JP6388275B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。

従来から、記録紙や素子基板等にインクを吐出して文字、図形を描画するインクジェット方式の液体吐出装置が開発されている。このような液体吐出装置は、素子基板の表面に液体材料を吐出し、素子基板等に機能性薄膜を形成する目的で用いられることがある。インクジェット方式は、インクや液体材料等の液体を液体タンクから供給管を介して液体吐出ヘッドに供給し、液体吐出ヘッドに形成されたチャネルに液体を充填し、充填した液体をそのチャネルに連通するノズルから記録紙や素子基板等の被記録媒体に吐出させる方式である。当該方式の液体吐出装置は、液体を吐出させている間、被記録媒体を移動させて液体が付着した点を展開する。その結果、展開された領域が、描画された文字、図形として、又は薄膜の領域として形成される。

ところで、液体吐出ヘッドには、複数のノズルを有し、各ノズルに対応する複数チャネルが形成されているものがある。また各チャネルは、充填されたインクを独立に吐出できるように圧電素子で形成されているものがある。
例えば、特許文献１に記載のインクジェット記録ヘッドは、共通のインク溜めから供給される複数の加圧室内のインクを個々に加圧させてノズルから吐出させる。ここで、当該インクジェット記録ヘッドには、インクを吐出させるための圧電素子が各加圧室に貼着されている。さらに、当該インクジェット記録ヘッドには、インク溜めと対向する振動板上の所定位置に加圧室からのインク吐出を補助する副圧電素子が設けられている。

特開平８−１５０７１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のインクジェット記録ヘッドでは、複数の加圧室に亘って共通して設けられる副圧電素子の動作を、圧電素子の動作で制御されるインクの吐出周期と同期させている。そのため、当該インクジェット記録ヘッドでは、副圧電素子の振動エネルギーを、インクを吐出するための圧力波エネルギーへ変換するエネルギー効率は、必ずしも高くない。また、当該インクジェット記録ヘッドでは、各加圧室を加圧する圧電素子に副圧電素子をできるだけ近接させないことが望ましい。当該インクジェット記録ヘッドでは、圧電素子及び副圧電素子が駆動されるときに生じた熱が蓄積され、有効に放熱されないためである。このような現象は、大電力、高速駆動時に著しくなる傾向がある。

そこで、本発明は上述の事情を鑑みてなされたものであり、効率よく液体の吐出を制御することができる液体吐出装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、液体が充填され、長手方向の一端に吐出孔を有する複数の吐出チャネルと、前記吐出チャネル内の液体の共振周波数で流路部材内の空間である供給流路内の液体の圧力波振動を発生させる第１の圧力変化部と、前記供給流路からの圧力波振動のピークに基づいて、前記複数の吐出チャネルそれぞれの内部の液体の圧力を変化させて、前記吐出孔から液体を吐出させるか否かを制御する第２の圧力変化部と、を備え、前記複数の吐出チャネルそれぞれの長手方向の他端に前記長手方向に交差する方向に設けられた開口面に液体導入孔が設けられ、前記供給流路の一端の開口面に前記液体導入孔が設けられ、前記液体導入孔に対向している面に前記第１の圧力変化部が設けられ、前記第１の圧力変化部と前記第２の圧力変化部は、ともに圧電基板から形成されている液体吐出装置である。

また、本発明の一態様は、上述の液体吐出装置において、前記第２の圧力変化部は、前記圧力波振動が前記吐出孔に到達するまでの時間に基づいて、前記複数の吐出チャネルの液体の圧力を変化させるタイミングを制御する。

また、本発明の一態様は、上述の液体吐出装置において、前記第１の圧力変化部は、前記供給流路内の液体の通流方向に沿って、前記圧力波振動を発生させる。

また、本発明の一態様は、上述の液体吐出装置において、前記供給流路の断面積が、前記吐出チャネルの開口面より大きい。

また、本発明の一態様は、上述の液体吐出装置において、前記第１の圧力変化部の振動面は、前記液体導入孔の開口面又は前記複数の吐出チャネルの開口面の面積の合計よりも、大きい面積を有する。

また、本発明の一態様は、上述の液体吐出装置において、前記圧力波振動のピークの値は、前記吐出孔からの前記液体の吐出を可能にする圧力の閾値を下回り、前記液体を吐出させる場合に、前記第２の圧力変化部が前記吐出チャネルの液体に加える圧力は、前記閾値から前記圧力波振動のピークの値を差し引いた差分以上の値を有する。

また、本発明の一態様は、上述の液体吐出装置において、前記圧力波振動のピークの値は、前記吐出孔からの前記液体の吐出を可能にする圧力の閾値を上回り、前記液体を吐出させない場合に、前記第２の圧力変化部が前記吐出チャネルの液体から減ずる圧力は、前記圧力波振動のピークの値から前記閾値を差し引いた差分以上の値を有する。

また、本発明の一態様は、上述の液体吐出装置において、前記第１の圧力変化部は、振動により前記吐出チャネルの液体の周期的な圧力波振動を発生させ、前記圧力波振動のピークは、前記周期的な圧力波振動の時間変化のピークである。

本発明によれば、効率よく液体の吐出を制御することができる。

本発明の第１の実施形態に係るプリンタの概略構成図である。 本実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図である。 本実施形態に係るヘッドチップの斜視図である。 本実施形態に係るヘッドチップの分解斜視図である。 本実施形態に係るヘッドチップの拡大斜視図である。 ヘッドチップの断面図である。 本実施形態に係るプリンタの機能ブロック図を示す。 圧力波振動の例を示す図である。 本実施形態におけるインクの吐出制御を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態におけるインクの吐出制御を説明するための図である。 本発明の変形例に係るインクジェットヘッドの断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一部分には同一符号を付している。以下の実施形態では、本発明の液体吐出ヘッドを具備する液体吐出装置の一例として、インク（液体）を利用して記録紙等の被記録媒体に記録を行うインクジェットプリンタ（以下、単にプリンタという）を例に挙げて説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るプリンタ１の概略構成図である。
プリンタ１は、被記録媒体Ｓを搬送する一対の搬送手段２，３と、被記録媒体Ｓにインク（図示せず）を吐出するインクジェットヘッド４と、インクジェットヘッド４にインクを供給するインク供給手段５と、インクジェットヘッド４を被記録媒体Ｓの搬送方向（Ｙ方向）と直交する走査方向（Ｘ方向）に走査させる走査手段６と、を備えている。なお、被記録媒体Ｓとして、紙や、樹脂フィルム、ガラス、セラミックス等、種々の材料を用いることができる。

また、本実施形態のプリンタ１には、搬送手段２，３、インクジェットヘッド４、インク供給手段５、及び走査手段６等に電気的に接続されて相互に信号を送受信する制御ユニット８が設けられている。筺体９は、プリンタ１の外観を構成し、この筺体９に上述した各構成品が搭載されている。また、本実施形態では、Ｙ方向及びＸ方向の２方向にそれぞれ直交する方向をＺ方向（図１では、上下方向）とする。

一対の搬送手段２，３は、Ｙ方向に間隔をあけて配置されており、一方の搬送手段２がＹ方向の上流（被記録媒体Ｓの搬送元により近い部分）に位置し、他方の搬送手段３がＹ方向の下流（被記録媒体Ｓの搬送先により近い部分）に位置している。これら搬送手段２，３は、Ｘ方向に延設されたグリッドローラ２Ａ，３Ａと、このグリッドローラ２Ａ，３Ａに対して平行に配置されるとともに、グリッドローラ２Ａ，３Ａとの間で被記録媒体Ｓを挟み込むピンチローラ２Ｂ，３Ｂと、グリッドローラ２Ａ，３Ａをその軸回りに回転させるモータ等の駆動機構（図示せず）と、をそれぞれ備えている。
そして、一対の搬送手段２，３のグリッドローラ２Ａ，３Ａを回転させることで、被記録媒体ＳをＹ方向に沿った矢印Ａ方向に搬送することが可能とされている。

インク供給手段５は、インクが収容されたインクタンク１０と、インクタンク１０及びインクジェットヘッド４間を接続するインク配管１１と、を備えている。図１に示す例では、インクタンク１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の四色のインクがそれぞれ収容されたインクタンク１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０ＢがＹ方向に並んで配置されている。インク配管１１は、例えば可撓性を有するフレキシブルホースであり、インクジェットヘッド４を支持するキャリッジ１６の動作（移動）に追従可能とされている。

