JP2020015241A - 液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】汎用性を向上させることが可能な液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置を提供する。【解決手段】液体噴射ヘッドは、複数の圧力室Cと、これら複数の圧力室内を個別に加圧するための複数の圧電素子と、各圧電素子を挟んで個別に互いに対向配置された、駆動電極としての第1電極Edaおよび第2電極Edcと、を有する圧力室プレートと、液体を噴射するための複数のノズル孔を有するノズルプレートとを備えている。各圧電素子に対応する第1電極および第2電極のうちの少なくとも一方が、互いに電気的に分離された複数の分断電極に分断されている。【選択図】図3
Description
本開示は、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置に関する。
液体噴射ヘッドを備えた液体噴射記録装置が様々な分野に利用されており、液体噴射ヘッドとしては、各種方式のものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。
このような液体噴射ヘッドでは、汎用性を向上させることが求められている。汎用性を向上させることが可能な液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置を提供することが望ましい。
本開示の一実施の形態に係る液体噴射ヘッドは、複数の圧力室と、これら複数の圧力室内を個別に加圧するための複数の圧電素子と、各圧電素子を挟んで個別に互いに対向配置された、駆動電極としての第1電極および第2電極と、を有する圧力室プレートと、液体を噴射するための複数のノズル孔を有するノズルプレートとを備えたものである。各圧電素子に対応する第1電極および第2電極のうちの少なくとも一方が、互いに電気的に分離された複数の分断電極に分断されている。
本開示の一実施の形態に係る液体噴射記録装置は、上記本開示の一実施の形態に係る液体噴射ヘッドを備えたものである。
本開示の一実施の形態に係る液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置によれば、汎用性を向上させることが可能となる。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.実施の形態(複数の分断電極として第1,第2共通電極が形成されている場合の例)
2.変形例
1.実施の形態(複数の分断電極として第1,第2共通電極が形成されている場合の例)
2.変形例
<1.実施の形態>
[A.プリンタ1の全体構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係る液体噴射記録装置としてのプリンタ1の概略構成例を、模式的に斜視図にて表したものである。プリンタ1は、後述するインク9を利用して、被記録媒体としての記録紙Pに対して、画像や文字等の記録(印刷)を行うインクジェットプリンタである。
[A.プリンタ1の全体構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係る液体噴射記録装置としてのプリンタ1の概略構成例を、模式的に斜視図にて表したものである。プリンタ1は、後述するインク9を利用して、被記録媒体としての記録紙Pに対して、画像や文字等の記録(印刷)を行うインクジェットプリンタである。
プリンタ1は、図1に示したように、一対の搬送機構2a,2bと、インクタンク3と、インクジェットヘッド4と、インク供給管50と、走査機構6とを備えている。これらの各部材は、所定形状を有する筺体10内に収容されている。なお、本明細書の説明に用いられる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
ここで、プリンタ1は、本開示における「液体噴射記録装置」の一具体例に対応し、インクジェットヘッド4(後述するインクジェットヘッド4Y,4M,4C,4B)は、本開示における「液体噴射ヘッド」の一具体例に対応している。また、インク9は、本開示における「液体」の一具体例に対応している。
搬送機構2a,2bはそれぞれ、図1に示したように、記録紙Pを搬送方向d(X軸方向)に沿って搬送する機構である。これらの搬送機構2a,2bはそれぞれ、グリッドローラ21、ピンチローラ22および駆動機構(不図示)を有している。この駆動機構は、グリッドローラ21を軸周りに回転させる(Z−X面内で回転させる)機構であり、例えばモータ等によって構成されている。
(インクタンク3)
インクタンク3は、インク9を内部に収容するタンクである。このインクタンク3としては、この例では図1に示したように、イエロー(Y),マゼンダ(M),シアン(C),ブラック(B)の4色のインク9を個別に収容する、4種類のタンクが設けられている。すなわち、イエローのインク9を収容するインクタンク3Yと、マゼンダのインク9を収容するインクタンク3Mと、シアンのインク9を収容するインクタンク3Cと、ブラックのインク9を収容するインクタンク3Bとが設けられている。これらのインクタンク3Y,3M,3C,3Bは、筺体10内において、X軸方向に沿って並んで配置されている。
インクタンク3は、インク9を内部に収容するタンクである。このインクタンク3としては、この例では図1に示したように、イエロー(Y),マゼンダ(M),シアン(C),ブラック(B)の4色のインク9を個別に収容する、4種類のタンクが設けられている。すなわち、イエローのインク9を収容するインクタンク3Yと、マゼンダのインク9を収容するインクタンク3Mと、シアンのインク9を収容するインクタンク3Cと、ブラックのインク9を収容するインクタンク3Bとが設けられている。これらのインクタンク3Y,3M,3C,3Bは、筺体10内において、X軸方向に沿って並んで配置されている。
なお、インクタンク3Y,3M,3C,3Bはそれぞれ、収容するインク9の色以外については同一の構成であるため、以下ではインクタンク3と総称して説明する。
(インクジェットヘッド4)
