JP2021006389A - 液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体吐出装置の大型化を抑え、かつ駆動波形の設計自由度を上げることが可能な液体吐出装置を提供する。【解決手段】液体を吐出する開口を有するノズル２４と、ノズル２４に連通する圧力室２５と、ノズル２４から液体を吐出させるべく、圧力室２５内の液体に圧力変動を生じさせ圧電素子２８と、ノズル２４から液体を吐出させずに、ノズル２４の中の液面に振動を生じさせる水晶振動子３８と、圧電素子２８に供給する吐出用駆動波形を生成する吐出用駆動波形生成回路と、水晶振動子３８に供給する微振動用駆動波形を生成する微振動用駆動波形生成回路と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、体積が異なる複数種類の液滴を同一のノズル開口から吐出可能な液体吐出装置に関する。

液体吐出装置は、複数の駆動波形を駆動素子に選択的に印加させることで中間階調を表現し、印刷される画像の解像度を向上させている。例えば、特許文献１には、異なる吐出量となる複数の駆動波形を用いることにより、より解像度の高い画像を印刷することができる液体吐出装置が開示されている。

特開２００２−１５４２０７号公報

しかしながら、１駆動周期の駆動波形に含められる駆動波形の形状や数には限りがあり、このため、駆動素子に印加する駆動波形を増やすと駆動波形ごとに駆動波形生成回路が必要となり、液体吐出装置が大型化するという課題がある。

本願の液体吐出装置は、液体を吐出する開口を有するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記ノズルから前記液体を吐出させるべく、前記圧力室内の前記液体に圧力変動を生じさせる吐出用駆動素子と、前記ノズルから前記液体を吐出させずに、前記ノズルの中の液面に振動を生じさせる水晶振動子を有する微振動用駆動素子と、前記吐出用駆動素子に供給する吐出用駆動波形を生成する吐出用駆動波形生成回路と、前記微振動用駆動素子に供給する微振動用駆動波形を生成する微振動用駆動波形生成回路と、を備えることを特徴とする。

上記の液体吐出装置において、前記微振動用駆動素子は、前記圧力室から前記ノズルの開口までの流路において、前記吐出用駆動素子よりも前記ノズルの開口側の流路に対応して設けられることが好ましい。

上記の液体吐出装置において、前記吐出用駆動素子は、前記圧力室の隔壁をなす振動板上に設けられ、前記微振動用駆動素子は、前記振動板上に設けられることが好ましい。

上記の液体吐出装置において、前記吐出用駆動波形生成回路は、前記吐出用駆動素子に供給する異なる形状の複数の駆動波形を含む前記吐出用駆動波形を出力し、前記微振動用駆動波形生成回路は、前記微振動用駆動素子に供給する一定の周期の駆動波形を出力することが好ましい。

液体吐出装置の一形態の構成を示す正面図。 第１実施形態における記録ヘッドの構成を示す断面図。 液体吐出装置の電気的な構成を示すブロック図。 微振動用駆動波形生成回路の一形態を構成する回路図。 第２実施形態における記録ヘッドの構成を示す断面図。 図５の記録ヘッドのＡ部をノズル側から見た平面図。 第３実施形態における記録ヘッドの構成を示す断面図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならしている。

（第１実施形態）
図１は、液体吐出装置としてのプリンターの構成の一例を示す正面図である。以下、プリンターの構成を、図１を参照しながら説明する。

図１に示すように、プリンター１は、記録用紙、布、あるいは樹脂フィルム等の印刷媒体Ｓの表面に記録ヘッド８から液体状のインク（本発明における液体の一種）を吐出させて、画像やテキスト等の記録を行う装置である。このプリンター１は、フレーム２と、このフレーム２内に配設されたプラテン３と、を備えており、図示しない搬送機構によってプラテン３上に印刷媒体Ｓが搬送される。

また、フレーム２内には、プラテン３と平行にガイドロッド４が架設されており、このガイドロッド４には、記録ヘッド８及び記録ヘッド８とインクタンク６との間でインクの授受を行うサブタンク７を収容したキャリッジ５が摺動可能に支持されている。このキャリッジ５はガイドロッド４に沿って、印刷媒体Ｓの搬送方向と直交する主走査方向に往復移動するように構成されている。