走査手段６は、Ｘ方向に延び、Ｙ方向に間隔をあけて互いに平行に配置された一対のガイドレール１５と、これら一対のガイドレール１５に沿って移動可能に配置されたキャリッジ１６と、このキャリッジ１６をＸ方向に移動させる駆動機構１７と、を備えている。
駆動機構１７は、一対のガイドレール１５の間に配置され、Ｘ方向に間隔をあけて配置された一対のプーリ１８と、これら一対のプーリ１８の間に巻回されてＸ方向に移動する無端ベルト１９と、一方のプーリ１８を回転駆動させる駆動モータ２０と、を備えている。

キャリッジ１６は、無端ベルト１９に連結されており、一方のプーリ１８の回転駆動による無端ベルト１９の移動に伴ってＸ方向に移動可能とされている。また、キャリッジ１６には、複数のインクジェットヘッド４がＸ方向に並行して配列された状態で搭載されている。図示の例では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各インクをそれぞれ吐出する４つのインクジェットヘッド４、すなわちインクジェットヘッド４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂがキャリッジ１６に搭載されている。
上述した搬送手段２，３及び走査手段６により、インクジェットヘッド４と被記録媒体Ｓとを相対的に移動させる搬送手段が構成されている。

（インクジェットヘッド）
次に、インクジェットヘッド４について説明する。インクジェットヘッド４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂは、供給されるインクの色以外は何れも同一の構成からなるため、以下の説明では、インクジェットヘッド４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂのそれぞれを、インクジェットヘッド４として説明する。

図２は、本実施形態に係るインクジェットヘッド４の斜視図である。
インクジェットヘッド４は、キャリッジ１６に固定される固定プレート２５と、この固定プレート２５上に固定されたヘッドチップ２６と、インク供給手段５から供給されたインクを、ヘッドチップ２６の後述するインク導入孔４１Ａ（図３参照）にさらに供給するインク供給部２７と、ヘッドチップ２６に駆動電圧を印加する液体吐出制御回路２８と、を備えている。

インクジェットヘッド４は、駆動電圧が印加されることで、各色のインクを所定の吐出量で吐出する。このとき、インクジェットヘッド４が走査手段６によりＸ方向に移動することで、被記録媒体Ｓにおける所定範囲に記録（印刷）を行うことができ、この走査を搬送手段２，３により被記録媒体ＳをＹ方向に搬送しながら繰り返し行うことで、被記録媒体Ｓの全体に記録を行うことが可能となる。

固定プレート２５には、アルミ等の金属製のベースプレート３０がＺ方向に沿って起立した状態で固定されているとともに、ヘッドチップ２６のインク導入孔４１Ａにインクを供給する流路部材３１が固定されている。流路部材３１の上方には、インクを貯留する貯留室を内部に有する圧力緩衝器３２がベースプレート３０に支持された状態で配置されている。そして、流路部材３１と圧力緩衝器３２とはインク連結管３３を介して連結され、圧力緩衝器３２にはインク配管１１が接続されている。

そして、圧力緩衝器３２は、インク配管１１を介してインクが供給されると、インクを内部の貯留室内に一旦貯留した後、所定量のインクをインク連結管３３の内部及び流路部材３１の内部を介してインク導入孔４１Ａに供給する。
上述した流路部材３１、圧力緩衝器３２及びインク連結管３３により、インク供給部２７が構成されている。

また、固定プレート２５には、ヘッドチップ２６を駆動するための集積回路等の制御回路（駆動回路）３５Ａ，３５Ｂが搭載されたＩＣ基板３６が取り付けられている。制御回路３５Ａと、ヘッドチップ２６のコモン電極５０（後述）及びアクティブ電極５２（後述）とは、配線パターンがプリント配線されたフレキシブル基板３７を介して電気的に接続されている。これにより、制御回路３５Ａは、フレキシブル基板３７を介してコモン電極５０とアクティブ電極５２との間に駆動電圧を印加することが可能になる。
制御回路３５Ｂと、外部振動子６１（後述）に形成された外部電極とは、電気的に接続されている。これにより、制御回路３５Ｂは、外部電極との間に駆動電圧を印加することが可能になる。
そして、これら制御回路３５Ａ，３５Ｂが搭載されたＩＣ基板３６、及びフレキシブル基板３７により、液体吐出制御回路２８が構成されている。ＩＣ基板３６には、上述した制御ユニット８がフレキシブル基板３７（図１参照）を介して接続される。

（ヘッドチップ）
続いて、ヘッドチップ２６について説明する。
図３は、本実施形態に係るヘッドチップ２６の斜視図である。
ヘッドチップ２６は、アクチュエータプレート４０、カバープレート４１、支持プレート４２及びノズルプレート４３を備える。ヘッドチップ２６は、吐出チャネル４５Ａ（後述）の長手方向（Ｙ方向）端部に臨むノズル孔４３Ａからインクを吐出する、いわゆるエッジシュートタイプのヘッドチップである。

アクチュエータプレート４０の一方の主面４０Ｃ（図５参照）には、カバープレート４１が重ね合わされている。
カバープレート４１は、例えばアクチュエータプレート４０と同じ材料であるＰＺＴセラミックス基板で形成され、アクチュエータプレート４０と同様の熱膨張をさせることで、温度変化に対する反りや変形を抑制している。但し、この場合に限られず、アクチュエータプレート４０とは異なる材料でカバープレート４１を形成しても構わないが、熱膨張係数が近い材料を用いることが好ましい。

カバープレート４１には、Ｙ方向を長手方向とする平面視矩形状のインク導入孔４１Ａが形成されている。このインク導入孔４１Ａには、上述した流路部材３１（図２参照）を介して供給されてきたインクを吐出チャネル４５Ａ内に導入させ、かつダミーチャネル４５Ｂ内への導入を規制する複数のスリット５５Ａが形成されたインク導入板５５が形成されている。つまり、複数のスリット５５Ａは、吐出チャネル４５Ａに対応する位置に形成され、各吐出チャネル４５Ａ内にのみインクを充填することが可能とされる。なお、インク導入孔４１Ａは、マニホールド（ｍａｎｉｆｏｌｄ、分岐管）と呼ばれることがある。

流路部材３１には、インク導入孔４１Ａに相対する位置に、外部振動子６１が設けられている。外部振動子６１の形状は、その長手方向をＹ方向とし、短手方向をＺ方向とする平面視矩形である。複数の吐出チャネル４５Ａは、それぞれＹ方向に配列され、外部振動子６１に平面視で覆われる。
外部振動子６１は、駆動電圧が印加されることにより、その電圧に応じた振幅で主面（ＹＺ方向）の法線方向（Ｘ方向）に振動して、流路部材３１内のインクの圧力波を発生させる。発生した圧力波は、各吐出チャネル４５Ａのインクへ伝搬する。伝搬した圧力波は、各吐出チャネル４５Ａ内で往復することで、圧力波振動が共振される。なお、本実施形態では、単一の外部振動子６１は複数の吐出チャネル４５Ａ間で共有される構成としているが、本発明はこれに限らず、各吐出チャネル４５Ａに、それぞれ対応する外部振動子６１が設けられてもよい。

図４は、本実施形態に係るヘッドチップ２６の分解斜視図である。
図４は、図３に示すヘッドチップ２６において、支持プレート４２及びノズルプレート４３が取り外された状態を示す。
アクチュエータプレート４０は、分極方向が厚さ方向（Ｘ方向）で異なる第１アクチュエータプレート４０Ａ及び第２アクチュエータプレート４０Ｂの、２枚のプレートを積層した積層プレートとされている（いわゆる、シェブロン方式）。これら第１アクチュエータプレート４０Ａ及び第２アクチュエータプレート４０Ｂは、ともに厚さ方向（Ｘ方向）に分極処理された圧電基板、例えばＰＺＴセラミックス基板であり、互いの分極方向を反対に向けた状態で接合されている。

アクチュエータプレート４０の形状は、平面視長方形であり、その長手方向をＹ方向とし、短手方向をＺ方向とする。なお、本実施形態のヘッドチップ２６はエッジシュート対応のため、Ｘ方向、すなわち厚さ方向がプリンタ１におけるインクジェットヘッド４の走査方向に一致し、Ｙ方向、すなわち長手方向が被記録媒体Ｓの搬送方向に一致する。
また、本実施形態では、アクチュエータプレート４０におけるＺ方向の両側に位置する側面のうち、ノズルプレート４３に対向する側面を前端面４０Ｄと称し、この前端面４０ＤとはＺ方向の反対側に位置する側面を後端面４０Ｅと称する。

支持プレート４２は、重ね合されたアクチュエータプレート４０及びカバープレート４１を支持するともに、ノズルプレート４３を同時に支持している。支持プレート４２には、Ｙ方向に沿って嵌合孔４２Ａが形成されており、重ね合されたアクチュエータプレート４０及びカバープレート４１を嵌合孔４２Ａ内に嵌め込んだ状態で支持している。この際、支持プレート４２は、アクチュエータプレート４０の前端面４０Ｄと面一となるように組み合わされている（図３参照）。

