧力室と前記第2の供給路を介して接続される圧力室とが異なっていることを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項8または9記載の液体吐出装置において、
Aを定数とし、nおよびmを整数とし、1つの吐出口を原点とすると、
前記複数の吐出口それぞれのX方向の位置は略Anで規定され、前記複数の吐出口それぞれのY方向の位置は略A(m+b)(0≦b<1)で規定され、
前記供給路に接続されたp個の圧力室のそれぞれに対応する吐出口のY方向の位置を規定する前記bの値はそれぞれ異なっており、
前記被記録体の相対移動速度をvとし、1つの前記供給路に接続される複数の圧力室のそれぞれに対応する吐出口のY方向の位置を規定するbの値の各吐出口間の差をΔbとし、前記複数の圧力室のそれぞれに対応する圧力発生手段に前記駆動信号を出力するタイミングの差をΔtとすると、
Δtは概ね、Δt=A×Δb÷vで規定されることを特徴とする液体吐出装置。 - 基板と、
前記基板の第1の面側に設けられ、二次元状に配列された複数の圧力室と、
前記複数の圧力室のそれぞれに対応して設けられた吐出口、前記吐出口から液体を吐出させるための圧力発生手段、および、前記圧力室に接続する第1の流路および第2の流路と、
前記基板の第2の面側に設けられた第1の共通液室および第2の共通液室と、
隣接する圧力室の間に設けられ、前記第1の共通液室に接続する第1の供給路、および、隣接する圧力室の間に設けられ、前記第2の共通液室に接続する第2の供給路と、を有し、
前記第1の供給路に隣接する複数の圧力室のそれぞれに対応する第1の流路と前記第1の供給路とが接続され、
前記第2の供給路に隣接する複数の圧力室のそれぞれに対応する第2の流路と前記第2の供給路とが接続され、
前記複数の圧力室はそれぞれ、前記第1の供給路を介して接続される圧力室と前記第2の供給路を介して接続される圧力室とが異なっていることを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 請求項11記載の液体吐出ヘッドにおいて、
対応する前記第1の流路が前記第1の供給路に接続される圧力室は、前記第1の供給路の中心を中心とする四角形の各角の位置に設けられ、
対応する前記第2の流路が前記第2の供給路に接続される圧力室は、前記第2の供給路の中心を中心とする四角形の各角の位置に設けられていることを特徴とする液体吐出装置。 - 請求項11記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記複数の圧力室に対応する複数の吐出口が形成された面をXY平面とし、前記液体吐出ヘッドと前記被記録体とを相対的に移動させる方向をY方向と、Aを定数とし、nおよびmを整数とし、1つの吐出口を原点とすると、
前記複数の吐出口それぞれのX方向の位置は略Anで規定され、前記複数の吐出口それぞれのY方向の位置は略A(m+b)(0≦b<1)で規定され、
1つの前記供給路に接続された複数の圧力室に対応する吐出口の位置を規定する前記bの値はそれぞれ異なることを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 基板と、
前記基板の第1の面側に設けられ、二次元状に配列された複数の圧力室と、
前記複数の圧力室のそれぞれに対応して設けられた吐出口、前記吐出口から液体を吐出させるための圧力発生手段、および、前記圧力室に接続する流路と、
前記基板の第2の面側に設けられた共通液室と、
隣接する圧力室の間に設けられ、前記共通液室に接続する供給路と、を有し、
前記供給路に隣接するp個の圧力室のそれぞれに対応する流路と前記供給路とが接続され、
前記複数の圧力室に対応する複数の吐出口が形成された面をXY平面とし、前記液体吐出ヘッドと前記被記録体とを相対的に移動させる方向をY方向と、Aを定数とし、nおよびmを整数とし、1つの吐出口を原点とすると、
前記複数の吐出口それぞれのX方向の位置は略Anで規定され、前記複数の吐出口それぞれのY方向の位置は略A(m+b)(0≦b<1)で規定され、
1つの前記供給路に接続された複数の圧力室に対応する吐出口の前記bの値はそれぞれ異なっており、
X軸に射影したときに連続して並ぶ少なくともp個の吐出口の前記bの値は異なることを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 請求項14記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記共通液室は、第1の共通液室と、第2の共通液室とからなり、
前記供給路は、前記1の共通液室に接続する第1の供給路と、前記第2の共通液室に接続する第2の供給路とからなり、
前記複数の圧力室のそれぞれに対応して、前記第1の供給路に接続される第1の流路と、前記第2の供給路に接続される第2の流路とが設けられ、
前記第1の供給路に隣接するp個の圧力室のそれぞれに対応する第1の流路と前記第1の供給路とが接続され、
前記第2の供給路に隣接するq個の圧力室のそれぞれに対応する第2の流路と前記第1の供給路とが接続され、
pおよびqの小さい方の値をrとすると、
前記第1の供給路に接続するp個の圧力室のそれぞれに対応する吐出口の前記bの値および前記第2の供給路に接続するq個の圧力室のそれぞれに対応する吐出口の前記bの値はそれぞれ、少なくともr種類あり、
X軸に射影したときに連続して並ぶ少なくともr個の吐出口の前記bの値はそれぞれ異なることを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 請求項15記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記複数の圧力室はそれぞれ、前記第1の供給路を介して接続される圧力室と前記第2の供給路を介して接続される圧力室とが異なっていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
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