本実施形態におけるプリンター１は、印刷媒体Ｓに対してキャリッジ５を相対的に往復移動させながら記録ヘッド８のノズル２４（図２等参照）の開口からインクを吐出させて印刷動作（換言すると記録動作）を行う。

フレーム２の一側には、液体貯留部の一種であるインクタンク６が搭載されている。インクタンク６に貯留されているインクは、ポンプ９による圧力により供給チューブ１０を通じてサブタンク７に導入された後、記録ヘッド８に供給される。

フレーム２の内側において、記録ヘッド８の移動範囲における一側に設けられたホームポジションには、記録ヘッド８のノズル形成面を封止するキャップ１２を有するキャッピング機構１１が配設されている。キャッピング機構１１は、ホームポジションで待機状態にある記録ヘッド８のノズル形成面をキャップ１２により封止してノズル２４からインクの溶媒が蒸発することを抑制する。また、キャッピング機構１１は、記録ヘッド８のノズル形成面を封止した状態で封止空部内を負圧化し、ノズル２４からインクや気泡を強制的に吸引するクリーニング動作を行うことができる。

図２は、記録ヘッドの構成を示す断面図である。以下、記録ヘッドの構成を、図２を参照しながら説明する。なお、図２では、インク流路にインクが充填されていない状態が示されている。

第１実施形態における記録ヘッド８は、固定板１７と、ノズルプレート１８と、連通板１９と、アクチュエーターユニット２０と、コンプライアンス基板２１と、ホルダー２２等と、の複数のヘッド構成部材が積層されて接着剤等によって接合されている。なお、以下においては、記録ヘッド８の各構成部材の積層方向を、適宜上下方向として説明する。

アクチュエーターユニット２０は、圧力室形成基板２６と、第１振動板２７と、吐出用駆動素子としての圧電素子２８と、保護基板２９とが、この順で積層されてユニット化されたものである。本実施形態における圧力室形成基板２６は、シリコン単結晶基板から作製されている。この圧力室形成基板２６には、圧力室２５となる液室が各ノズル２４に対応して複数列設されている。この圧力室２５は、ノズル列に交差する方向に長尺な液室である。この圧力室２５の長手方向の一側の端部には、連通板１９のノズル連通口３４が連通し、他側の端部には連通板１９の個別連通口３５が連通する。本実施形態における圧力室形成基板２６には、圧力室２５の列が２列形成されている。

圧力室形成基板２６における連通板１９側とは反対側の上面には、圧力室２５の隔壁をなす第１振動板２７が設けられている。これにより、圧力室２５の上部開口がそれぞれ封止される。この第１振動板２７は、例えば、圧力室形成基板２６の上面に形成された二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）からなる弾性膜と、この弾性膜上に形成された酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）からなる絶縁体膜と、から成る。

この第１振動板２７上における、各圧力室２５の上部開口に対応する領域には、吐出用駆動素子としての圧電素子２８がそれぞれ形成されている。本実施形態における圧電素子２８は、いわゆる撓みモードの圧電素子である。この圧電素子２８は、例えば、第１振動板２７上に、下電極層と、圧電体層と、及び上電極層（いずれも図示せず）と、が順次積層されてなる。

このように構成された圧電素子２８は、下電極層と上電極層との間に両電極の電位差に応じた電界が付与されると、上下方向に撓み変形する。本実施形態では、２列に形成された圧力室２５の列に対応して、圧電素子２８の列が２列形成されている。

保護基板２９は、圧電素子２８の列を覆うように第１振動板２７上に積層されている。この保護基板２９の中央部には、配線基板３２が挿通される配線空部３３が開設されている。圧電素子２８にはリード電極が配置され、リード電極と配線基板３２の配線端子とが電気的に接続されている。

この配線基板３２を通じてプリンター１の吐出用駆動波形生成回路５７から送られてくる吐出用駆動波形が圧電素子２８に印加されると、圧電素子２８が駆動されて、インクの吐出制御が行われる。保護基板２９の内部には、圧電素子２８を収容可能な収容空間３１が形成されている。この収容空間３１は、保護基板２９の下面側、換言すると第１振動板２７側から上面側、換言するとホルダー２２側に向けて保護基板２９の高さ方向途中まで形成された窪みである。

