JP7379817B2

JP7379817B2 - 液滴吐出ヘッド

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Publication number: JP7379817B2
Application number: JP2018239224A
Authority: JP
Inventors: 圭吾須貝
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2023-11-15
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: US20200198329A1; JP2020100056A; US11173706B2

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドに関する。

微小な液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとしては、例えば、特許文献１などが挙げられる。上記文献には、ノズル開口に静止しているメニスカスｍを急激に引込み、メニスカスの中央領域ｍｃを相対的に大きく圧力発生室側に変位させ、メニスカスの中央領域の圧力発生室への移動が反転するころに、圧力発生室を収縮して慣性流を発生させ、圧力発生室側に近いメニスカスの中央領域に慣性流を集中的に作用させて、中央領域だけを大きな速度で押し出してノズル開口の直径よりも細いインク滴を印字に適した速度で安定に吐出させる液滴吐出ヘッドが開示されている。

特開平９－３２７９０９号公報

しかしながら、上記文献に記載の液滴吐出ヘッドを５０ｍPa以上の高粘度液体に適用した場合には、以下の課題が発生する。５０ｍPa以上の高粘度液体を吐出する場合、液滴をメニスカスから分離させるために必要なエネルギーが従来の吐出液体に比べて大きくなる。そのため、特許文献１に記載の液滴吐出ヘッドは、アクチュエーターの伸縮により発生する排除体積を大きくするために、「アクチュエーターの伸縮量」または「振動板が圧力発生室を形成する面積」を大きくする必要がある。しかしながら、「アクチュエーターの伸縮量」を大きくすると、アクチュエーターの周波数特性が低下し、メニスカス反転時に液体を加圧する速度が遅くなり、温度、粘度などの液体の特性によってメニスカスを反転させるタイミングを一定に制御することが困難である。また、「振動板が圧力発生室を形成する面積」を大きくすると、圧力発生室の容積が大きくなり、アクチュエーターの収縮により発生した圧力波がメニスカスまで伝播する時間が長くなり、温度、粘度などの液体の特性によってメニスカスを反転させるタイミングを一定に制御することが困難である。

本願の液滴吐出ヘッドでは、液滴の吐出を制御する制御部を備えた液滴吐出装置に装着される液滴吐出ヘッドであって、流路形成基板に形成された第１液室と、第１液室に連通するノズルと、第１液室に液体を供給する第１流入路と、第１液室の壁面の一部を形成する第１振動板と、第１流入路の壁面の一部を形成する第２振動板と、第１振動板を変位させ、第１液室内の圧力を変更する第１アクチュエーターと、第２振動板を変位させ、第１液室内の圧力を変更する第２アクチュエーターと、を備え、第２アクチュエーターの排除体積は、第１アクチュエーターに比べて大きく、制御部からの駆動信号に基づいて、第２アクチュエーターが駆動し、第１液室内を減圧することで、ノズル内のメニスカスを引き込み、第１アクチュエーターが駆動し、第１液室内を加圧することでノズルから液滴を吐出することを特徴とする。

本願の液滴吐出ヘッドでは、液滴の吐出を制御する制御部を備えた液滴吐出装置に装着される液滴吐出ヘッドであって、流路形成基板に形成された第１液室と、第１液室に連通するノズルと、第１液室に液体を供給する第１流入路と、第１液室の壁面の一部を形成する第１振動板と、第１液室の壁面の一部を形成する第２振動板と、第１振動板を変位させ、第１液室内の圧力を変更する第１アクチュエーターと、第２振動板を変位させ、第１液室内の圧力を変更する第２アクチュエーターと、を備え、第２アクチュエーターの排除体積は、第１アクチュエーターに比べて大きく、制御部からの駆動信号に基づいて、第２アクチュエーターが駆動し、第１液室内を減圧することで、ノズル内のメニスカスを引き込み、第１アクチュエーターが駆動し、第１液室内を加圧することでノズルから液滴を吐出することを特徴とする。