インクジェットヘッド4は、後述する複数のノズル(ノズル孔Hn)から記録紙Pに対して液滴状のインク9を噴射(吐出)して、画像や文字等の記録(印刷)を行うヘッドである。このインクジェットヘッド4としても、この例では図1に示したように、上記したインクタンク3Y,3M,3C,3Bにそれぞれ収容されている4色のインク9を個別に噴射する、4種類のヘッドが設けられている。すなわち、イエローのインク9を噴射するインクジェットヘッド4Yと、マゼンダのインク9を噴射するインクジェットヘッド4Mと、シアンのインク9を噴射するインクジェットヘッド4Cと、ブラックのインク9を噴射するインクジェットヘッド4Bとが設けられている。これらのインクジェットヘッド4Y,4M,4C,4Bは、筺体10内において、Y軸方向に沿って並んで配置されている。
インクジェットヘッド4は、後述する複数のノズル(ノズル孔Hn)から記録紙Pに対して液滴状のインク9を噴射(吐出)して、画像や文字等の記録(印刷)を行うヘッドである。このインクジェットヘッド4としても、この例では図1に示したように、上記したインクタンク3Y,3M,3C,3Bにそれぞれ収容されている4色のインク9を個別に噴射する、4種類のヘッドが設けられている。すなわち、イエローのインク9を噴射するインクジェットヘッド4Yと、マゼンダのインク9を噴射するインクジェットヘッド4Mと、シアンのインク9を噴射するインクジェットヘッド4Cと、ブラックのインク9を噴射するインクジェットヘッド4Bとが設けられている。これらのインクジェットヘッド4Y,4M,4C,4Bは、筺体10内において、Y軸方向に沿って並んで配置されている。
なお、インクジェットヘッド4Y,4M,4C,4Bはそれぞれ、利用するインク9の色以外については同一の構成であるため、以下ではインクジェットヘッド4と総称して説明する。また、このインクジェットヘッド4の詳細構成例については、後述する(図2〜図6)。
インク供給管50は、インクタンク3内からインクジェットヘッド4内へ向けて、インク9が供給される管である。このインク供給管50は、例えば、以下説明する走査機構6の動作に追従可能な程度の可撓性を有する、フレキシブルホースにより構成されている。
(走査機構6)
走査機構6は、記録紙Pの幅方向(Y軸方向)に沿って、インクジェットヘッド4を走査させる機構である。この走査機構6は、図1に示したように、Y軸方向に沿って延設された一対のガイドレール61a,61bと、これらのガイドレール61a,61bに移動可能に支持されたキャリッジ62と、このキャリッジ62をY軸方向に沿って移動させる駆動機構63と、を有している。
走査機構6は、記録紙Pの幅方向(Y軸方向)に沿って、インクジェットヘッド4を走査させる機構である。この走査機構6は、図1に示したように、Y軸方向に沿って延設された一対のガイドレール61a,61bと、これらのガイドレール61a,61bに移動可能に支持されたキャリッジ62と、このキャリッジ62をY軸方向に沿って移動させる駆動機構63と、を有している。
駆動機構63は、ガイドレール61a,61bの間に配置された一対のプーリ631a,631bと、これらのプーリ631a,631b間に巻回された無端ベルト632と、プーリ631aを回転駆動させる駆動モータ633と、を有している。また、キャリッジ62上には、前述した4種類のインクジェットヘッド4Y,4M,4C,4Bが、Y軸方向に沿って並んで配置されている。
なお、このような走査機構6と前述した搬送機構2a,2bとにより、インクジェットヘッド4と記録紙Pとを相対的に移動させる、移動機構が構成されるようになっている。
[B.インクジェットヘッド4の詳細構成]
続いて、図2〜図6を参照して、インクジェットヘッド4の詳細構成例について説明する。
続いて、図2〜図6を参照して、インクジェットヘッド4の詳細構成例について説明する。
ここで、図2は、インクジェットヘッド4の概略構成例を、模式的に表したものである。図3は、図2に示した後述するアクチュエータプレート42の詳細構成例を、模式的に斜視図で表したものである。図4は、図3に示したアクチュエータプレート42の上面構成例を、模式的に表したものである。図5は、図4に示したアクチュエータプレート42の裏面構成例を、模式的に表したものである。図6は、後述する制御部49およびアクチュエータプレート42等の回路構成例を、模式的に表したものである。
インクジェットヘッド4は、図2に示したように、ノズルプレート41、アクチュエータプレート42および制御部49を有している。なお、アクチュエータプレート42は、本開示における「圧力室プレート」の一具体例に対応している。
(ノズルプレート41)
ノズルプレート41は、ポリイミド等のフィルム材または金属材料により構成されたプレートであり、図2に示したように、インク9を噴射する複数のノズル孔Hnを有している(図2中の破線の矢印参照)。これらのノズル孔Hnはそれぞれ、所定の間隔をおいて一直線上に(この例ではX軸方向に沿って)並んで形成されている。なお、各ノズル孔Hnは、本開示における「ノズル」の一具体例に対応している。
ノズルプレート41は、ポリイミド等のフィルム材または金属材料により構成されたプレートであり、図2に示したように、インク9を噴射する複数のノズル孔Hnを有している(図2中の破線の矢印参照)。これらのノズル孔Hnはそれぞれ、所定の間隔をおいて一直線上に(この例ではX軸方向に沿って)並んで形成されている。なお、各ノズル孔Hnは、本開示における「ノズル」の一具体例に対応している。
(アクチュエータプレート42)
アクチュエータプレート42は、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧電材料により構成されたプレートである。このアクチュエータプレート42には、図3および図4に示したように、複数のチャネルCが設けられている。これらのチャネルCは、所定の間隔をおいて互いに平行となるよう、X軸方向に沿って並んで配置されている。各チャネルCは、圧電体からなる駆動壁Wdによってそれぞれ画成されており、断面視にて凹状の溝部となっている(図3参照)。各駆動壁Wdは、詳細は後述するが、各チャネルC(後述する各吐出チャネルCe)内を個別に加圧するための素子(圧電素子)として機能するようになっている。