本実施形態における保護基板２９には、配線空部３３の両側に収容空間３１がそれぞれ形成されている。アクチュエーターユニット２０の下面には、このアクチュエーターユニット２０よりも広い面積を有する連通板１９が接合される。

上記ノズル連通口３４の一端に、微振動機構３０を構成する微振動用駆動素子としての水晶振動子３８を収容する収容凹部３９が形成されている。この収容凹部３９のノズル連通口３４側の開口面は、上記第１振動板２７と同様な構成の第２振動板４０によって封止されている。そして、水晶振動子３８は第２振動板４０の収容凹部３９側の面に形成されている。この水晶振動子３８は、図示しない下電極と、上電極と、が接続されており、微振動用駆動波形が印加されることで振動するように構成されている。

本実施形態において、微振動機構３０は、ノズル連通口３４の下端、即ち、鉛直方向で最も下側に位置する。これにより、微振動機構３０で発生した振動が、ノズル２４内の液面に容易に伝搬する。ただし、微振動機構３０で発生した振動が、ノズル２４内の液面に伝搬すれば、鉛直方向のどの位置に微振動機構３０を設置しても問題ない。

連通板１９は、圧力室形成基板２６と同様にシリコン単結晶基板から作製されている。本実施形態における連通板１９には、圧力室２５とノズル２４とを連通するノズル連通口３４と、各圧力室２５に共通に設けられたリザーバー３６と、リザーバー３６と圧力室２５とを個別に連通する個別連通口３５と、が、例えば異方性エッチングにより形成されている。また、本実施形態における連通板１９には、微振動機構３０を構成する水晶振動子３８を収容する収容凹部３９が、上記ノズル連通口３４と同様に、例えば異方性エッチングによって形成されている。

リザーバー３６は、ノズル列方向に沿って延在する液室であり、本実施形態における連通板１９においてノズルプレート１８のノズル列毎に対応して２つ形成されている。リザーバー３６の下面側の開口部は、コンプライアンス基板２１のコンプライアンスシート４１によって封止される。なお、１つのノズル列に対して複数のリザーバー３６が設けられ、それぞれのリザーバー３６に異なる種類のインクが割り当てられる構成を採用することもできる。

リザーバー３６は、連通板１９の下面側から、例えば異方性エッチングによって形成されている。このリザーバー３６には、後述するようにホルダー２２に設けられた導入液室４８の導入口４９を通じてインクが導入される。個別連通口３５は、各圧力室２５にそれぞれ対応してノズル列方向に沿って複数形成されている。この個別連通口３５は、圧力室２５の長手方向における他側（即ち、ノズル連通口３４に連通する側とは反対側）の端部と連通する。ノズル連通口３４は、圧力室２５とノズル２４とを個別に連通する流路であり、連通板１９の厚さ方向を貫通した状態に形成されている。即ち、リザーバー３６に導入されたインクは、個別連通口３５から各圧力室２５にそれぞれ流入し、さらにノズル連通口３４を通じてノズル２４に供給される。

連通板１９において、収容凹部３９は、各ノズル２４にそれぞれ対応するノズル連通口３４の列の間の領域に形成されている。上記のように収容凹部３９は、水晶振動子３８を収容する空間であり、連通板１９の下面側から連通板１９の厚さ方向の途中まで、例えば異方性エッチング等によって形成される。この収容凹部３９の開口面は、第２振動板４０によって封止されている。

第２振動板４０は、水晶振動子３８の駆動に伴って変位可能な可撓性を有する部材であり、例えば、上記第１振動板２７と同様に弾性膜と絶縁体膜とから構成される。そして、水晶振動子３８は、この第２振動板４０の収容凹部３９側の面に形成されている。なお、水晶振動子３８のリード電極は、上記した配線空部３３内に引き出されており、配線基板３２を通じて微振動用駆動波形が印加されることにより、水晶振動子３８が振動するように構成されている。