ノズルプレート４３は、支持プレート４２及びアクチュエータプレート４０の前端面４０Ｄに、例えば接着等により固定されている。ノズルプレート４３は、例えばポリイミド等の樹脂材料からなるフィルム状でもよい。なお、ノズルプレート４３は、樹脂材料の他に、ガラス等により形成されてもよく、ステンレスなどの金属材やシリコンにより形成されても構わない。

また、ノズルプレート４３には、Ｙ方向に所定の間隔をあけて複数のノズル孔４３Ａが一列に並んだ状態で形成されている。これらノズル孔４３Ａは、複数の吐出チャネル４５Ａに対してそれぞれ対向する位置に形成されており、対向する吐出チャネル４５Ａ内に連通する。吐出チャネル４５Ａにはインクが充填されるため、ノズル孔４３Ａでのインクの圧力Ｐが所定の圧力の閾値Ｐ_ｔｈを超えると、ノズル孔４３Ａからインクが吐出される。ノズル孔４３Ａでのインクの圧力Ｐが、閾値Ｐ_ｔｈと等しいか閾値Ｐ_ｔｈよりも低い場合には、ノズル孔４３Ａにおいてインクが吐出されずメニスカスが保たれる。

アクチュエータプレート４０の一方の主面４０Ｃ（カバープレート４１側に位置する面、図５参照）には、その長手方向（Ｙ方向）に所定の間隔をあけて並んだ複数のチャネル４５が形成されている。これら複数のチャネル４５は、Ｚ方向に沿って直線状に延びる溝部である。Ｚ方向の一端のうち、これら複数のチャネル４５の間には、断面矩形状でＺ方向に延びる駆動壁４６が形成され、この駆動壁４６によって各チャネル４５はそれぞれ区分けされている。

また、複数のチャネル４５は、インクが充填される吐出チャネル４５Ａ（いわゆる、コモン溝）と、インクが充填されないダミーチャネル４５Ｂ（いわゆる、アクティブ溝）と、に大別される。そして、これら吐出チャネル４５Ａとダミーチャネル４５Ｂとは、Ｙ方向に交互に並んで配置されている。なお、図示の例において、ダミーチャネル４５Ｂ内は、空気で満たされている。複数の吐出チャネル４５Ａの構造、つまり、大きさ、形成される部材は互いに同一である。

複数のチャネル４５のうち、吐出チャネル４５Ａは、それぞれアクチュエータプレート４０の一方の主面４０Ｃ（図５参照、図４ではＸ方向）に向けて開口され、インク導入孔４１Ａを介してインクが充填される。吐出チャネル４５Ａは、アクチュエータプレート４０の後端面４０Ｅ側に開口することなく、前端面４０Ｄ側にだけ開口した状態で形成されている。なお、図示の例において、吐出チャネル４５Ａの後端面４０Ｅ側は、後端面４０Ｅに向かうに従い漸次浅くなっている。一方、ダミーチャネル４５Ｂについては、アクチュエータプレート４０の前端面４０Ｄ側だけでなく、後端面４０Ｅ側にも開口するように形成されている。

図５は、本実施形態に係るヘッドチップ２６の拡大斜視図である。
図５は、図４に示すヘッドチップ２６から、フレキシブル基板３７とカバープレート４１とが取り外された状態を拡大して示す。
吐出チャネル４５Ａの内壁面、すなわちＹ方向に向かい合う一対の側壁面及び底壁面には、コモン電極５０が形成されている。このコモン電極５０は、吐出チャネル４５Ａに沿ってＺ方向に延び、アクチュエータプレート４０の一方の主面４０Ｃ上に形成されたコモン端子５１に導通している。
フレキシブル基板３７には、各コモン端子５１がそれぞれ電気的に独立するようにパターン形成されている。また、コモン電極５０は、上述したように吐出チャネル４５Ａにおける内壁面の全体に形成されているので、一対の側壁面上に形成された側面電極５０Ａと、底壁面上に形成され、側面電極５０Ａ同士を接続する底面電極５０Ｂと、で断面Ｕ字状に形成される。

一方、ダミーチャネル４５Ｂの内壁面のうち、Ｙ方向に向かい合う一対の側壁面には、その全面に亘ってアクティブ電極５２がそれぞれ形成されている。これらアクティブ電極５２は、ダミーチャネル４５Ｂに沿ってＺ方向に延び、アクチュエータプレート４０の一方の主面４０Ｃ上に形成されたアクティブ端子５３に導通している。
アクティブ電極５２は、コモン電極５０と同様に、ダミーチャネル４５Ｂの内壁面全体に一旦形成された後、内壁面における底壁面上に形成された電極部分がレーザ加工やダイシング加工等によって分断されることで、ダミーチャネル４５Ｂの一対の側壁面にそれぞれ電気的に切り離された状態で形成される。

アクティブ端子５３は、アクチュエータプレート４０の一方の主面４０Ｃ上における後端面４０Ｅ側に形成されており、吐出チャネル４５Ａを挟んだ両側に位置するアクティブ電極５２同士（異なるダミーチャネル４５Ｂ内に形成されたアクティブ電極５２同士）を電気的に接続するように形成されている。この際、アクティブ端子５３は、一方の主面４０Ｃ上において、コモン端子５１よりも後端面４０Ｅ側に離間した位置でＹ方向に延びることで、アクティブ電極５２同士をブリッジ状に接続している。

カバープレート４１は、アクチュエータプレート４０の一方の主面４０Ｃ上に重ね合されている。このカバープレート４１には、上述したようにＹ方向を長手方向とする平面視矩形状のインク導入孔４１Ａが形成されている。
インク導入孔４１Ａには、上述した流路部材３１（図２、図３参照）を介して供給されてきたインクを吐出チャネル４５Ａ内に導入させ、かつダミーチャネル４５Ｂ内への導入を規制する複数のスリット５５Ａが形成されたインク導入板５５が形成されている。つまり、複数のスリット５５Ａは、吐出チャネル４５Ａに対応する位置に形成され、各吐出チャネル４５Ａ内にのみインクを充填することが可能とされる。

（外部振動子６１及びその動作）
図６は、ヘッドチップ２６の断面図である。
この図は、図３のＢＢ’を通る断面を示す。流路部材３１の内部に付された破線、流路部材３１とカバープレート４１との間に付された破線及びカバープレート４１とアクチュエータプレート４０との間に付された破線は、供給流路３９及びインク導入孔４１Ａの外延を示すために付されたものであって、いかなる部材を示すものではない。なお、符号Ｆ１を付した矢印は、ヘッドチップ２６内でのインクの通流方向を表す。つまり、ヘッドチップ２６内では、流路は、複数回曲げられ、インクはこの曲がった流路を通流する。

吐出チャネル４５Ａには、供給流路３９とインク導入孔４１Ａを介して供給されたインクが充填される。吐出チャネル４５Ａの長手方向の一端にはノズル孔４３Ａを有するノズルプレート４３が配置される。
流路部材３１の一端の開口面の法線方向（例えば、Ｚ方向）とインク連結管３３（図２）の開口面の法線方向とは同一であり、流路部材３１の他端の開口面の法線方向（例えば、Ｘ方向）とインク導入孔４１Ａの開口面の法線方向と同一である。流路部材３１の内部を、供給流路３９と呼ぶ。供給流路３９は、流路部材３１の一端から通流されたインクが充填される充填部を形成する。供給流路３９は、流路の断面積（通流方向を法線とする断面の面積）が吐出チャネル４５Ａのものより大きい。供給流路３９には、内壁面のうちインク導入孔４１Ａに対向している対向面には、外部振動子６１が設けられている。

外部振動子６１の主面は、流路部材３１の対向面の表面と相対し、その一部が外部電極（図示せず）を形成している。外部電極に駆動電圧が印加されると、駆動電圧に応じて振動する。外部振動子６１が振動すると、流路部材３１内のインクの圧力波が発生し、発生した圧力波は、インク導入孔４１Ａを介して各吐出チャネル４５Ａのインクへ伝搬する。以下の説明では、特に断らない限り、外部電極に駆動電圧を印加することを、「外部振動子６１に駆動電圧を印加する」と呼ぶことがある。外部振動子６１は、厚さ方向（Ｘ方向）に分極された圧電基板、例えば、ＰＺＴ（ｌｅａｄ ｚｉｒｃｏｎａｔｅ ｔｉｔａｎａｔｅ、チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックス基板で形成されている。
外部振動子６１は、流路部材３１内で曲がった後のインクの通流方向（Ｚ方向）に交差する面に設置されている。外部振動子６１は、その面に垂直に振動するので、曲がった後の通流方向へ、効率的に圧力波を生成できる。また、外部振動子６１は、曲がる前のインクの通流を妨げることを防止できる。
なお、外部振動子６１が生成した圧力波は、吐出チャネル４５Ａにおいて、その方向が、Ｘ方向からＺ方向へ曲げられる。また、供給流路３９の主面（ＹＺ平面）の面積は、インク導入孔４１Ａの開口面の面積や各吐出チャネル４５Ａの開口面の面積の合計よりも大きい。これにより、各吐出チャネル４５Ａへ外部振動子６１が発生させた圧力波を集中させることができ、吐出チャネル４５Ａ内のインクの圧力波振動を効率的に共振させることができる。