アクチュエータプレート42は、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧電材料により構成されたプレートである。このアクチュエータプレート42には、図3および図4に示したように、複数のチャネルCが設けられている。これらのチャネルCは、所定の間隔をおいて互いに平行となるよう、X軸方向に沿って並んで配置されている。各チャネルCは、圧電体からなる駆動壁Wdによってそれぞれ画成されており、断面視にて凹状の溝部となっている(図3参照)。各駆動壁Wdは、詳細は後述するが、各チャネルC(後述する各吐出チャネルCe)内を個別に加圧するための素子(圧電素子)として機能するようになっている。
なお、このアクチュエータプレート42は、本開示における「圧力室プレート」の一具体例に対応し、駆動壁Wdは、本開示における「圧電素子」の一具体例に対応している。
上記したチャネルCには、図3および図4に示したように、インク9を吐出させるための吐出チャネルCeと、インク9を吐出させないダミーチャネル(非吐出チャネル)Cdとが、存在している。言い換えると、吐出チャネルCeにはインク9が充填される一方、ダミーチャネルCdにはインク9が充填されないようになっている。また、各吐出チャネルCeは、ノズルプレート41におけるノズル孔Hnと連通している一方、各ダミーチャネルCdは、ノズル孔Hnには連通しないようになっている。これらの吐出チャネルCeとダミーチャネルCdとは、上記した駆動壁Wdを介して、アクチュエータプレート42内で所定の方向(この例ではX軸方向)に沿って、交互に並んで配置されている(図3および図4参照)。
なお、吐出チャネルCeは、本開示における「圧力室」および「吐出溝」の一具体例に対応し、ダミーチャネルCdは、本開示における「非吐出溝」の一具体例に対応している。
上記した駆動壁Wdにおける対向する内側面にはそれぞれ、図3に示したように、駆動電極Edが設けられている。つまり、各駆動壁Wdを挟んで、一対の駆動電極Edが互いに対向配置されている(図3および図4参照)。この駆動電極Edには、吐出チャネルCeに面する内側面に設けられた共通電極Edc(コモン電極)と、ダミーチャネルCdに面する内側面に設けられた個別電極Eda(アクティブ電極)とが、存在している(図3参照)。言い換えると、各吐出チャネルCeには、駆動電極Edとしての共通電極Edcが個別に内部形成されており、各ダミーチャネルCdには、駆動電極Edとしての個別電極Edaが個別に内部形成されている。
なお、このような個別電極Edaおよび共通電極Edcはそれぞれ、本開示における「駆動電極」の一具体例に対応している。また、各駆動壁Wdを挟んで互いに対向配置された一対の駆動電極(個別電極Edaおよび共通電極Edc)が、本開示における「第1電極」および「第2電極」の一具体例に対応している。
(制御部49)
制御部49は、インクジェットヘッド4の各構成部品に電気的に接続されて相互に信号を送受信することで、各構成部品を包括的に制御するものである。具体的には、制御部49は、インクジェットヘッド4における各種動作(インク9の噴射動作等)を制御する。詳細には、制御部49は、アクチュエータプレート42に対して上記した駆動電圧Vd(パルス信号Sp)を出力して、上記した吐出チャネルCeを膨張または収縮させることで、各ノズル孔Hnからのインク9の噴射動作を制御するようになっている(図2参照)。
制御部49は、インクジェットヘッド4の各構成部品に電気的に接続されて相互に信号を送受信することで、各構成部品を包括的に制御するものである。具体的には、制御部49は、インクジェットヘッド4における各種動作(インク9の噴射動作等)を制御する。詳細には、制御部49は、アクチュエータプレート42に対して上記した駆動電圧Vd(パルス信号Sp)を出力して、上記した吐出チャネルCeを膨張または収縮させることで、各ノズル孔Hnからのインク9の噴射動作を制御するようになっている(図2参照)。
このような制御部49は、各種の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)と、このCPUによって実行すべき制御プログラム等を格納するROM(Read Only Memory)と、各種データのバッファや演算処理のワークエリアとして用いられるRAM(Random Access Memory)と、を有している。
(分断電極等について)
ここで、図2〜図4に加えて図5,図6を参照して、駆動電極Edにおける分断電極等について、詳細に説明する。
ここで、図2〜図4に加えて図5,図6を参照して、駆動電極Edにおける分断電極等について、詳細に説明する。
まず、本実施の形態のインクジェットヘッド4では、前述した圧電素子としての各駆動壁Wdに対応する一対の駆動電極Ed(各駆動壁Wdを挟んで個別に互いに対向配置された一対の駆動電極Ed)のうちの少なくとも一方が、以下のようになっている。すなわち、これら一対の駆動電極Edのうちの少なくとも一方が、互いに電気的に分離された複数の電極(分断電極)に分断されている(図3,図4,図6参照)。具体的には、本実施の形態では、このような一対の駆動電極Edのうちの一方(共通電極Edcおよび個別電極のうちの共通電極Edcのみ)が、そのような複数の分断電極に分断されている。
より具体的には、各共通電極Edcには上記した複数の分断電極として、共通電極Edc1と共通電極Edc2との2つの分断電極が、Y軸方向に沿って並設されている(図3,図4,図6参照)。これらの共通電極Edc1,Edc2の間には、互いに電気的に分離するための間隙Gが形成されている(図3,図4参照)。なお、このような複数の分断電極の形成(間隙Gの形成)は、例えばレーザ光を用いた加工等によって行われるようになっている。
ここで、各共通電極Edc1は、共通配線Wdc(コモン電位COM)に対して、共通配線Wdc1を経由して電気的に接続されている(図6参照)。具体的には、まず、各吐出チャネルCe内で対向する一対の共通電極Edc1(Edc1a,Edc1b)同士が、アクチュエータプレート42上の尾部領域Ac(Y軸方向に沿った端部領域)において、互いに接続されて共通化されている(図4参照)。そして、このようにして共通化された共通電極Edc1同士はそれぞれ、共通配線Wdc1を経由して、共通配線Wdc(コモン電位COM)に電気的に接続されるようになっている(図6参照)。