本願の液滴吐出ヘッドでは、液滴の吐出を制御する制御部を備えた液滴吐出装置に装着される液滴吐出ヘッドであって、流路形成基板に形成された第１液室と、第１液室に連通するノズルと、第１液室に液体を供給する第１流入路と、第１液室またはノズルに連通され、液体を排出する流出路と、第１液室の壁面の一部を形成する第１振動板と、流出路の壁面の一部を形成する第２振動板と、第１振動板を変位させ、第１液室内の圧力を変更する第１アクチュエーターと、第２振動板を変位させ、第１液室内の圧力を変更する第２アクチュエーターと、を備え、第２アクチュエーターの排除体積は、第１アクチュエーターに比べて大きく、制御部からの駆動信号に基づいて、第２アクチュエーターが駆動し、第１液室内を減圧することで、ノズル内のメニスカスを引き込み、第１アクチュエーターが駆動し、第１液室内を加圧することでノズルから液滴を吐出することを特徴とする。

本願の液滴吐出ヘッドでは、液滴の吐出を制御する制御部を備えた液滴吐出装置に装着される液滴吐出ヘッドであって、流路形成基板に形成された第１液室と、第１液室に連通するノズルと、第１液室に液体を供給する第１流入路と、ノズルに液体を供給する第２流入路と、第１液室の壁面の一部を形成する第１振動板と、第２流入路の壁面の一部を形成する第２振動板と、第１振動板を変位させ、第１液室内の圧力を変更する第１アクチュエーターと、第２振動板を変位させ、ノズル内の圧力を変更する第２アクチュエーターと、を備え、第２アクチュエーターの排除体積は、第１アクチュエーターに比べて大きく、制御部からの駆動信号に基づいて、第２アクチュエーターが駆動し、ノズル内を減圧することで、ノズル内のメニスカスを引き込み、第１アクチュエーターが駆動し、第１液室内を加圧することでノズルから液滴を吐出することを特徴とする。

上記液滴吐出ヘッドでは、第２アクチュエーターの伸縮量は第１アクチュエーターに比べて大きいことが好ましい。

上記液滴吐出ヘッドでは、第２アクチュエーターは、第２アクチュエーターの伸縮量に対する第２振動板の変位量を大きくする拡大変位機構を介して第２振動板を変位することが好ましい。

上記液滴吐出ヘッドでは、第２振動板は、ダイアフラムであることが好ましい。

上記液滴吐出ヘッドでは、第２振動板は、第２アクチュエーターの伸縮に応じて往復運動するピストンであることが好ましい。

上記液滴吐出ヘッドでは、第２振動板が第１流入路の壁面を形成する面積は、第１振動板が第１液室の壁面を形成する面積に比べて大きいことが好ましい。

上記液滴吐出ヘッドでは、第２振動板が第１液室の壁面を形成する面積は、第１振動板が第１液室の壁面を形成する面積に比べて大きいことが好ましい。

上記液滴吐出ヘッドでは、第２振動板が流出路の壁面を形成する面積は、第１振動板が第１液室の壁面を形成する面積に比べて大きいことが好ましい。

上記液滴吐出ヘッドでは、第２振動板が第２流入路の壁面を形成する面積は、第１振動板が第１流入路の壁面を形成する面積に比べて大きいことが好ましい。

上記液滴吐出ヘッドでは、拡大変位機構は壁面の一部が前記第２振動板により形成される収容室と、収容室の壁面の一部を形成する第３振動板と、を備え、第３振動板が収容室の壁面を形成する面積は、第１振動板が第１液室の壁面を形成する面積に比べて大きく、第１アクチュエーターの共振周波数は、第２アクチュエーターの共振周波数と等しいことが好ましい。