上記の連通板１９の下面の略中央部分には、複数のノズル２４が形成されたノズルプレート１８が接合される。本実施形態におけるノズルプレート１８は、連通板１９およびアクチュエーターユニット２０よりも小さい外形の板材であり、例えば、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼等の金属板から構成されている。このノズルプレート１８は、連通板１９の下面において、リザーバー３６の開口から外れた位置であって、ノズル連通口３４が開口した領域に、これらのノズル連通口３４と複数のノズル２４とがそれぞれ連通する状態で接着剤等により接合される。

また、連通板１９の下面におけるノズルプレート１８から外れた位置には、コンプライアンス基板２１が接合される。このコンプライアンス基板２１は、連通板１９の下面に位置決めされて接合された状態で、連通板１９の下面におけるリザーバー３６の開口を封止する。

本実施形態におけるコンプライアンス基板２１は、コンプライアンスシート４１と、これを支持する支持板４２とが接合されて構成されている。連通板１９の下面には、コンプライアンス基板２１のコンプライアンスシート４１が接合されて、連通板１９と支持板４２との間にコンプライアンスシート４１が挟まれた状態となる。

コンプライアンスシート４１は、可撓性を有する薄膜、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の合成樹脂材料により作製されている。支持板４２は、コンプライアンスシート４１よりも剛性が高く且つ厚みのあるステンレス鋼等の金属材料で形成されている。この支持板４２のリザーバー３６に対向する領域には、このリザーバー３６の下面開口に倣った形状に支持板４２の一部が除去されたコンプライアンス開口４３が形成されている。このため、リザーバー３６の下面側の開口は、可撓性を有するコンプライアンスシート４１のみで封止されている。換言すると、コンプライアンスシート４１は、リザーバー３６の一部を区画している。

支持板４２の下面におけるコンプライアンス開口４３に対応する部分は、固定板１７によって封止される。これにより、コンプライアンスシート４１の可撓領域と、これに対向する固定板１７との間には、コンプライアンス空間４４が形成されている。そして、このコンプライアンス空間４４におけるコンプライアンスシート４１の可撓領域が、インク流路内、特にリザーバー３６内の圧力変動に応じてリザーバー３６側またはコンプライアンス空間４４側に変位する。したがって、支持板４２の厚みは、コンプライアンス空間４４として必要な高さに応じて定められている。

ホルダー２２は、平面視において連通板１９と略同一形状を呈し、その下面側にはアクチュエーターユニット２０を収容する収容空部４６が形成されている。そして、収容空部４６にアクチュエーターユニット２０が収容された状態でホルダー２２の下面が連通板１９によって封止される。

このホルダー２２の平面視における略中央部分には、収容空部４６と連通する挿通空部４７が開設されている。この挿通空部４７は、アクチュエーターユニット２０の配線空部３３とも連通する。上記の配線基板３２は、挿通空部４７を通じて配線空部３３に挿入されるように構成されている。

また、ホルダー２２の内部において、挿通空部４７および収容空部４６の両側には、連通板１９のリザーバー３６と連通する導入液室４８が形成されている。また、ホルダー２２の上面には、導入液室４８と連通する導入口４９がそれぞれ開設されている。

導入液室４８には、インクタンク６（図１参照）から送られてきたインクが導入口４９を通じて導入される。すなわち、インクタンク６から送られてきたインクは、導入口４９、導入液室４８、およびリザーバー３６へと導入され、リザーバー３６から個別連通口３５を通じて各圧力室２５に供給される。

固定板１７は、例えば、ステンレス鋼等の金属製の板材である。本実施形態における固定板１７には、ノズルプレート１８に対応する位置に、ノズルプレート１８に形成されたノズル２４を露出させるため、ノズルプレート１８の外形に倣った形状の貫通口１７ａが厚さ方向を貫通する状態で形成されている。本実施形態では、この固定板１７における固定板１７の下面と貫通口１７ａにおけるノズルプレート１８の露出部分とにより、ノズル形成面が構成されている。なお、固定板１７は、記録ヘッド８を保持する図示しないケース等の保持部材に固定される。