一方、各共通電極Edc2は、スイッチ素子としてのトランジスタTrを介して、共通配線Wdcに間接的に接続されている(図6参照)。具体的には、まず、各吐出チャネルCe内で対向する一対の共通電極Edc2(Edc2a,Edc2b)同士が、アクチュエータプレート42上において互いに接続され、共通化されている(図3,図4中の符号P11,P12,P13参照)。また、このようにして共通化された共通電極Edc2同士はそれぞれ、アクチュエータプレート42の裏面側において接続されることで更に共通化され、単一の共通電極Edc2が形成されている(図5中の符号P2参照)。更に、このようにして形成された単一の共通電極Edc2は、アクチュエータプレート42上の尾部領域AcにおけるX軸方向の端部領域において、裏面側から上面側へと引き回されている(図4,図5中の符号P3参照)。そして、このようにして共通化された単一の共通電極Edc2は、共通配線Wdc2を経由した後、単一のスイッチ素子としての1つのトランジスタTrを介して、共通配線Wdc(コモン電位COM)に間接的に接続されるようになっている(図6参照)。
なお、このようなトランジスタTrにおけるオン状態とオフ状態との切り替え制御は、詳細は後述するが、制御部49から出力される制御信号Scを用いて、行われるようになっている(図6参照)。また、この制御信号Scは、例えば、前述した駆動電圧Vd(パルス信号Sp)を各個別配線Wdaを介して各個別電極Edaに個別に出力する駆動回路490(図6参照)、あるいは、制御部49内の別回路(駆動回路490とは別の他の回路)から、出力されるようになっている。なお、駆動回路490から制御信号Scを出力するようにする場合、この駆動回路490(ドライバIC(Integrated Circuit))における一端子を、制御信号Scの出力に使用することが可能であるため、駆動回路490を接続するようにしてもよい。
ちなみに、このような各駆動電極Ed(共通電極Edcおよび個別電極Eda)と、制御部49(駆動回路490等)との間は、フレキシブル基板(不図示)に形成された複数の引き出し電極を介して、電気的に接続されている。これにより、このフレキシブル基板を介して、制御部49(駆動回路490等)から各駆動電極Edに対し、前述した駆動電圧Vd(パルス信号Sp)が印加されるようになっている(図6参照)。
ここで、上記した共通電極Edc1(Edc1a,Edc1b)および共通電極Edc2(Edc2a,Edc2b)はそれぞれ、本開示における「複数の分断電極」の一具体例に対応している。また、共通電極Edc1(Edc1a,Edc1b)は、本開示における「第1共通電極」の一具体例に対応し、共通電極Edc2(Edc2a,Edc2b)は、本開示における「第2共通電極」の一具体例に対応している。更に、上記した共通配線Wdは、本開示における「共通配線」の一具体例に対応し、トランジスタTrは、本開示における「スイッチ素子」の一具体例に対応している。
[動作および作用・効果]
(A.プリンタ1の基本動作)
このプリンタ1では、以下のようにして、記録紙Pに対する画像や文字等の記録動作(印刷動作)が行われる。なお、初期状態として、図1に示した4種類のインクタンク3(3Y,3M,3C,3B)にはそれぞれ、対応する色(4色)のインク9が十分に封入されているものとする。また、インクタンク3内のインク9は、インク供給管50を介して、インクジェットヘッド4内に充填された状態となっている。
(A.プリンタ1の基本動作)
このプリンタ1では、以下のようにして、記録紙Pに対する画像や文字等の記録動作(印刷動作)が行われる。なお、初期状態として、図1に示した4種類のインクタンク3(3Y,3M,3C,3B)にはそれぞれ、対応する色(4色)のインク9が十分に封入されているものとする。また、インクタンク3内のインク9は、インク供給管50を介して、インクジェットヘッド4内に充填された状態となっている。
このような初期状態において、プリンタ1を作動させると、搬送機構2a,2bにおけるグリッドローラ21がそれぞれ回転することで、グリッドローラ21とピンチローラ22と間に、記録紙Pが搬送方向d(X軸方向)に沿って搬送される。また、このような搬送動作と同時に、駆動機構63における駆動モータ633が、プーリ631a,631bをそれぞれ回転させることで、無端ベルト632を動作させる。これにより、キャリッジ62がガイドレール61a,61bにガイドされながら、記録紙Pの幅方向(Y軸方向)に沿って往復移動する。そしてこの際に、各インクジェットヘッド4(4Y,4M,4C,4B)によって、4色のインク9を記録紙Pに適宜吐出させることで、この記録紙Pに対する画像や文字等の記録動作がなされる。
(B.インクジェットヘッド4における詳細動作)
続いて、インクジェットヘッド4における詳細動作(インク9の噴射動作)について説明する。すなわち、このインクジェットヘッド4では、以下のようにして、せん断(シェア)モードを用いたインク9の噴射動作が行われる。
続いて、インクジェットヘッド4における詳細動作(インク9の噴射動作)について説明する。すなわち、このインクジェットヘッド4では、以下のようにして、せん断(シェア)モードを用いたインク9の噴射動作が行われる。
まず、制御部49は、アクチュエータプレート42内の駆動電極Ed(共通電極Edcおよび個別電極Eda)に対し、駆動電圧Vd(パルス信号Sp)を印加する(図2〜図4,図6参照)。具体的には、制御部49内の駆動回路490は、吐出チャネルCeを画成する一対の駆動壁Wdに配置された各駆動電極Ed(共通電極Edcおよび個別電極Eda)に対し、駆動電圧Vdを印加する。これにより、これら一対の駆動壁Wdがそれぞれ、その吐出チャネルCeに隣接するダミーチャネルCd側へ、突出するように変形する。
このとき、駆動壁Wdにおける深さ方向の中間位置を中心として、駆動壁WdがV字状に屈曲変形することになる。そして、このような駆動壁Wdの屈曲変形により、吐出チャネルがあたかも膨らむように変形する。このように、一対の駆動壁Wdでの圧電厚み滑り効果による屈曲変形によって、吐出チャネルCeの容積が増大する。そして、吐出チャネルCeの容積が増大することにより、インク9が吐出チャネルCe内へ誘導されることになる。