上記液滴吐出ヘッドでは、第１アクチュエーターの共振周波数は、第２アクチュエーターの共振周波数と等しいことが好ましい。

上記液滴吐出ヘッドでは、ノズルより吐出される液滴の直径は、ノズルの開口の３分の２未満であることが好ましい。

上記液滴吐出ヘッドでは、ノズル内で形成された液柱がノズルの開口に向かう方向に移動する速度は、ノズル内のメニスカスがノズルの開口に向かう方向に移動する速度に比べて速いことが好ましい。

実施形態１に係る液滴吐出装置の概略構成を示す説明図。実施形態１に係る液滴吐出装置の概略構成を説明するブロック図。実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの動作を説明する図。実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの動作を説明する図。実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの動作を説明する図。実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの動作を説明する図。実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの動作を説明する図。実施形態１に係る駆動振動生成回路の概略構成を説明するブロック図。実施形態１に係る液滴吐出制御のタイミングチャート。実施形態１に係るノズル内のメニスカスの時間変化を説明する断面図。実施形態１に係るノズル内のメニスカスの時間変化を説明する断面図。実施形態１に係るノズル内のメニスカスの時間変化を説明する断面図。実施形態１に係るノズル内のメニスカスの時間変化を説明する断面図。実施形態１に係るノズル内のメニスカスの時間変化を説明する断面図。変形例１に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す図。変形例２に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す図。変形例３に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す図。変形例５に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す図。変形例６に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す図。変形例８に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す図。変形例９に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す図。変形例１０に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す図。変形例１１に係る液滴吐出制御のタイミングチャート。変形例１２に係る液滴吐出制御のタイミングチャート。変形例１３に係る液滴吐出制御のタイミングチャート。変形例１４に係る液滴吐出制御のタイミングチャート。変形例１５に係る液滴吐出制御のタイミングチャート。

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せしめている。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る液滴吐出装置の概略構成を示す説明図である。

（液滴吐出装置の概略構成）
図１は、印刷システムを構成する液滴吐出制御装置としてのコンピューター９１および液滴吐出装置９２の概略構成を説明する図である。液滴吐出装置９２は、用紙、布、フィルム、木材、セラミック板等の被記録媒体９３にドットパターンを形成する。コンピューター９１は、液滴吐出装置９２と通信可能に接続される。そして、コンピューター９１は、その画像に応じた描画データを液滴吐出装置９２に出力し、液滴吐出装置９２は被記録媒体９３にドットパターンを形成する。このコンピューター９１には、アプリケーションプログラムや液滴吐出装置ドライバー等のコンピュータープログラムがインストールされている。

液滴吐出装置９２は、液滴吐出ヘッド１と、制御部６１と、キャリッジ移動機構９４と、被記録媒体搬送機構９５と、キャリッジ９６と、第１タンク９７と、第２タンク９８とを有する。制御部６１については、後述する。

液滴吐出ヘッド１には、キャリッジ９６の被記録媒体９３と対向する面に複数のノズルがキャリッジ移動方向（Ｘ方向）と交差して配列され、液体を被記録媒体９３に対して吐出する。液体は、物質が液相であるときの状態の材料であれば良く、ゾル、ゲルなどのような液状態の材料も液体に含まれる。また、物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能性材料の粒子が溶媒に溶解、分散または混合されたものなども液体に含まれる。例えば、インク、液晶乳化剤、金属ペーストなどが挙げられる。

キャリッジ移動機構９４は、モーター９４１を駆動させ、液滴吐出ヘッド１を備えたキャリッジ９６をＸ方向に移動させる。キャリッジ９６がＸ方向に往復運動し、液滴吐出ヘッド１が描画データに基づいて液体を吐出することで液滴吐出装置９２は被記録媒体９３にドットパターンを形成する。被記録媒体搬送機構９５は、モーター９５１により被記録媒体９３を搬送方向（Ｙ方向）に搬送する。