そして、上記構成の記録ヘッド８では、導入液室４８からリザーバー３６、個別連通口３５、圧力室２５、及びノズル連通口３４を通ってノズル２４に至るまでのインク流路内がインクで満たされた状態で、プリンターコントローラー５５からの駆動信号に従い圧電素子２８が駆動されることにより、圧力室２５内のインクに圧力振動が生じ、この圧力振動によって所定のノズル２４からインクが吐出される。

図３は、プリンターの電気的な構成を示すブロック図である。以下、プリンターの電気的な構成を、図３を参照しながら説明する。

本実施形態におけるプリンター１は、媒体搬送機構５１と、キャリッジ移動機構５２と、リニアエンコーダー５３と、キャッピング機構１１と、記録ヘッド８と、及びこれらを制御するプリンターコントローラー５５と、を備えている。

本実施形態におけるプリンターコントローラー５５は、制御回路５６と、吐出用駆動波形生成回路５７と、微振動用駆動波形生成回路５８等と、を備えている。

制御回路５６は、プリンター全体の制御を行うための演算処理装置であり、図示しないＣＰＵや記憶装置等から構成されている。制御回路５６は、記憶装置に記憶されているプログラム等に従って、プリンター１における各ユニットを制御する。また、本実施形態における制御回路５６は、外部機器等から受信した印刷ジョブデータに基づき、印刷動作の際、記録ヘッド８のノズル２４からインクを吐出させるための吐出データを生成し、吐出データを記録ヘッド８のヘッドコントローラー５９に送信する。

また、制御回路５６は、キャリッジ５の移動（即ち、主走査）に伴ってリニアエンコーダー５３から出力されるエンコーダー信号からタイミング信号を生成する。吐出用駆動波形生成回路５７は、このタイミング信号を受信する毎に駆動波形を出力する。この吐出用駆動波形生成回路５７は、駆動波形に関する波形データに基づいて、アナログの電圧信号を生成し、これを図示しない増幅回路により増幅して吐出用駆動波形を生成する。吐出用駆動波形生成回路５７により発生された吐出用駆動波形は、記録ヘッド８のヘッドコントローラー５９に送信される。なお、吐出用駆動波形生成回路５７は、圧電素子を駆動して液体を噴射するプリンターに備えられる公知の駆動波形生成回路を採用できる。

また、微振動用駆動波形生成回路５８は、上記水晶振動子３８の駆動にかかわる微振動用駆動波形を生成し、ヘッドコントローラー５９に出力する。微振動用駆動波形は、例えば、水晶振動子３８を共振状態にする一定の周期の駆動波形を含む。

キャリッジ移動機構５２は、タイミングベルト等を介して走行させる図示しない駆動モーター（例えば、ＤＣモーター）等を備え、キャリッジ５に搭載された記録ヘッド８をガイドロッド４に沿って主走査方向に移動させる。媒体搬送機構５１は、印刷媒体Ｓをプラテン３上に順次送り出して副走査を行う。

また、リニアエンコーダー５３は、キャリッジ５に搭載された記録ヘッド８の走査位置に応じたエンコーダー信号を、主走査方向における位置情報としてプリンターコントローラー５５の制御回路５６に出力する。制御回路５６は、リニアエンコーダー５３側から受信したエンコーダー信号に基づいて記録ヘッド８の走査位置（現在位置）を把握する。

記録ヘッド８は、ヘッドコントローラー５９と、圧電素子２８と、水晶振動子３８と、ノズル異常検知部６０と、を備える。

ノズル異常検知部６０は、記録ヘッド８の各ノズル２４の吐出異常（換言すると吐出不良）を検知する機構である。このノズル異常検知部６０により、印刷動作中にノズル２４についてインクの吐出が正常に行われているか否かの検査が行われる。本実施形態におけるノズル異常検知部６０は、インクの吐出時に圧電素子２８が駆動された際の圧力室２５内のインクに生じる振動に基づく圧電素子２８の起電力信号を検知信号として制御回路５６に出力するように構成されている。