次いで、このようにして吐出チャネルCe内へ誘導されたインク9は、圧力波となって吐出チャネルCeの内部に伝播する。そして、ノズルプレート41のノズル孔Hnにこの圧力波が到達したタイミングで、駆動電極Edに印加される駆動電圧Vdが、0(ゼロ)Vとなる。これにより、上記した屈曲変形の状態から駆動壁Wdが復元する結果、一旦増大した吐出チャネルCeの容積が、再び元に戻ることになる。
このようにして、吐出チャネルCeの容積が元に戻る過程で、吐出チャネルCe内部の圧力が増加し、吐出チャネルCe内のインク9が加圧される。その結果、液滴状のインク9が、ノズル孔Hnを通って外部へと(記録紙Pへ向けて)吐出される(図2参照)。このようにしてインクジェットヘッド4におけるインク9の噴射動作(吐出動作)がなされ、その結果、記録紙Pに対する画像や文字等の記録動作(印刷動作)が行われることになる。
(C.分断電極等の作用・効果について)
次に、図1,図2に加えて図3〜図9を参照して、前述した分断電極等の作用および効果について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。
次に、図1,図2に加えて図3〜図9を参照して、前述した分断電極等の作用および効果について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。
(C−1.比較例)
図7は、比較例に係るインクジェットヘッドにおけるアクチュエータプレートの回路構成例を、模式的に表したものである。
図7は、比較例に係るインクジェットヘッドにおけるアクチュエータプレートの回路構成例を、模式的に表したものである。
まず、一般に、インクジェットヘッドにおける吐出特性(例えば、ドロップボリュームや吐出速度など)を決定する要素として、いわゆる「ポンプ長」が挙げられる。このポンプ長とは、インクジェットヘッドにおける液体(インク等)の噴射動作に寄与する有効長のことを、意味している。このポンプ長を変更する手法としては、例えば以下説明する比較例(図7)のように、圧電素子としての各駆動壁を挟んで対向する一対の駆動電極における面積を、物理的に変更する(カットする)手法が挙げられる。また、その他の手法としては、例えば、アクチュエータプレート上を覆うカバープレートの範囲を、物理的に変更する手法等が挙げられる。
ここで、図7は、上記した比較例に係るインクジェットヘッドにおけるアクチュエータプレートの回路構成例を、模式的に表したものであり、上記したポンプ長(有効長)を物理的に変更する手法の一例を、示している。
この比較例に係る手法では、例えば図7(A)に示した、各駆動壁Wdを挟んで対向する一対の駆動電極Wd(共通電極Edcおよび個別電極Eda)における各面積を、例えば図7(B)に示したように物理的に変更するようにしている。すなわち、実線および破線の矢印でそれぞれ示したように、図7(A)の場合と比べて図7(B)の例では、共通電極Edcおよび個別電極Edaにおける各面積が小さくなるように、物理的な変更がなされている。このような物理的な変更が行われることで、この比較例では、上記したポンプ長が変更されるようになっている。
このようにして、図7に示した比較例等の手法では、インクジェットヘッドにおける液体の吐出特性を変更させるには、インクジェットヘッド内の物理的な変更(上記したポンプ長をインクジェットヘッドごとに変更することなど)が、必要となる。したがって、この比較例等では、インクジェットヘッドにおける吐出特性(例えば、ドロップボリュームや吐出速度など)のバリエーションを広げるのが容易ではなく、その結果、インクジェットヘッドにおける汎用性を向上させることが、困難となってしまうおそれがある。
(C−2.本実施の形態)
これに対して、本実施の形態のインクジェットヘッド4では、圧電素子としての各駆動壁Wdに対応する一対の駆動電極Ed(各駆動壁Wdを挟んで個別に互いに対向配置された一対の駆動電極Ed)のうちの少なくとも一方が、前述した複数の分断電極に分断されている(図3,図4,図6等参照)。具体的には、本実施の形態では、このような一対の駆動電極Edのうちの一方が、前述した複数の分断電極に分断されている。
これに対して、本実施の形態のインクジェットヘッド4では、圧電素子としての各駆動壁Wdに対応する一対の駆動電極Ed(各駆動壁Wdを挟んで個別に互いに対向配置された一対の駆動電極Ed)のうちの少なくとも一方が、前述した複数の分断電極に分断されている(図3,図4,図6等参照)。具体的には、本実施の形態では、このような一対の駆動電極Edのうちの一方が、前述した複数の分断電極に分断されている。
これにより本実施の形態では、上記した比較例等の場合とは異なり、以下のようになる。すなわち、例えば、一部の分断電極における電気的な状態の設定等により、インク9の噴射動作に寄与する有効長(前述したポンプ長)が、電気的に変更できるようになる。その結果、インクジェットヘッド4内の物理的な変更(例えば、上記した有効長をインクジェットヘッド4ごとに変更することなど)を要さずに、インクジェットヘッド4におけるインク9の吐出特性(例えば、ドロップボリュームや吐出速度など)を、電気的に変更させることができる。
以上のことから本実施の形態では、インクジェットヘッド4における吐出特性のバリエーションを、上記した比較例等と比べて容易に広げることができ、インクジェットヘッド4の汎用性を向上させることが可能となる。
また、本実施の形態では、上記した駆動電極Edとしての共通電極Edcおよび個別電極Edaのうち、共通電極Edcについてのみ、上記した複数の分断電極が形成されている(図3,図4,図6等参照)。これにより、例えば、個別電極Edaについてのみ、あるいは、共通電極Edcおよび個別電極Edaの双方について、上記した複数の分断電極が形成されている場合と比べ、例えば、上記した一部の分断電極に対して電気的な状態を設定するための構成(物理的な構成)が、簡易なものとなる。これは、個別電極Edaにおける電気的な状態は、前述したように、複数の吐出チャネルCeごとに個別に設定されることから(図4,図6等参照)、共通電極Edcの場合と比べ、配線(個別配線Wda)の構成が、複雑なものとなってしまうためである。このようにして本実施の形態では、上記した一部の分断電極に対して電気的な状態を設定するための構成が、簡易なものとなる結果、インクジェットヘッド4の汎用性を、容易に向上させることが可能となる。