以下、外部振動子６１の振動について、詳細を説明する。
外部振動子６１は、駆動周波数で振動し、振動により発生させた圧力波によって、吐出チャネル４５Ａ内のインクの圧力波振動を共振させる。この駆動周波数は、吐出チャネル４５Ａ内に充填されたインクの共振周波数又はその共振周波数から予め定めた範囲（例えば、半値幅）内の周波数である。これにより、外部振動子６１は、吐出チャネル４５Ａ内に充填されたインクの圧力波振動を共振させることができるので、圧力波を効率よく発生させることができる。なお、吐出チャネル４５Ａは、ポンプ室と呼ばれることがある。

吐出チャネル４５Ａ内に充填されたインクの共振周波数は、吐出チャネル４５Ａの形状や、吐出チャネル４５Ａに充填されるインクの粘性によって異なる。つまり、外部振動子６１の駆動周波数は、吐出チャネル４５Ａの形状（例えば、吐出チャネル４５Ａの長手方向の長さ）や、吐出チャネル４５Ａに充填されるインクの粘性に基づいて決定されていてもよい。
また、一定の大きさ及び形状を有する空間における共振には、一般に複数の振動モードが存在する。各振動モードは、吐出チャネル４５Ａに充填されたインクの共振は、周期的な圧力波振動として現れる。本実施形態では、例えば、複数の振動モードのうち共振の最も顕著な振動モードに係る周波数、つまり、主振動モードに係る周波数を、共振周波数として採用する。例えば、主振動モードは、吐出チャネル４５Ａの長手方向の一端であるノズル孔４３Ａから他端までの間を圧力波が往復する振動モードの１つである。例えば、主振動モードが最低次の振動モードの場合、振動周期は、吐出チャネル４５Ａの長手方向の両端を圧力波が往復する時間に概ね等しい。なお、共振周波数として、吐出のタイミングに要求される精度やインクの粘性に応じて、最低次以外の次数の振動モードに係る周波数が採用されてもよい。なお、共振周波数、共振周期は、それぞれ自然周波数、音響周期（ＡＣ：ａｃｏｕｓｔｉｃ ｐｅｒｉｏｄ）と呼ばれることがある。

なお、吐出チャネル４５Ａの長手方向の一端では、その大部分がノズルプレート４３で覆われているので、外部振動子６１による圧力波は、通流方向とは逆方向へ反射する（反射した圧力波を反射波と呼ぶ）。一方、吐出チャネル４５Ａの長手方向の他端では、流路が曲げられる構造となっており、しかも他端から吐出チャネル４５Ａの外側にかけて、流路の断面積が大きくなるように構成されている。そのため、他端が固定端として機能するので、当該他端で反射波は、さらに反射され、通流方向へ戻される。つまり、吐出チャネル４５Ａでは、その内部で、外部振動子６１による圧力波が反射して往復し、これにより、圧力波振動が共振する。換言すれば、ヘッドチップ２６は、流路において外部振動子６１より下流側（ノズル孔４３Ａ側）に、反射波をさらに反射させ、外部振動子６１による圧力波を往復させる構造を有する。その構造の一例として、ヘッドチップ２６は、流路において外部振動子６１より下流側に、流路が曲げられる構造を有する。
より詳細には、吐出チャネル４５Ａの長手方向の一端では、その大部分がノズルプレート４３で覆われ、わずかにノズル孔４３Ａで開口されている。つまり、当該一端は、自由端として機能させることができる場合がある。この場合、当該一端において、他の場所と比較して、圧力波振動による圧力変化を大きくすることができる。一方、その他端については、吐出チャネル４５Ａのように、流路を曲げることにより、固定端として機能させてもよい。ただし、本発明はこれに限らず、当該他端を自由端として機能させてもよいし、また、一端及び他端は、自由端や固定端でなくてもよい。

（吐出チャネルの動作）
次に、吐出チャネル４５Ａの動作について説明する。
吐出チャネル４５Ａでは、コモン端子５１及びアクティブ端子５３間に印加される電圧により、駆動壁４６に厚み滑り変形が生じる。例えば、駆動壁４６は、駆動電圧に応じて、ダミーチャネル４５Ｂ側へ突出するように変形又は、ダミーチャネル４５Ｂから陥入されるように変形する。この変形により、吐出チャネル４５Ａの容積が変化し、吐出チャネル４５Ａ内のインクの圧力を変化させることができる。
なお、外部振動子６１と駆動壁４６では、圧力を変化させるための変位方向が異なる。例えば、外部振動子６１は、主にＸ方向に変位するのに対し、駆動壁４６は、Ｙ方向に変位する。また、流路に関して、外部振動子６１は、通流方向に変位するのに対し、駆動壁４６は、通流方向とは垂直方向に変位する。

吐出チャネル４５Ａは、外部振動子６１が共振させた圧力波振動のピークに基づいて、吐出チャネル４５Ａのインクの圧力をさらに変化させる。具体的には、吐出チャネル４５Ａには、圧力波振動のピークのタイミング、又は、ピーク値（圧力の極大値、以下同じ）に応じた駆動電圧が印加される。これにより、吐出チャネル４５Ａは、圧力波振動の時間若しくは圧力のピーク又はこれらのピークの近傍において、圧力波振動の圧力をさらに増減させることができる。これにより、プリンタ１は、インクを吐出させるか否かを制御できる。以下、この制御（吐出制御とも呼ぶ）について、詳細を説明する。

（プリンタの機能）
図７は、本実施形態に係るプリンタ１の機能ブロック図を示す。図７は、吐出制御に関する機能を示すが、プリンタ１は他の機能を備えてもよい。
プリンタ１は、制御ユニット８と、制御回路３５Ａ、３５Ｂと、外部振動子６１及び複数のスイッチング部６２とを含んで構成される。制御回路３５Ａ、３５Ｂは、上述した液体吐出制御回路２８を形成する。なお、スイッチング部６２は、コモン端子５１、アクティブ端子５３及び、駆動壁４６に相当する。以下の説明では、特に断らない限り、コモン端子５１及びアクティブ端子５３に駆動電圧を印加することを、「スイッチング部６２に駆動電圧を印加する」と呼ぶことがある。

制御ユニット８は、２個のＩ／Ｆ部８１−１，８１−２、及びデータバッファ８２を含んで構成される。Ｉ／Ｆ部８１−１，８１−２は、それぞれデータを送信又は受信する入出力インタフェースである。
制御ユニット８は、記録すべき文字や図形等を示す画像データを外部機器からＩ／Ｆ部８１−１を介して受信し、受信した画像データをデータバッファ８２に記憶する。画像データは、印刷領域に分布した画素のそれぞれにおける表示の有無（ＯＮ／ＯＦＦ）を示すデータである。カラー画像を示す画像データでは、表示の有無は色成分毎に指定される。

制御ユニット８は、データバッファ８２から画像データを読み出し、読み出した画像データが示す、インクジェットヘッド４（つまり、キャリッジ１６）の位置に応じた画素毎の表示の有無を示す印刷制御データを色成分毎に生成する。制御ユニット８は、色成分毎の生成した印刷制御データをＩ／Ｆ部８１−２を介して色成分に対応した制御回路３５Ａに出力する。他方、制御ユニット８は、外部振動子６１を振動させることを指示する外部振動データを生成し、生成した外部振動データを、各色成分に対応した制御回路３５Ｂに出力する。

制御回路３５Ｂは、制御ユニット８から外部振動データが入力されたことに応じて所定の駆動周波数及び所定の振幅で電圧が振動する駆動電圧を生成し、生成した駆動電圧を外部振動子６１に印加する。制御回路３５Ｂが生成する駆動電圧の波形は、例えば、正弦波である。これにより、外部振動子６１はその駆動周波数で振動し、この振動により吐出チャネル４５Ａ内に圧力波振動が共振される。換言すれば、駆動電圧の波形（又は、外部振動子６１の振動）は、共振させることを目的とするため、変化の急激な矩形波ではなく、変化の緩やかな正弦波又は余弦波とする。
制御回路３５Ａは、制御ユニット８から入力された印刷制御データに基づいて、各画素に対応した吐出チャネル４５Ａからのインクの吐出の有無に応じて駆動電圧を制御し、制御した駆動電圧をその吐出チャネル４５Ａに係るスイッチング部６２に印加する。