制御回路５６は、ノズル異常検知部６０から出力される検知信号に基づきノズル２４からのインクの吐出について異常の有無を判定する。ノズル２４からインクが吐出されないノズル抜けの場合や、ノズル２４からインクが吐出されるとしても、正常なノズル２４と比較してインクの量や飛翔速度（初速）が極端に低下している場合などの異常時には、上記の検知信号の周期成分や振幅成分が、予め取得されている正常時の周期や振幅と比較して異なる。

特に、圧力室２５からノズル２４までのノズル連通口３４内に気泡が存在する場合、検知信号の振幅や周期が正常時から著しく変化する。この検知信号、即ち、起電力信号に基づく吐出異常の検知は周知であるため詳細な説明は省略するが、この検知方法により気泡による吐出異常を検知することが可能である。

なお、吐出異常の検知方法としては、例示したような圧電素子２８の起電力によるものには限られず、例えば、ノズル２４から吐出されるインク滴を光学的に検知することによる方法等、周知の種々の方法を採用することができる。

このように構成されたプリンター１は、印刷動作において、媒体搬送機構５１によって印刷媒体Ｓを順次搬送すると共に、印刷媒体Ｓに対して記録ヘッド８を主走査方向に相対移動させながら、記録ヘッド８のノズル２４から液体の一種であるインクをインク滴として吐出させて、印刷媒体Ｓ上にインク滴を着弾させることにより画像等を印刷する。

図４は、本実施形態における微振動用駆動波形生成回路５８の一例を示す回路図である。微振動用駆動波形生成回路５８が備える発振回路は、従来の水晶素子の発振回路と同等であり、ＣＭＯＳインバータと帰還抵抗Ｒｆ７とで形成した増幅回路と、ドレイン抵抗ＲＤ８とドレイン容量Cdと水晶振動子３８とトリマーコンデンサＣｇとで形成された帰還回路とで構成される。水晶振動子３８は外部負荷容量などで、発振周波数を決めることができ、以下の式１で計算できる。

本実施形態の水晶振動子３８の発振回路は、吐出用駆動波形生成回路５７と比較して用いる部品点数が少ないため、微振動用駆動波形生成回路５８の小型化が望める。また、水晶振動子３８は、一度発振周波数を決めてしまえば、一定周期の電圧をかけることで設定した発振周波数で発振する。従って、微振動用の波形を設計する必要がなくなる。本実施形態では、吐出用駆動波形内に微振動用の駆動パルスを入れる必要がないため、その分、吐出用駆動波形の１周期内に含まれる吐出用駆動パルスの形状や数など設計自由度が上がる。言い換えれば、複数の階調を表現するため、吐出用駆動波形の１画素に相当する所定の周期内に、異なる形状の複数の吐出用駆動パルスを含む吐出用駆動波形を吐出用駆動波形生成回路５７から出力することができる。これにより、吐出用駆動波形の複数の吐出用駆動パルスから、画像の階調に合わせた吐出用駆動パルスを選択して圧電素子２８に供給することにより、印刷する画像の品質を画質させることができる。

以上述べたように、第１実施形態に係るプリンター１によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）第１実施形態によれば、微振動用駆動素子を水晶振動子３８とすることで、微振動用駆動素子を圧電素子にした場合の駆動波形生成回路よりも微振動用駆動波形生成回路５８を構成する部品の点数を少なくでき、微振動用駆動波形生成回路５８の構成を容易に小型化できる。また、吐出用駆動波形と、微振動用駆動波形と、を分けたので、吐出用駆動波形の１周期内に微振動用の駆動パルスを入れる必要がなく、吐出用の駆動パルスの形状や数など設計自由度が上がる。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態の記録ヘッドの構成を示す断面図である。図６は、図５の記録ヘッドのＡ部をノズル側から見た平面図である。以下、第２実施形態の記録ヘッドの構成を、図５及び図６を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。

第２実施形態の記録ヘッド８ａは、第１実施形態の記録ヘッド８と同様の構成を有しているが、更に、微振動機構６２を構成する水晶振動子６３と、水晶振動子６３を収容する収容凹部６４と、第３振動板６５とを備えている。