更に、本実施の形態では、共通電極Edcにおける上記した複数の分断電極として、共通配線Wdcに対して電気的に接続された共通電極Edc1と、スイッチ素子としてのトランジスタTrを介して共通配線Wdcに間接的に接続された共通電極Edc2と、が設けられている(図6等参照)。これにより、上記した一部の分断電極としての共通電極Edc2における、電気的な状態の設定等(共通配線Wdcに対する電気的な接続状態の切り替え)が、トランジスタTrを用いて容易に実現される。したがって本実施の形態では、インクジェットヘッド4の汎用性を、更に容易に向上させることが可能となる。
加えて、本実施の形態では、共通電極Edc2における共通配線Wdcへの電気的な接続状態と非接続状態とが、以下詳述するように、トランジスタTrのオン状態とオフ状態とによって、切り替えられるようになっている。
ここで、図8は、図6に示した回路構成例におけるトランジスタTrのオン状態(ON状態)を、模式的に回路図で表したものである。また、図9は、この回路構成例におけるトランジスタのオフ状態(OFF状態)を、模式的に回路図で表したものである。
まず、図8に示したように、制御部49から出力される制御信号Scによって、トランジスタTrがオン状態に設定されると、共通電極Edc2が共通配線Wdcに対して、電気的に接続される(接続状態となる)。一方、図9に示したように、制御信号Scによって、トランジスタTrがオフ状態に設定されると、共通電極Edc2が共通配線Wdcに対して、電気的に接続されない(非接続状態となる)。
このようにして、スイッチ素子としてのトランジスタTrのオン状態とオフ状態とによって、共通電極Edc2における共通配線Wdcへの電気的な接続状態と非接続状態とが切り替えられることから、以下のようになる。すなわち、本実施の形態では、上記した一部の分断電極における電気的な状態の設定等が、実際に実現されることになる。
また、本実施の形態では、複数の吐出チャネルCe内に個別に形成された共通電極Edc2同士が、(共通配線Wdc2として)共通化された後に、単一のスイッチ素子(1つのトランジスタTr)を介して、共通配線Wdcに間接的に接続されている(図4〜図6等参照)。これにより、共通電極Edc2における共通配線Wdcへの電気的な接続状態と非接続状態との切り替えが、1つのトランジスタTrのみを用いて、容易に実現できるようになる。したがって本実施の形態では、インクジェットヘッド4の汎用性を、更に容易に向上させることが可能となる。また、共通電極Edc2同士の配線(共通配線Wdc2)が互いに共通化されていることから、この共通配線Wdc2における配線抵抗を低減することも可能となる。
なお、本実施の形態では、上記した一対の駆動電極Ed(共通電極Edcおよび個別電極Eda)のうちの一方が、前述した複数の分断電極に分断されている場合(図3,図4,図6等参照)を例に挙げて説明したが、この例には限られない。すなわち、例えば、圧電素子としての各駆動壁Wdに対応する一対の駆動電極Edの双方(共通電極Edcおよび個別電極Edaの双方)が、前述した複数の分断電極に分断されているようにしてもよい。このようにした場合、各吐出チャネルCe内における圧力の変化量が、本実施の形態の場合と比べて大きくなる。その結果、インクジェットヘッドにおけるインク9の吐出特性についての、電気的な変更量も大きくすることができる。したがってこの場合、インクジェットヘッドの汎用性を、本実施の形態と比べ、容易に向上させることが可能となる。
<2.変形例>
以上、実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示はこの実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。
以上、実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示はこの実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、プリンタおよびインクジェットヘッドにおける各部材の構成例(形状、配置、個数等)を具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態で説明したものには限られず、他の形状や配置、個数等であってもよい。具体的には、例えば、複数の分断電極における個数は、上記実施の形態で説明した個数(2つ)には限られず、3つ以上の分断電極が設けられているようにしてもよく、また、各分断電極の形状や配置等についても、上記実施の形態で説明したものには限られない。
また、インクジェットヘッドの構造としては、各タイプのものを適用することが可能である。すなわち、例えば、アクチュエータプレートにおける各吐出チャネルの延在方向の中央部からインク9を吐出する、いわゆるサイドシュートタイプのインクジェットヘッドであってもよい。あるいは、例えば、各吐出チャネルの延在方向に沿ってインク9を吐出する、いわゆるエッジシュートタイプのインクジェットヘッドであってもよい。
更には、プリンタの方式としても、上記実施の形態で説明した方式には限られず、本開示における「複数の圧力室」と「複数の圧電素子」と「駆動電極としての第1電極および第2電極(一対の駆動電極)」とを有する「圧力室プレート」を備えたインクジェットヘッドであれば、各種の方式を適用することが可能である。具体的には、例えば、いわゆる「ルーフトップ」方式のインクジェットヘッドの場合にも、本開示を適用することが可能である。なお、この「ルーフトップ」方式の場合、「複数の圧力室」を有する流路プレートと、「複数の圧電素子」としての複数の圧電膜と、各圧電膜を挟んで個別に対向配置された「一対の駆動電極」とが、本開示における「圧力室プレート」に相当することになる。
更に、上記実施の形態では、インクタンクとインクジェットヘッドとの間でインク9を循環させずに利用する、非循環式のインクジェットヘッドを例に挙げて説明したが、この例には限られない。すなわち、例えば、インクタンクとインクジェットヘッドとの間でインク9を循環させて利用する、循環式のインクジェットヘッドにおいても、本開示を適用することが可能である。