第１タンク９７は、第１流入路１３を通じて液滴吐出ヘッド１に供給される液体を収容する。第１タンク９７は、また第１ポンプ９７１を有する。第１ポンプ９７１は、第１タンク９７内を加圧することにより、第１流入路１３を流れる液体を加圧する。液滴吐出ヘッド１に供給された液体は、液滴吐出ヘッド１内の第１アクチュエーター３１および第２アクチュエーター４１を駆動させることで被記録媒体９３へ吐出される（図２参照）。

第２タンク９８は、液滴吐出ヘッド１から被記録媒体９３へ吐出されない液体を、流出路１５を通じて収容する。第２タンク９８は、また第２ポンプ９８１を有する。第２ポンプ９８１は、第２タンク９８内を減圧することにより、流出路１５を通じて液滴吐出ヘッド１から液体を吸引する。なお、第１ポンプ９７１および第２ポンプ９８１のいずれか一方を省略しても構わない（図２参照）。

実施形態１の流出路１５は、液滴吐出ヘッド１と接触するキャップ９８２を有する。第２ポンプ９８１は第２タンク９８を介してキャップ９８２内を減圧し、増粘した液体を液滴吐出ヘッド１から吸引する。これにより、液滴吐出ヘッド１は液体内の沈降成分が堆積することを抑制できる。

（液滴吐出装置のブロック図）
図２は、コンピューター９１および液滴吐出装置９２の概略構成を説明するブロック図である。まず、コンピューター９１の構成について簡単に説明する。コンピューター９１は、出力インターフェイス９１１（出力ＩＦ）と、ＣＰＵ９１２と、メモリー９１３とを有する。

出力ＩＦ９１１は、液滴吐出装置９２との間でデータの受け渡しを行う。ＣＰＵ９１２は、コンピューター９１の全体的な制御を行うための演算処理装置である。メモリー９１３は、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＯＭ、磁気ディスク装置等によって構成され、ＣＰＵ９１２が使用するコンピュータープログラムを格納する。このメモリー９１３に格納されるコンピュータープログラムは、アプリケーションプログラムなどがある。そして、ＣＰＵ９１２は、コンピュータープログラムに従って各種の制御を行う。

コンピューターは、描画データを液滴吐出装置９２へ出力する。描画データは、液滴吐出装置が解釈できる形式のデータであって、各種のコマンドデータと、画素データ（ＳＩ）とを有する。コマンドデータとは、液滴吐出装置に特定の動作の実行を指示するためのデータである。このコマンドデータには、例えば、被記録媒体９３の搬送を指示するコマンドデータ、搬送量を示すコマンドデータがある。また、画素データ（ＳＩ）は、描画される描画パターンに関するデータである。

ここで、画素とは、描画パターンを構成する単位要素である。描画データにおける画素データ（ＳＩ）は、被記録媒体９３上に形成されるドットに関するデータ（例えば、階調値）である。

つぎに、液滴吐出装置９２内部の制御部６１の構成について簡単に説明する。制御部６１は、入力インターフェイス６１１（入力ＩＦ）と、ＣＰＵ６１２と、メモリー６１３と、搬送機構駆動回路６４と、描画タイミング生成回路６５と、駆動信号生成回路６６と、第１ポンプ駆動回路６７と、第２ポンプ駆動回路６８とを有する。入力ＩＦ６１１は、外部装置であるコンピューター９１との間で、データの受け渡しを行う。ＣＰＵ６１２は、液滴吐出装置９２の全体的な制御を行うための演算処理装置である。メモリー６１３は、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＯＭ、磁気ディスク装置等によって構成され、ＣＰＵ６１２が使用するコンピュータープログラムを格納する。そして、ＣＰＵ６１２は、メモリー６１３に記憶されているコンピュータープログラムに従い、各回路を制御する。なお、駆動信号生成回路６６については後述する。

コンピュータープログラムは、駆動信号生成プログラムと、搬送機構駆動プログラムと、描画タイミング生成プログラムと、第１ポンプ駆動プログラムと、第２ポンプ駆動プログラムなどである。