制御回路３５Ａは、ノズル孔４３Ａにおける圧力波振動の圧力の時間変化と同期するように、印刷制御データが指示する画素に対応するスイッチング部６２に印加する駆動電圧を制御する。これにより、制御回路３５Ａは、外部振動子６１による圧力波振動の共振に同期して、スイッチング部６２に吐出チャネル４５Ａ内に充填されたインクの圧力を変化させるか否かを制御する。
また、制御回路３５Ａは、ノズル孔４３Ａにおける圧力波振動の圧力に応じて、スイッチング部６２に印加する駆動電圧の大きさを制御する。これにより、制御回路３５Ａは、外部振動子６１による圧力波振動の圧力を利用して、スイッチング部６２に吐出チャネル４５Ａ内に充填されたインクを吐出させるか否かを制御する。

なお、制御回路３５Ａは、スイッチング部６２に駆動電圧を印加するタイミング、つまり、吐出チャネル４５Ａの圧力を変化させるタイミングを、制御回路３５Ｂが外部振動子６１に駆動電圧を印加するタイミングから、所定の時間τだけ調整してもよい。この時間τは、例えば、スイッチング部６２に駆動電圧を印加してから、そのスイッチング圧力波がノズル孔４３Ａに到達するまでの遅延時間τ１である。ただし、時間τは、外部振動子６１に駆動電圧を印加してから、その圧力波振動がノズル孔４３Ａに到達するまでの遅延時間τ２を考慮したものであってもよいし、圧力波振動の共振が安定するまでの遅延時間τ２を考慮したものであってもよい。また、遅延時間τは、遅延時間τ１とτ２の両方を考慮したものであってもよく、例えば、τ２からτ１を差し引いた値であってもよい。

（圧力波振動の例）
次に、外部振動子６１の振動により発生した圧力波振動の例について説明する。
図８は、圧力波振動の例を示す図である。縦軸、横軸は、それぞれ圧力、時刻を示す。
図８（Ａ）は、外部振動子６１の振動周期が１６μｓ（振動周波数６２．５ｋＨｚに相当）の場合の吐出圧力、加圧力をそれぞれ曲線ａ１，ａ２で示す。この振動周波数は、吐出チャネル４５Ａの共振周波数と等しい。吐出圧力ａ１とは、ノズル孔４３Ａにおける圧力である。加圧力ａ２とは、外部振動子６１の表面における圧力である。時刻は、外部振動子６１の振動を開始した時刻からの経過時間を示す。

この例では、加圧力ａ２の極大値は時間経過によらずほぼ一定（１，０００Ｐａ）であるのに対し、吐出圧力ａ１の極大値は振動開始直後において増加する傾向を示し、時刻が０．１ｍｓを経過した後、ほぼ一定（４，０００〜４，３００Ｐａ程度）となる。この結果は、加圧力の４倍を超え、吐出チャネル４５Ａ内におけるインクの共振により圧力波振動が効率よく発生することを示す。

図８（Ｂ）は、外部振動子６１の振動周期が１３μｓ（振動周波数７６．９ｋＨｚに相当）の場合の吐出圧力、加圧力をそれぞれ曲線ｂ１、ｂ２で示す。この例では、吐出圧力、加圧力ともに、極大値は時間経過によらずほぼ一定（１，０００Ｐａ）である。この場合には、共振が生じていないため図８（Ａ）に示す場合ほど、ノズル孔４３Ａに到達する圧力波振動が効率よく発生していない。

（吐出制御の例）
次に、本実施形態における吐出チャネル４５Ａからのインクの吐出制御の例について説明する。
図９は、本実施形態におけるインクの吐出制御を説明するための図である。
図９の上段は、圧力波振動による吐出圧力の時間変化、スイッチング圧力波による吐出圧力の時間変化を、それぞれ実線Ｐ_ｊ１，Ｐ_ｃ１で示す。縦軸、横軸は、それぞれ圧力、時刻を示す。また、限界値Ｐ_１は、閾値Ｐ_ｔｈから圧力波振動による圧力の極大値Ｐ_ｍａｘを差し引いた差分である。

圧力波振動の振動周波数は、上述した駆動周波数である。圧力波振動により吐出チャネル４５Ａ内のインクの圧力波振動が共振することで、吐出チャネル４５Ａ内で周期的な圧力波振動が発生する。圧力波振動による吐出圧力は、時刻ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３のそれぞれにおいて極大値Ｐ_ｍａｘをとる。極大値Ｐ_ｍａｘは、閾値Ｐ_ｔｈよりも限界値Ｐ_１だけ低い。これに対して、スイッチング圧力波による吐出圧力は、時刻ｔ_１，ｔ_３のそれぞれにおいて限界値Ｐ_１となり、時刻ｔ_１，ｔ_３及びその近傍以外の時刻において０となる。そのため、Ｐ_ｊ１とＰ_ｃ１を重ね合わせたノズル孔４３Ａにおける圧力は、時刻ｔ_１，ｔ_３のそれぞれにおいてＰ_ｔｈを越えるので、インクが吐出される。これに対し、ノズル孔４３Ａにおける圧力は時刻ｔ_２においてＰ_ｔｈを下回るので、インクが吐出されない。このスイッチング圧力波は、印刷制御データに基づく制御回路３５Ａの制御により、駆動電圧の印加されたスイッチング部６２が振動することによって生じたものである。

図９の下段は、吐出チャネル４５Ａに対して画像データに基づいて制御ユニット８で生成された印刷制御データが表示を行うか否かを示す。表示を行うこと（ＯＮ）が上向きの矢印で示され、表示を行わないこと（ＯＦＦ）が黒丸で示される。時刻ｔ_１−τ，ｔ_２−τ，ｔ_３−τにおいて、印刷制御データは、それぞれＯＮ，ＯＦＦ，ＯＮを指示する。これに基づいて、制御回路３５Ａは、時刻ｔ_１−τ，ｔ_３−τのそれぞれにおいて、スイッチング部６２に印加する駆動電圧を第１電圧値（Ｖ１）に制御し、それ以外の時刻において駆動電圧を０Ｖに制御する。第１電圧値（Ｖ１）は、予め定めた正の電圧値である。スイッチング部６２に正の電圧値を印加された場合、駆動壁４６がダミーチャネル４５Ｂから陥入されるように変形される。この変形により、吐出チャネル４５Ａの容積が縮小して、圧力を高くするスイッチング圧力波が発生する。時刻ｔ_１−τ，ｔ_３−τは、それぞれ時刻ｔ_１，ｔ_３を遅延時間τだけ先行した時刻である。時刻ｔ_１，ｔ_３において、このスイッチング圧力波による吐出圧力の最大値が限界値Ｐ_１となり、ノズル孔４３Ａにおける圧力がＰ_ｔｈを越えるのでインクが吐出される。それ以外の時刻、例えば、時刻ｔ_２では、ノズル孔４３Ａにおける圧力がＰ_ｔｈを下回るのでインクが吐出されない。これにより、制御回路３５Ａ及びスイッチング部６２は、印刷制御データに応じてインクの吐出の有無を制御することができる。

このように、表示を行う画素（表示画素、つまり印刷が行われる画素）について圧力波振動の圧力に、スイッチング圧力波の圧力を同期して重畳して圧力波振動の圧力を強める動作態様（モード）を、ノーマリー（ｎｏｒｍａｌｙ）ＯＦＦモード（第１のモード）と呼ぶことがある。言い換えれば、ノーマリーＯＦＦモードは、圧力波振動のピーク値Ｐ_ｍａｘは、ノズル孔４３Ａからのインクの吐出を可能にする圧力の閾値Ｐ_ｔｈを下回る動作モードである。また、ノーマリーＯＦＦモードは、インクを吐出させる場合に、スイッチング圧力波の加える圧力が限界値Ｐ_１以上の値を有する動作モードである。

つまり、ノーマリーＯＦＦモードの場合、制御回路３５Ａには、第１電圧値（Ｖ１）が予め設定される。この第１電圧値（Ｖ１）は、圧力波振動の共振がない状態でスイッチング部６２に印加された場合、スイッチング圧力波の加える圧力が、限界値Ｐ_１以上になるものである。
インクを吐出する場合、制御回路３５Ａは、例えば、ノズル孔４３Ａにおける圧力波振動の圧力が極大値Ｐ_ｍａｘとなったとき、スイッチング圧力波が到達するように、スイッチング部６２に印加する駆動電圧を第１電圧値（Ｖ１）に制御する。これにより、圧力波振動による圧力Ｐ_ｍａｘにスイッチング圧力波によるＰ_１以上の圧力が加わって強め合い、ノズル孔４３Ａにおける圧力が閾値Ｐ_ｔｈを超えるので、インクが吐出される。
なお、インクを吐出しない場合、制御回路３５Ａは、スイッチング部６２に印加する駆動電圧を０Ｖに制御する。