加えて、上記実施の形態では、各共通電極Edc2と共通配線Wdcとの電気的な接続方法の例について、具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態で挙げた例には限られず、他の手法を用いて、それらの電気的な接続を行うようにしてもよい。また、そのような電気的な接続状態の切り替えについては、インクジェットヘッド側または装置(プリンタ)側のいずれで行うようにしてもよい。なお、装置側で切り替えを行う場合には、例えば、I/F(インターフェース)コネクタを通じて、装置側から制御信号が入力されるようにすることで、そのような切り替えを行うようにすればよい。
また、上記実施の形態で説明した一連の処理は、ハードウェア(回路)で行われるようにしてもよいし、ソフトウェア(プログラム)で行われるようにしてもよい。ソフトウェアで行われるようにした場合、そのソフトウェアは、各機能をコンピュータにより実行させるためのプログラム群で構成される。各プログラムは、例えば、上記コンピュータに予め組み込まれて用いられてもよいし、ネットワークや記録媒体から上記コンピュータにインストールして用いられてもよい。
更に、上記実施の形態では、本開示における「液体噴射記録装置」の一具体例として、プリンタ1(インクジェットプリンタ)を挙げて説明したが、この例には限られず、インクジェットプリンタ以外の他の装置にも、本開示を適用することが可能である。換言すると、本開示の「液体噴射ヘッド」(インクジェットヘッド)を、インクジェットプリンタ以外の他の装置に適用するようにしてもよい。具体的には、例えば、ファクシミリやオンデマンド印刷機などの装置に、本開示の「液体噴射ヘッド」を適用するようにしてもよい。
加えて、これまでに説明した各種の例を、任意の組み合わせで適用させるようにしてもよい。
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
また、本開示は、以下のような構成を取ることも可能である。
(1)
液体を噴射する液体噴射ヘッドであって、
複数の圧力室と、前記複数の圧力室内を個別に加圧するための複数の圧電素子と、各圧電素子を挟んで個別に互いに対向配置された、駆動電極としての第1電極および第2電極と、を有する圧力室プレートと、
前記液体を噴射するための複数のノズル孔を有するノズルプレートと
を備え、
各圧電素子に対応する前記第1電極および前記第2電極のうちの少なくとも一方が、互いに電気的に分離された複数の分断電極に分断されている
液体噴射ヘッド。
(2)
前記複数の圧力室が、前記液体が充填されると共に前記複数のノズル孔に個別に連通する複数の吐出溝であり、
前記圧力室プレートは、前記液体が充填されないと共に前記ノズル孔に連通しない複数の非吐出溝を、更に有しており、
前記吐出溝と前記非吐出溝とが、前記圧電素子としての駆動壁を介して、前記圧力室プレート内において並設されており、
前記複数の吐出溝にはそれぞれ、前記駆動電極としての共通電極が個別に内部形成されていると共に、
前記複数の非吐出溝にはそれぞれ、前記駆動電極としての個別電極が個別に内部形成されており、
前記共通電極および前記個別電極のうちの前記共通電極についてのみ、前記複数の分断電極が形成されている
上記(1)に記載の液体噴射ヘッド。
(3)
前記共通電極は、前記複数の分断電極として、
共通配線に対して電気的に接続された第1共通電極と、
前記共通配線に対する電気的な接続状態を切り替えるためのスイッチ素子を介して、前記共通配線に間接的に接続された第2共通電極と
を有している
上記(2)に記載の液体噴射ヘッド。
(4)
前記スイッチ素子がオン状態に設定されると、前記第2共通電極が前記共通配線に対して電気的に接続され、
前記スイッチ素子がオフ状態に設定されると、前記第2共通電極が前記共通配線に対して電気的に接続されない
上記(3)に記載の液体噴射ヘッド。
(5)
前記複数の吐出溝内に個別に形成された前記第2共通電極同士が、
前記圧力室プレート上において互いに接続されて共通化された後に、
単一の前記スイッチ素子を介して、前記共通配線に間接的に接続されている
上記(3)または(4)に記載の液体噴射ヘッド。
(6)
各圧電素子に対応する前記第1電極および前記第2電極の双方が、前記複数の分断電極に分断されている
上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
(7)
上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の液体噴射ヘッドを備えた
液体噴射記録装置。
(1)
液体を噴射する液体噴射ヘッドであって、
複数の圧力室と、前記複数の圧力室内を個別に加圧するための複数の圧電素子と、各圧電素子を挟んで個別に互いに対向配置された、駆動電極としての第1電極および第2電極と、を有する圧力室プレートと、
前記液体を噴射するための複数のノズル孔を有するノズルプレートと
を備え、
各圧電素子に対応する前記第1電極および前記第2電極のうちの少なくとも一方が、互いに電気的に分離された複数の分断電極に分断されている
液体噴射ヘッド。
(2)
前記複数の圧力室が、前記液体が充填されると共に前記複数のノズル孔に個別に連通する複数の吐出溝であり、
前記圧力室プレートは、前記液体が充填されないと共に前記ノズル孔に連通しない複数の非吐出溝を、更に有しており、
前記吐出溝と前記非吐出溝とが、前記圧電素子としての駆動壁を介して、前記圧力室プレート内において並設されており、
前記複数の吐出溝にはそれぞれ、前記駆動電極としての共通電極が個別に内部形成されていると共に、
前記複数の非吐出溝にはそれぞれ、前記駆動電極としての個別電極が個別に内部形成されており、
前記共通電極および前記個別電極のうちの前記共通電極についてのみ、前記複数の分断電極が形成されている
上記(1)に記載の液体噴射ヘッド。
(3)
前記共通電極は、前記複数の分断電極として、
共通配線に対して電気的に接続された第1共通電極と、
前記共通配線に対する電気的な接続状態を切り替えるためのスイッチ素子を介して、前記共通配線に間接的に接続された第2共通電極と
を有している
上記(2)に記載の液体噴射ヘッド。
(4)
前記スイッチ素子がオン状態に設定されると、前記第2共通電極が前記共通配線に対して電気的に接続され、