図５及び図６に示すように、収容凹部６４は、微振動機構３０を構成する収容凹部３９に対し、ノズル連通口３４を挟んで対称に形成されている。この収容凹部６４のノズル連通口３４側の開口面は、上記第１振動板２７、及び第２振動板４０と同様な構成の第３振動板６５によって封止されている。そして、水晶振動子６３は、第３振動板６５の収容凹部６４側の面に形成されている。この水晶振動子６３は、水晶振動子３８と同様に、図示しない下電極、上電極が接続されており、微振動用駆動波形が印加されることにより振動するように構成されている。

第２実施形態によれば、微振動機構３０及び微振動機構６２が同時に発振することで、ノズル２４内の液面に伝搬する振動が共振し、より伝搬しやすくなる。このとき、微振動機構３０の発振周波数及び微振動機構６２の発振周波数は、同一であることが望ましいが、その限りではない。また、ノズル連通口３４に隣接している微振動機構３０は、ノズル内の液面に振動を伝搬できるならば、その数は問わない。

以上述べたように、第２実施形態に係る記録ヘッド８ａを備えるプリンターによれば、以下の効果を得ることができる。

（２）第２実施形態によれば、微振動機構３０及び微振動機構６２をノズル連通口３４の円周上に配置することで、ノズル２４内の液面に、その振動を容易に伝搬できる。

（第３実施形態）
図７は、第３実施形態の記録ヘッドの構成を示す断面図である。以下、第３実施形態の記録ヘッド８の構成を、図７を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。

第３実施形態の記録ヘッド８ｂは、水晶振動子６６が、圧力室２５の天面に積層されている振動板としての第１振動板２７上に圧電素子２８と隣り合う形で積層されている。この水晶振動子６６は、第１実施形態の水晶振動子３８と同様に、図示しない下電極、上電極が接続されており、微振動用駆動波形が印加されることにより振動するように構成されている。

第３実施形態によれば、水晶振動子６６が第１振動板２７上に設置されているため、その振動を容易に伝搬できる。また、第１実施形態における収容凹部３９のような、連通板１９に行う加工工程を減らすことができるため、製造上のコストを抑えることもできる。

以上述べたように、第３実施形態に係る記録ヘッド８ｂを備えるプリンターによれば、以下の効果を得ることができる。

（３）第３実施形態によれば、水晶振動子６６をアクチュエーターユニット２０内の第１振動板２７上に設けることにより、その振動を容易に伝搬でき、製造上のコストも低減できる。

本発明は、圧力室２５からノズル２４に至る流路を有し、駆動素子の駆動によりノズルから液体を吐出させる記録ヘッド及びこれを備える液体吐出装置に適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材吐出ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物吐出ヘッド等を複数備える記録ヘッド、及び、これを備える液体吐出装置にも本発明を適用することができる。

以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。

液体吐出装置は、液体を吐出する開口を有するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記ノズルから前記液体を吐出させるべく、前記圧力室内の前記液体に圧力変動を生じさせる吐出用駆動素子と、前記ノズルから前記液体を吐出させずに、前記ノズルの中の液面に振動を生じさせる水晶振動子を有する微振動用駆動素子と、前記吐出用駆動素子に供給する吐出用駆動波形を生成する吐出用駆動波形生成回路と、前記微振動用駆動素子に供給する微振動用駆動波形を生成する微振動用駆動波形生成回路と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、微振動用駆動素子を水晶振動子とすることで、微振動用駆動波形を単調な交流波形にできるため、微振動用駆動波形生成回路を構成する部品の点数を少なくでき、微振動用駆動波形生成回路の構成を容易に小型化できる。また、吐出用駆動波形と、微振動用駆動波形と、を分けたので、吐出用駆動波形の１周期内に微振動用駆動波形を入れる必要がなく、吐出用駆動波形の形状や数など設計自由度が上がる。

上記の液体吐出装置において、前記微振動用駆動素子は、前記圧力室から前記ノズルの開口までの流路において、前記吐出用駆動素子よりも前記ノズルの開口側の流路に対応して設けられることが好ましい。