搬送機構駆動回路６４は、モーター９４１、９５１などを介してキャリッジ移動機構９４、被記録媒体搬送機構９５の搬送量を制御する。例えば、キャリッジ移動機構９４のモーター９４１を回転させ、キャリッジ９６をＸ方向に搬送する。この時、モーター９４１に付属するリニアエンコーダー９４２は、モーター９４１の回転量からキャリッジ９６の搬送量を算出し、描画タイミング生成回路６５に出力する。描画タイミング生成回路６５は搬送量に基づいて、クロック信号（ＣＫ）を生成し、駆動信号生成回路６６へ出力する。

第１ポンプ駆動回路６７は、第１ポンプ９７１を駆動させ、第１タンク９７の圧力を制御する。同様に第２ポンプ駆動回路６８は、第２ポンプ９８１を駆動させ、第２タンク９８の圧力を制御する。第２ポンプ９８１は、液滴吐出ヘッド１のクリーニング時に第２タンク９８内部を減圧し、増粘した液体（インク）を液滴吐出ヘッド１から吸引する。

（液滴吐出ヘッドの概略構成）
図３Ａは、実施形態１に係る液滴吐出ヘッド１の概略構成を説明する図である。液滴吐出ヘッド１は、流路形成基板５１と第１振動板２１と第２振動板２２と島部２３と第１アクチュエーター３１と第２アクチュエーター４１とを有する。流路形成基板５１には、ノズル１１と第１液室１２と第１流入路１３とが形成される。

第１液室１２は、流路形成基板５１に凹部を形成し、凹部の開口は第１振動板２１によって封止することで構成される空間である。第１液室１２は、液体を第１液室１２に供給するための第１流入路１３および液体を外部に吐出するためのノズル１１に連通する。

第１振動板２１は、流路形成基板５１に固定され、第１液室１２の壁面の一部を構成する。第１振動板２１は、第１方向および第１方向と反対の第２方向に撓み変形可能な板状部材（ダイアフラム）である。ここで、第１方向とは、第１液室１２の容積を縮小させるように第１振動板２１が変位する方向を指し、第２方向とは、第１液室１２の容積を拡大させるように第１振動板２１が変位する方向を指す。

第１アクチュエーター３１は、第１振動板２１上に配置され、第１振動板と力学的に接続する。また、第１アクチュエーター３１は、蓋部材５２に固定される。蓋部材５２の剛性は、第１振動板２１の剛性に比べて高いため、第１アクチュエーター３１の伸縮に伴い第１振動板２１が第１方向または第２方向に変位し、第１液室１２の圧力は変化する。

第２振動板２２は、流路形成基板５１に固定され、第１流入路１３の壁面の一部を構成する。第２振動板２２は、第１方向および第１方向と反対の第２方向に撓み変形可能な板状部材（ダイアフラム）である。第１方向とは、第１流入路１３の容積を縮小させるように第２振動板２２が変位する方向を指し、第２方向とは、第１流入路１３の容積を拡大させるように第２振動板２２が変位する方向を指す。換言すると、第１方向とは、第１液室１２の圧力を加圧する方向であり、第２方向とは、第１液室１２の圧力を減圧する方向である。

第２アクチュエーター４１は、第２振動板２２上に配置され、島部２３を介して第２振動板２２と力学的に接続する。また、第２アクチュエーター４１は、蓋部材５２に固定される。蓋部材５２の剛性は、第２振動板２２の剛性に比べて高いため、第２アクチュエーター４１の伸縮に伴い第２振動板２２が第１方向または第２方向に変位し、第１液室１２の圧力は変化する。実施形態１では、液滴吐出ヘッド１は、第１アクチュエーター３１の伸縮量に比べて伸縮量が大きい第２アクチュエーター４１を備えている。なお、島部２３は第２振動板２２と一体形成されていても構わない。