以上に説明したように、本実施形態に係るプリンタ１は、インクが充填され、ノズル孔４３Ａを有する吐出チャネル４５Ａと、振動により吐出チャネル４５Ａのインク中の圧力波振動を共振させる外部振動子６１を備える。また、プリンタ１は、共振した圧力波振動のピークに基づいて、吐出チャネル４５Ａのインクの圧力を変化させてノズル孔４３Ａからインクを吐出させるか否かを制御するスイッチング部６２（駆動壁４６）を備える。
これにより、プリンタ１は、スイッチング部６２により圧力を変化させる際に、圧力波振動による圧力を、その圧力波振動のピークに基づいて利用できる。これにより、プリンタ１は、効率よくインクの吐出を制御することができる。

また、プリンタ１において、外部振動子６１は、複数の吐出チャネル４５Ａで共有され、スイッチング部６２は、複数の吐出チャネル４５Ａのそれぞれに備えられる。これにより、プリンタ１は、各吐出チャネル４５Ａに対して外部振動子６１を設ける場合と比較して、簡易に外部振動子６１を制御することができる。
また、プリンタ１において、スイッチング部６２は、圧力波振動がノズル孔４３Ａに到達するまでの時間に基づいて、吐出チャネル４５Ａのインクの圧力を変化させるタイミングを制御する。これにより、プリンタ１は、スイッチング部６２は、スイッチング圧力波がノズル孔４３Ａに到達するまでの時間を考慮して、圧力を変化させることができるので、吐出チャネル４５Ａからインクを吐出させるか否かの制御を確実に行うことができる。

また、プリンタ１において、外部振動子６１は、インクの通流方向に沿って、圧力波振動を共振させる。これにより、外部振動子６１はインクの通流方向に沿って圧力波振動を共振させるので、最終的にインクが吐出される方向に、振動させることができる。
また、プリンタ１において、インクは、曲がった流路を通流してノズル孔４３Ａから吐出され、外部振動子６１は、流路において、曲がった後のインクの通流方向に交差する面に設置されている。これにより、プリンタ１は、曲がった後のインクの通流方向に交差する面を振動面（外部振動子６１の主面）とすることができ、インクの通流の阻害を抑えつつ、外部振動子６１を設置できる。また、例えば、図６に示すように、曲がる前の流路に対して、凹みを設け、凹み部分に外部振動子６１を設置してもよい。

また、プリンタ１において、外部振動子６１は、流路の断面積が、吐出チャネル４５Ａより大きい充填部（供給流路３９）に設置され、振動により充填部のインクに圧力を加えて 圧力波振動を共振させる。これにより、プリンタ１は、充填部から吐出チャネル４５Ａへ圧力波が伝搬するときに、流路の断面が狭くなるので、断面が広くなる場合と比較して、圧力波の圧力が弱まることを防止できる。
また、プリンタ１において、外部振動子６１は、吐出チャネル４５Ａへインクを通流させる開口面（インク導入孔４１Ａ又は吐出チャネル４５Ａの開口面）に対向する面に設置される。これにより、プリンタ１は、当該開口面に対向しない面に設置された場合と比較して、効率よく、外部振動子６１による圧力波を吐出チャネル４５Ａへ伝搬できる。

また、プリンタ１において、外部振動子６１の振動面は、吐出チャネル４５Ａへインクを通流させる開口面又は吐出チャネル４５Ａにおける流路の断面よりも、大きい面積を有する。これにより、プリンタ１は、当該振動面が当該開口面又は当該断面より大きいので、当該開口面又は当該断面が当該振動面より大きくなる場合と比較して、圧力波の圧力が弱まることを防止できる。
また、プリンタ１において、圧力波振動のピーク値Ｐ_ｍａｘは、ノズル孔４３Ａからのインクの吐出を可能にする圧力の閾値Ｐ_ｔｈを下回る。また、プリンタ１において、インクを吐出させる場合に、スイッチング部６２が吐出チャネル４５Ａのインクに加える圧力は、閾値Ｐ_ｔｈから圧力波振動のピーク値Ｐ_ｍａｘを差し引いた差分Ｐ_１以上の値を有する。これにより、プリンタ１は、外部振動子６１による圧力波振動とスイッチング部６２による圧力を利用して、インクを吐出させることができる。これにより、例えば、プリンタ１は、圧力波振動がない場合と比較して、インクを吐出するためにスイッチング部６２が必要とする圧力を小さくできる場合がある。

また、プリンタ１において、外部振動子６１は、振動により吐出チャネル４５Ａのインクの周期的な圧力波振動を発生させ、圧力波振動のピークは、周期的な圧力波振動の時間変化のピークである。この構成によれば、プリンタ１は、周期的な圧力波振動の時間変化のピークに基づいて、例えば、圧力波振動がピーク値となる時又はその近傍で、スイッチング部６２により圧力を変化させることができる。これにより、プリンタ１は、圧力波振動による圧力を、圧力波振動のピークに基づいて利用でき、効率よくインクの吐出を制御することができる。
制御回路３５Ｂは、外部振動子６１を振動させ、外部振動子６１とノズル孔４３Ａを有する吐出チャネル４５Ａに充填されたインク中の圧力波振動を共振させる。制御回路３５Ａは、圧力波振動のピークに基づいて、吐出チャネル４５Ａのインクの圧力をスイッチング部６２により変化させて、吐出チャネル４５Ａからインクを吐出させるか否かを制御する。この構成によれば、プリンタ１は、スイッチング部６２により圧力を変化させる際に、圧力波振動による圧力を、圧力波振動のピークに基づいて利用できる。これにより、プリンタ１は、効率よくインクの吐出を制御することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上述した実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を援用する。
本実施形態に係るプリンタ１のハードウェア構成は、上述したプリンタ１（図１）のハードウェア構成と同様である。
本実施形態では、プリンタ１は、ノーマリーＯＦＦモードに代え、又は、ノーマリーＯＦＦモードに加え、ノーマリーＯＮモードの制御を行う。

表示を行う画素について圧力波振動の圧力に、スイッチング圧力波の圧力を同期して重畳して圧力波振動の圧力を弱める動作態様（モード）を、ノーマリー（ｎｏｒｍａｌｙ）ＯＦＦモード（第１のモード）と呼ぶことがある。言い換えれば、ノーマリーＯＮモードは、圧力波振動のピーク値Ｐ_ｍａｘは、ノズル孔４３Ａからのインクの吐出を可能にする圧力の閾値Ｐ_ｔｈを上回る動作モードである。また、ノーマリーＯＮモードは、インクを吐出させない場合に、スイッチング圧力波の減ずる圧力が限界値Ｐ_２（後述）以上の値を有する動作モードである。なお、ノーマリーＯＮモードは、インクを吐出させる場合に、スイッチング圧力波を発生させずに圧力を減じないものであってもよいし、スイッチング圧力波の減ずる圧力が限界値Ｐ_２以上の値を有するものであってもよい。

（吐出制御の例）
次に、本実施形態における吐出チャネル４５Ａからのインクの吐出制御の例について説明する。
図１０は、本実施形態におけるインクの吐出制御を説明するための図である。
図１０の上段は、圧力波振動による吐出圧力の時間変化、スイッチング圧力波による吐出圧力の時間変化を、それぞれ実線Ｐ_ｊ２、Ｐ_ｃ２で示す。縦軸、横軸は、それぞれ圧力、時刻を示す。また、限界値Ｐ_２は、圧力波振動による圧力の極大値Ｐ_ｍａｘから閾値Ｐ_ｔｈを差し引いた差分である。