前記スイッチ素子がオフ状態に設定されると、前記第2共通電極が前記共通配線に対して電気的に接続されない
上記(3)に記載の液体噴射ヘッド。
(5)
前記複数の吐出溝内に個別に形成された前記第2共通電極同士が、
前記圧力室プレート上において互いに接続されて共通化された後に、
単一の前記スイッチ素子を介して、前記共通配線に間接的に接続されている
上記(3)または(4)に記載の液体噴射ヘッド。
(6)
各圧電素子に対応する前記第1電極および前記第2電極の双方が、前記複数の分断電極に分断されている
上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
(7)
上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の液体噴射ヘッドを備えた
液体噴射記録装置。
1…プリンタ、10…筺体、2a,2b…搬送機構、21…グリッドローラ、22…ピンチローラ、3(3Y,3M,3C,3B)…インクタンク、4(4Y,4M,4C,4B)…インクジェットヘッド、41…ノズルプレート、42…アクチュエータプレート、49…制御部、490…駆動回路、50…インク供給管、6…走査機構、61a,61b…ガイドレール、62…キャリッジ、63…駆動機構、631a,631b…プーリ、632…無端ベルト、633…駆動モータ、9…インク、P…記録紙、d…搬送方向、Hn…ノズル孔、Sp…パルス信号、Vd…駆動電圧、C…チャネル、Ce…吐出チャネル、Cd…ダミーチャネル(非吐出チャネル)、Wd…駆動壁、Ed…駆動電極、Eda…個別電極(アクティブ電極)、Edc,Edc1(Edc1a,Edc1b),Edc2(Edc2a,Edc2b)…共通電極(コモン電極)、Wda…個別配線、Wdc,Wdc1,Wdc2…共通配線、COM…コモン電位、G…間隙、Ac…尾部領域、Tr…トランジスタ(スイッチ素子)、Sc…制御信号。
Claims (7)
- 液体を噴射する液体噴射ヘッドであって、
複数の圧力室と、前記複数の圧力室内を個別に加圧するための複数の圧電素子と、各圧電素子を挟んで個別に互いに対向配置された、駆動電極としての第1電極および第2電極と、を有する圧力室プレートと、
前記液体を噴射するための複数のノズル孔を有するノズルプレートと
を備え、
各圧電素子に対応する前記第1電極および前記第2電極のうちの少なくとも一方が、互いに電気的に分離された複数の分断電極に分断されている
液体噴射ヘッド。 - 前記複数の圧力室が、前記液体が充填されると共に前記複数のノズル孔に個別に連通する複数の吐出溝であり、
前記圧力室プレートは、前記液体が充填されないと共に前記ノズル孔に連通しない複数の非吐出溝を、更に有しており、
前記吐出溝と前記非吐出溝とが、前記圧電素子としての駆動壁を介して、前記圧力室プレート内において並設されており、
前記複数の吐出溝にはそれぞれ、前記駆動電極としての共通電極が個別に内部形成されていると共に、
前記複数の非吐出溝にはそれぞれ、前記駆動電極としての個別電極が個別に内部形成されており、
前記共通電極および前記個別電極のうちの前記共通電極についてのみ、前記複数の分断電極が形成されている
請求項1に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記共通電極は、前記複数の分断電極として、
共通配線に対して電気的に接続された第1共通電極と、
前記共通配線に対する電気的な接続状態を切り替えるためのスイッチ素子を介して、前記共通配線に間接的に接続された第2共通電極と
を有している
請求項2に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記スイッチ素子がオン状態に設定されると、前記第2共通電極が前記共通配線に対して電気的に接続され、
前記スイッチ素子がオフ状態に設定されると、前記第2共通電極が前記共通配線に対して電気的に接続されない
請求項3に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記複数の吐出溝内に個別に形成された前記第2共通電極同士が、
前記圧力室プレート上において互いに接続されて共通化された後に、
単一の前記スイッチ素子を介して、前記共通配線に間接的に接続されている
請求項3または請求項4に記載の液体噴射ヘッド。 - 各圧電素子に対応する前記第1電極および前記第2電極の双方が、前記複数の分断電極に分断されている
請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の液体噴射ヘッド。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の液体噴射ヘッドを備えた
液体噴射記録装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018139953A JP2020015241A (ja) | 2018-07-26 | 2018-07-26 | 液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018139953A JP2020015241A (ja) | 2018-07-26 | 2018-07-26 | 液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020015241A true JP2020015241A (ja) | 2020-01-30 |
Family
ID=69581097
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018139953A Pending JP2020015241A (ja) | 2018-07-26 | 2018-07-26 | 液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2020015241A (ja) |
-
2018
- 2018-07-26 JP JP2018139953A patent/JP2020015241A/ja active Pending
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