実施形態１では、第１アクチュエーター３１および第２アクチュエーター４１は、印加された電圧に応じて伸縮する圧電素子（ピエゾ素子）によって構成される。なお、第１振動板２１、第１アクチュエーター３１、蓋部材５２および、第２振動板２２、第２アクチュエーター４１、蓋部材５２、のそれぞれは島部や電極を介して固定されていても構わない。

（駆動信号生成回路６６の説明）
図４は、駆動信号生成回路６６の概略図を説明するブロック図である。駆動信号生成回路６６は、駆動波形信号発生回路６６１と、変調回路６６２と、デジタル電力増幅回路６６３と、平滑フィルター６６４とを備える。

駆動波形信号発生回路６６１は、コントローラー６６５と、波形メモリー６６６と、Ｄ／Ａコンバーター６６７とを備える。コントローラー６６５は、クロック信号（ＣＫ）と画素データ（ＳＩ）とが入力されると画素データ（ＳＩ）に基づいて波形メモリー６６６から駆動波形データを読み込む。波形メモリー６６６は、デジタル電位データなどで構成される駆動波形信号の駆動波形データを記憶する。コントローラー６６５は、波形メモリー６６６から読込んだ駆動波形データを電圧信号に変換して所定サンプリング周期分ホールドし、Ｄ／Ａコンバーター６６７に出力する。コントローラー６６５は、さらに後述する三角波発振器６６８に向けて三角波信号の周波数や波形、または波形出力タイミングを指示する。Ｄ／Ａコンバーター６６７は、電圧信号をアナログ変換して駆動波形信号として後述する比較器６６９に出力する。

変調回路６６２は、三角波発振器６６８と、比較器６６９とを備える。変調回路６６２には、周知のパルス幅変調（ＰＷＭ：ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路を用いた。三角波発振器６６８は、コントローラー６６５から指示された周波数や波形、波形出力タイミングに応じて基準信号となる三角波信号を比較器６６９に出力する。比較器６６９は、Ｄ／Ａコンバーター６６７から出力された駆動波形信号と三角波発振器６６８から出力された三角波信号とを比較し、駆動波形信号が三角波信号より大きいときにオンデューティとなるパルスデューティの変調信号をデジタル電力増幅回路に出力する。なお、三角波信号（基準信号）の周波数を変調周波数（一般にキャリア周波数などと呼ばれている）と定義する。また、変調回路６６２には、この他にパルス密度変調（ＰＤＭ）回路などの周知のパルス変調回路を用いることができる。

デジタル電力増幅回路６６３は、入力された変調信号がハイレベルであるとき、供給電圧ＶＤＤを平滑フィルター６６４へ出力し、入力された変調信号がローレベルであるとき、供給電圧を平滑フィルター６６４へ出力しない。

平滑フィルター６６４は、変調回路６６２で生じた変調周波数、即ちパルス変調の周波数成分を減衰して除去し、駆動信号を第１アクチュエーター３１および第２アクチュエーター４１出力する。なお、図４は、理解を容易にするために回路化して示してあるが、駆動波形信号発生回路６６１及び変調回路６６２は、図２の制御部６１内で行われるプログラミングによって構築されている。

（液滴吐出制御）
次に、吐出制御の方法について説明する。図５は、駆動信号生成回路６６より入力された駆動信号に基づいて実行される第１アクチュエーター３１のタイミングチャート（実線）と、駆動信号生成回路６６より入力された駆動信号に基づいて実行される第２アクチュエーター４１のタイミングチャート（破線）の１例である。図５の横軸は、経過時間を示し、縦軸は、第１アクチュエーター３１および第２アクチュエーター４１に印加される電圧を示す。正の電圧がアクチュエーターに印加された時、第１アクチュエーター３１および第２アクチュエーター４１は収縮し、第１振動板２１および第２振動板２２を第２方向に変位させる。なお、このタイミングチャートはノズル１１から液体を液滴として吐出する一連の液滴吐出制御を表す。