圧力波振動の振動周波数は、上述した駆動周波数である。圧力波振動による吐出圧力は、時刻ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３のそれぞれにおいて極大値Ｐ_ｍａｘをとる。極大値Ｐ_ｍａｘは、閾値Ｐ_ｔｈよりも限界値Ｐ_２だけ高い。そのため、Ｐ_ｊ２で示すノズル孔４３Ａにおける圧力は時刻ｔ_１を含む時間（ｔ_１１〜ｔ_１２）おいてＰ_ｔｈを越えるので、インクが吐出される。これに対して、Ｐ_ｃ２で示すスイッチング圧力波による吐出圧力は、時刻ｔ_２，ｔ_３において−Ｐ_２となり、また、時間（ｔ_２１〜ｔ_２２）、（ｔ_３１〜ｔ_３２）以外の時刻において０となる。Ｐ_ｊ２とＰ_ｃ２を重ね合わせたノズル孔４３Ａにおける圧力は時刻ｔ_２，ｔ_３のそれぞれを含む時間（ｔ_２１〜ｔ_２２）、（ｔ_３１〜ｔ_３２）においてＰ_ｔｈを下回るので、インクが吐出されない。このスイッチング圧力波は、印刷制御データに基づいて制御回路３５Ａが制御した駆動電圧が印加されたスイッチング部６２が振動することによって生じたものである。

図１０の下段は、吐出チャネル４５Ａに対して画像データに基づいて制御ユニット８で生成された印刷制御データが表示を行うか否かを示す。時刻ｔ_１−τ，ｔ_２−τ，ｔ_３−τにおいて、印刷制御データは、それぞれＯＮ，ＯＦＦ，ＯＦＦを指示する。これに基づいて、制御回路３５Ａは、時刻ｔ_２−τ，ｔ_３−τのそれぞれにおいて、スイッチング部６２に印加する駆動電圧を第２電圧値（Ｖ２）に制御し、それ以外の時刻において駆動電圧を０Ｖに制御する。第２電圧値（Ｖ２）は、予め定めた負の電圧値である。スイッチング部６２に負の電圧値が印加された場合、駆動壁４６がダミーチャネル４５Ｂへ突出するように変形される。この変形により、吐出チャネル４５Ａの容積が拡大して、圧力を低くするスイッチング圧力波が発生する。時刻ｔ_２，ｔ_３において、このスイッチング圧力波による吐出圧力の最小値が限界値−Ｐ_２となり、ノズル孔４３Ａにおける圧力がＰ_ｔｈを下回るのでインクが吐出されない。他方、時刻ｔ_１では、ノズル孔４３Ａにおける圧力がＰ_ｔｈを越えるのでインクが吐出される。
これにより、制御回路３５Ａ及びスイッチング部６２は、印刷制御データに応じてインクの吐出の有無を制御することができる。なお、ノーマリーＯＦＦモードの場合の第１電圧値（Ｖ１）とノーマリーＯＮモードの場合の第２電圧値（Ｖ２）の絶対値は、同じであってもよいし、また、当該絶対値は異なっていてもよく、例えば第１電圧値（Ｖ１）の絶対値は第２電圧値（Ｖ２）の絶対値よりも低くても高くてもよい。

つまり、ノーマリーＯＮモードの場合、制御回路３５Ａには、第２電圧値（Ｖ２）が予め設定される。この第２電圧値（Ｖ２）は、圧力波振動の共振がない状態でスイッチング部６２に印加された場合、スイッチング圧力波の減ずる圧力が、限界値Ｐ_２以上になるものである。
インクを吐出する場合、制御回路３５Ａは、スイッチング部６２に印加する駆動電圧を０Ｖに制御する。圧力波振動による圧力Ｐ_ｍａｘは閾値Ｐ_ｔｈを超えるので、インクが吐出される。
一方、インクを吐出しない場合、制御回路３５Ａは、例えば、ノズル孔４３Ａにおける圧力波振動の圧力が閾値Ｐ_ｔｈを超えるとき、スイッチング圧力波が到達するように、スイッチング部６２に印加する駆動電圧を第２電圧値（Ｖ２）に制御する。これにより、圧力波振動による圧力からスイッチング圧力波による圧力が減ざれて弱め合い、ノズル孔４３Ａにおける圧力が閾値Ｐ_ｔｈより低くなるので、インクが吐出されなくなる。

以上に説明したように、本実施形態に係るプリンタ１では、圧力波振動のピーク値Ｐ_ｍａｘは、ノズル孔４３Ａからのインクの吐出を可能にする圧力の閾値Ｐ_ｔｈを上回る。また、プリンタ１において、インクを吐出させる場合に、スイッチング部６２が吐出チャネル４５Ａのインクから減ずる圧力（圧力の絶対値、圧力の大きさ）は、圧力波振動のピーク値Ｐ_ｍａｘから閾値Ｐ_ｔｈを差し引いた差分Ｐ_２以上の値を有する。
これにより、プリンタ１は、外部振動子６１による圧力波振動とスイッチング部６２による圧力を利用して、インクを吐出させることができる。例えば、プリンタ１は、外部振動子６１により圧力で液体を吐出させるようにしておき、スイッチング部６２による圧力で液体を吐出させない制御をすることができる。これにより、例えば、プリンタ１は、液体を吐出するためにスイッチング部６２が必要とする圧力をなくすことができる。

（変形例）
なお、本発明の技術範囲は上述した又は後述する実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、プリンタ１は、ノーマリーＯＦＦモードとノーマリーＯＮモードを切り替えてもよい。例えば、プリンタ１は、ユーザの設定に基づいて、これらのモードを切り替える。また、プリンタ１は、画像データ又は印刷制御データに基づいて、次の情報を算出し、算出した情報に基づいて、これらのモードを切り替えてもよい。
（１）予め定められた範囲での吐出回数を示す情報
（２）予め定められた範囲での吐出回数と吐出可能回数の割合を示す情報
なお、予め定められた範囲とは、ジョブ毎、画像データ毎、操作毎、時間毎、又は、これらのグループ毎であってもよい。

また、例えば、上述した実施形態では、２枚のアクチュエータプレート４０Ａ，４０Ｂを積層した、いわゆるシェブロン方式のアクチュエータプレート４０を用いる場合について説明したが、これに限られない。例えば、分極方向が厚さ方向に一方向のアクチュエータプレートを用いてもよい。この場合には、駆動壁４６の高さ方向中央部までコモン電極及びアクティブ電極を形成することで、駆動壁４６を屈曲変形させることができる。
さらに、上述した実施形態では、吐出チャネル４５Ａとダミーチャネル４５Ｂとが交互に並んだ、いわゆるアイソレートタイプのヘッドチップ２６について説明したが、これに限られない。例えば、吐出チャネル４５Ａが連続的に配列された、いわゆるシェアードウォールタイプのヘッドチップ２６を採用することもできる。

上述した実施形態では、外部振動子６１を供給流路３９の内壁面のうちインク導入孔４１Ａに対向する対向面上に設置する場合を例にとって説明したが、これには限られない。外部振動子６１の配置は、振動することによってインク導入孔４１Ａに向けて圧力波振動を発生させることができ、各吐出チャネル４５Ａに圧力波振動を均しく伝搬させることができる位置に配置されていればよい。そのような位置は、例えば、インク導入孔４１Ａのうち吐出チャネル４５Ａの配列方向（Ｚ方向）に平行な面上における任意の位置、圧力緩衝器３２の貯留室の内壁面上における任意の位置、インク連結管３３の内壁面上における任意の位置、インク配管１１の内壁面上における任意の位置、等である。これらの位置では、外部振動子６１によりインクの通流が妨げられない。
また、外部振動子６１は、各吐出チャネル４５Ａ内に定常的な圧力波振動を発生させることができれば、各吐出チャネル４５Ａの内壁に設置されてもよい。
また、液体吐出制御回路２８は、プリンタ１に装着されずに独立した回路部品として実施されてもよい。

上述した実施形態では、インクジェットヘッド４が各吐出チャネル４５Ａの終端部にノズル孔４３Ａが設けられたエッジシュート型のインクジェットヘッドである場合を例にとって説明したが、これには限られない。プリンタ１は、インクジェットヘッド４に代え、各吐出チャネル４５Ａに供給されたインクを圧力緩衝器３２の貯留室に還流させるサイドシュート型循環ヘッドが備えられてもよい。インクが循環することにより温度が低い領域でインクが冷却されるので、放熱が効率的に行われる。

図１１は、本変形例に係るインクジェットヘッドの断面図である。
図１１（Ａ）に示すインクジェットヘッド４Ｉは、サイドシュート型循環ヘッドの一例である。インクジェットヘッド４Ｘは、圧力緩衝器３２と流路部材３１との間を接続する２本のインク連結管３３Ａ，３３Ｂを備える。流路部材３１の内部には、供給流路３９Ａと排出流路３９Ｂが互いに独立に形成され、供給流路３９Ａと排出流路３９Ｂには、それぞれインク連結管３３Ａ，３３Ｂが接続されている。