この構成によれば、微振動用駆動素子を吐出用駆動素子よりノズルの開口側に配置することで、ノズル内の液体に容易に振動を与えることができる。

上記の液体吐出装置において、前記吐出用駆動素子は、前記圧力室の隔壁をなす振動板上に設けられ、前記微振動用駆動素子は、前記振動板上に設けられることが好ましい。

この構成によれば、微振動用駆動素子を振動板上に設けることで、液体に振動を容易に伝搬することができる。また、連通板に係る加工工程が減るため、製造上のコストを低減できる。

上記の液体吐出装置において、前記吐出用駆動波形生成回路は、前記吐出用駆動素子に供給する異なる形状の複数の駆動波形を含む前記吐出用駆動波形を出力し、前記微振動用駆動波形生成回路は、前記微振動用駆動素子に供給する一定の周期の駆動波形を出力することが好ましい。

この構成によれば、微振動用駆動素子を水晶振動子とすることで、微振動用駆動波形を単調な交流波形にできるため、微振動用駆動波形生成回路を構成する部品の点数を少なくでき、微振動用駆動波形生成回路の構成を容易に小型化できる。また、吐出用駆動波形と、微振動用駆動波形と、を分けたので、吐出用駆動波形の１周期内に微振動用駆動波形を入れる必要がなく、吐出用駆動波形の形状や数など設計自由度が上がる。

１…液体吐出装置としてのプリンター、２…フレーム、３…プラテン、４…ガイドロッド、５…キャリッジ、６…インクタンク、７…サブタンク、８，８ａ，８ｂ…記録ヘッド、９…ポンプ、１０…供給チューブ、１１…キャッピング機構、１２…キャップ、１７…固定板、１８…ノズルプレート、１９…連通板、２０…アクチュエーターユニット、２１…コンプライアンス基板、２２…ホルダー、２４…ノズル、２５…圧力室、２６…圧力室形成基板、２７…振動板としての第１振動板、２８…吐出用駆動素子としての圧電素子、２９…保護基板、３０…微振動機構、３２…配線基板、３３…配線空部、３４…ノズル連通口、３５…個別連通口、３６…リザーバー、３８…微振動用駆動素子としての水晶振動子、３９…収容凹部、４０…第２振動板、４１…コンプライアンスシート、４２…支持板、４３…コンプライアンス開口、４４…コンプライアンス空間、４６…収容空部、４７…挿通空部、４８…導入液室、４９…導入口、５１…媒体搬送機構、５２…キャリッジ移動機構、５３…リニアエンコーダー、５５…プリンターコントローラー、５６…制御回路、５７…吐出用駆動波形生成回路、５８…微振動用駆動波形生成回路、５９…ヘッドコントローラー、６０…ノズル異常検知部、６２…微振動機構、６３…水晶振動子、６４…収容凹部、６５…第３振動板、６６…水晶振動子。

Claims (4)

1. 液体を吐出する開口を有するノズルと、
   前記ノズルに連通する圧力室と、
   前記ノズルから前記液体を吐出させるべく、前記圧力室内の前記液体に圧力変動を生じさせる吐出用駆動素子と、
   前記ノズルから前記液体を吐出させずに、前記ノズルの中の液面に振動を生じさせる水晶振動子を有する微振動用駆動素子と、
   前記吐出用駆動素子に供給する吐出用駆動波形を生成する吐出用駆動波形生成回路と、
   前記微振動用駆動素子に供給する微振動用駆動波形を生成する微振動用駆動波形生成回路と、
   を備えることを特徴とする液体吐出装置。
2. 請求項１に記載の液体吐出装置であって、
   前記微振動用駆動素子は、前記圧力室から前記ノズルの開口までの流路において、前記吐出用駆動素子よりも前記ノズルの開口側の流路に対応して設けられることを特徴とする液体吐出装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置であって、
   前記吐出用駆動素子は、前記圧力室の隔壁をなす振動板上に設けられ、
   前記微振動用駆動素子は、前記振動板上に設けられることを特徴とする液体吐出装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出装置であって、
   前記吐出用駆動波形生成回路は、前記吐出用駆動素子に供給する異なる形状の複数の駆動波形を含む前記吐出用駆動波形を出力し、
   前記微振動用駆動波形生成回路は、前記微振動用駆動素子に供給する一定の周期の駆動波形を出力することを特徴とする液体吐出装置。

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