カバープレート４１には、各吐出チャネル４５Ａにインクを供給するための供給口４１Ｃと各吐出チャネル４５Ａからインクを排出するための排出口４１Ｄとが互いに独立に形成されている。供給口４１Ｃと排出口４１Ｄは、各吐出チャネル４５Ａに設けられた２つの開口面の一方と他方のそれぞれに対向している。２つの開口面の一方は、それぞれ吐出チャネル４５Ａの長手方向（Ｘ方向）他端よりも一端に近い位置に配置され、アクチュエータプレート４０の主面の一方（Ｚの負方向）に向けられている。２つの開口面の他方は、それぞれ吐出チャネル４５Ａの長手方向一端よりも他端に近い位置に配置され、アクチュエータプレート４０の主面の一方（Ｚの負方向）に向けられている。

インクは、インク連結管３３Ａから供給流路３９Ａ、供給口４１Ｃを介して吐出チャネル４５Ａに導かれ、吐出チャネル４５Ａに導かれたインクは、排出口４１Ｄ、排出流路３９Ｂを介してインク連結管３３Ｂに排出される。
吐出チャネル４５Ａのアクチュエータプレート４０の主面の他方（Ｚ方向）の側にはノズルプレート４３が配置され、ノズルプレート４３に形成されたノズル孔４３Ａは、吐出チャネル４５Ａの長手方向の両端のほぼ中間に配置されている。

この例では、外部振動子６１は、排出流路３９Ｂの内壁面上に設置される。本変形例でも、外部振動子６１の振動により発生した圧力波振動と、吐出チャネル４５Ａの容積変化によって発生したスイッチング圧力波とを干渉させてノズル孔４３Ａからのインクの吐出の有無を制御することができる。上述したように、ノーマリーＯＦＦモード、ノーマリーＯＮモードともに実現することができる。なお、外部振動子６１は、供給流路３９Ａの内壁面上に設置されてもよい。

図１１（Ｂ）に示すインクジェットヘッド４Ｊは、サイドシュート型循環ヘッドの他の例である。図１１（Ｂ）では、流路部材３１、インク連結管３３Ａ, ３３Ｂの図示が省略されている。図１１（Ｂ）に示す例は、吐出チャネル４５Ａの長手方向の両端部の内壁面のうち供給口４１Ｃ、排出口４１Ｄにそれぞれ対向している部分が丸みを帯びて湾曲している第１凹部４７、第２凹部４８を形成している点、コモン電極５０が吐出チャネル４５Ａとノズルプレート４３との間に形成されている点が、図１１（Ａ）に示す例とは異なる。第１凹部４７、第２凹部４８が形成されていることにより、供給流路３９Ａと供給口４１Ｃとの間や、排出流路３９Ｂと排出口４１Ｄとの間でのインクの循環を円滑に行うことができる。

この例では、外部振動子６１は、排出口４１Ｄの内壁面上に設置される。本変形例でも、外部振動子６１の振動により発生した圧力波振動と、吐出チャネル４５Ａの容積変化によって発生したスイッチング圧力波とを干渉させてノズル孔４３Ａからのインクの吐出の有無を制御することができる。上述したように、ノーマリーＯＦＦモード、ノーマリーＯＮモードともに実現することができる。なお、外部振動子６１は、供給口４１Ｃの内壁面上に設置されてもよい。
また、図１１（Ｃ）に示すように、インクジェットヘッド４Ｋは、２個の外部振動子６１Ｃ，６１Ｄを、それぞれ供給口４１Ｃ、排出口４１Ｄの内壁面上に備えてもよい。

インクジェットヘッドとしてサイドシュート型循環ヘッドが用いられる場合、プリンタ１は、インクを循環するための循環ポンプを備える。循環ポンプは、ヘッドチップ２６、カバープレート４１、流路部材３１から離れた部位、例えば、インクタンク１０の近傍に配置される。循環ポンプには、所定の周期で圧力が振動する圧力波を発生させてインクを循環させるものがある。そこで、外部振動子６１は、その循環ポンプで形成されていてもよい。即ち、循環ポンプが発生する圧力波振動の周波数を、吐出チャネル４５Ａの共振周波数又はその共振周波数から予め定めた範囲内の周波数に設定する。これにより吐出チャネル４５Ａ内に充填されたインクの圧力波振動を共振させることができ、圧力波を発生させる際のエネルギー効率を向上させることができる。

なお、上述した実施形態では、外部振動子６１は、他の場所及び向きに設けられてもよい。例えば、外部振動子６１は、吐出チャネル４５Ａ内やインク導入孔４１Ａ内に設けられてもよい。また、外部振動子６１は、インクジェットヘッド４のインク供給部２７に設けられてもよい。
また、上述した実施形態では、液体吐出装置の一例として、プリンタ１を例に挙げて説明したが、インクジェットプリンタに限られるものではない。本実施形態に係る液体吐出装置は、例えば、ファクシミリ装置やオンデマンド印刷機等であっても構わない。
また、上述した実施形態では、インクジェットヘッド４が複数搭載された複数色用のプリンタ１について説明したが、これには限られない。例えば、インクジェットヘッドが、１つの単色用のプリンタ１としても構わない。

また、本発明の実施形態で用いられるインクとしては、水性インクや油性インク、ＵＶインク、微細金属粒子インク、炭素インク（カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラフェン）等、種々の材料を用いることができる。なお、上述したインクのうち、水性インクや油性インク、ＵＶインクは複数色用のプリンタ１に好適に用いられ、微細金属粒子インク、炭素インクは単色用のプリンタ１に好適に用いられる。

なお、上述した実施形態におけるプリンタ１が備える各部の機能全体あるいはその一部、例えば、制御ユニット８、制御回路３５Ａ，３５Ｂは、これらの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶部のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

１…プリンタ（液体吐出装置）、２，３…搬送手段（移動機構）、
４，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂ，４Ｉ，４Ｊ，４Ｋ…インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）、６…走査手段、
２８…液体吐出制御回路、３５Ａ…制御回路（圧力制御部）、
３５Ｂ…制御回路（振動制御部）、
４０…アクチュエータプレート、４０Ａ…第１アクチュエータプレート、
４０Ｂ…第２アクチュエータプレート、４１…カバープレート、４１Ａ…インク導入孔
４３…ノズルプレート（吐出孔プレート）、４３Ａ…ノズル孔（吐出孔）、
４５Ａ…吐出チャネル、
６１…外部振動子（第１の圧力変化部）、
６２…スイッチング部（第２の圧力変化部）

Claims (8)

1. 液体が充填され、長手方向の一端に吐出孔を有する複数の吐出チャネルと、
   前記吐出チャネル内の液体の共振周波数又は前記共振周波数から所定範囲内の周波数で流路部材内の空間である供給流路内の液体の圧力波振動を発生させる第１の圧力変化部と、
   前記供給流路からの圧力波振動のピークに基づいて、前記複数の吐出チャネルそれぞれの内部の液体の圧力を変化させて、前記吐出孔から液体を吐出させるか否かを制御する第２の圧力変化部と、を備え、
   前記複数の吐出チャネルそれぞれの長手方向の他端に前記長手方向に交差する方向に設けられた開口面に液体導入孔が設けられ、
   前記供給流路の一端の開口面に前記液体導入孔が設けられ、前記液体導入孔に対向している面に前記第１の圧力変化部が設けられ、
   前記第１の圧力変化部と前記第２の圧力変化部は、ともに圧電基板から形成されている
   液体吐出装置。
2. 前記第２の圧力変化部は、前記圧力波振動が前記吐出孔に到達するまでの時間に基づいて、前記複数の吐出チャネルの液体の圧力を変化させるタイミングを制御する、
   請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記第１の圧力変化部は、前記供給流路内の液体の通流方向に沿って、前記圧力波振動を発生させる
   請求項１又は請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記供給流路の断面積が、前記吐出チャネルの開口面より大きい
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
5. 前記第１の圧力変化部の振動面は、前記液体導入孔の開口面又は前記複数の吐出チャネルの開口面の面積の合計よりも、大きい面積を有する
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
6. 前記圧力波振動のピークの値は、前記吐出孔からの前記液体の吐出を可能にする圧力の閾値を下回り、
   前記液体を吐出させる場合に、前記第２の圧力変化部が前記吐出チャネルの液体に加える圧力は、前記閾値から前記圧力波振動のピークの値を差し引いた差分以上の値を有する
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
7. 前記圧力波振動のピークの値は、前記吐出孔からの前記液体の吐出を可能にする圧力の閾値を上回り、
   前記液体を吐出させない場合に、前記第２の圧力変化部が前記吐出チャネルの液体から減ずる圧力は、前記圧力波振動のピークの値から前記閾値を差し引いた差分以上の値を有する
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
8. 前記第１の圧力変化部は、振動により前記吐出チャネルの液体の周期的な圧力波振動を発生させ、
   前記圧力波振動のピークは、前記周期的な圧力波振動の時間変化のピークである請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の液体吐出装置。

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