図３Ａから図３Ｅは、液滴吐出制御に伴う液滴吐出ヘッド１の動作を説明する図であり、図６Ａから図６Ｅは、液滴吐出制御に伴うノズル１１内のメニスカスの時間変化を説明する断面図である。断面は、ノズル１１の中心軸Ｃを含む面である。なお、図３Ａから図３Ｅおよび図６Ａから図６Ｅのアルファベット（ＡからＥ）は図５内に記載されるアルファベット（ＡからＥ）と対応する。

図５に示すように液滴吐出ヘッド１は、一連の吐出制御の中で各期間ｔ０～ｔ５の６つの工程を実行する。期間ｔ０は、第１アクチュエーター３１および第２アクチュエーター４１に中間電位が印加される初期状態待機工程である。期間ｔ１は、第１アクチュエーター３１が第１振動板２１を、第２アクチュエーター４１が第２振動板２２をそれぞれ第２方向に変位させ、ノズル１１内のメニスカスを第１液室１２側へ引き込む、引き込み工程である。期間ｔ２は、第１アクチュエーター３１および第２アクチュエーター４１の伸縮量が保持される待機工程である。期間ｔ３は、第１アクチュエーター３１が第１振動板２１を第１方向に変位させ、ノズル１１内のメニスカスを反転させ、液柱を形成する液柱形成工程である。期間ｔ４は、第２アクチュエーター４１が中間電位に達するまで第２振動板２２を第１方向に変位させる押し込み工程である。なお、期間ｔ３または期間ｔ４において、液柱はノズル１１内の液体から分離し、液滴として吐出される。期間ｔ５は、第１アクチュエーター３１および第２アクチュエーター４１の伸縮量が保持され、液体が第１流入路１３から第１液室１２を介してノズル１１に供給されるリフィル工程である。

期間ｔ０の初期状態待機工程では、吐出制御が開始される前のノズル１１内の液体はメニスカス耐圧以下に維持されている。このとき、図６Ａに示すように、ノズル壁面１１１とメニスカスとの境界ＭＥは、ノズル１１の開口１１２に位置し、ノズル１１の中心軸ＣのメニスカスＭＣは、表面張力によりノズル１１内の第１液室１２側に位置する。この状態を安定状態とする。

期間ｔ１の引き込み工程では、第１アクチュエーター３１が収縮することによって、第１振動板２１が第２方向に変位し、第２アクチュエーター４１が収縮することによって、第２振動板２２が第２方向に変位する（図３Ｂ）。これにより、第１液室１２および第１流入路１３の容積が拡大し、第１液室１２内の圧力が低下する。この引き込み工程においてノズル１１中央の液体は第１液室１２側に引き込まれ、ノズル壁面１１１上の液体は所定の厚みを残してその場に留まる。これは、固体と液体との境界面付近の領域（ノズル壁面１１１と液体との境界）では大きな摩擦力が働き、粘性の影響を受けて流速が低下することに起因する。境界面の液体への影響は、液体の粘度が高くなるほど大きくなる。従って、第１液室１２が減圧しノズル１１内の液体に第１液室１２に向かう流速が発生したとき、ノズル壁面１１１上には液体が留まり、境界面の影響が小さいノズル１１中央の液体が引き込まれノズル１１の径よりもひとまわり小さな疑似ノズルが形成される（図６Ｂ）。ここで、ノズル１１の径とは、ノズル１１中心軸Ｃを法線とする面上においてノズル１１中心軸Ｃを介して相対するノズル壁面１１１間の距離を示す。

図６Ｂに示すように、ノズル壁面１１１に留まる液体の厚みｔｍは、以下の方法により求められる平均的な厚みとする。まず、ノズル１１内における液体の状態を、ノズル１１の側方からストロボスコープによって撮像し、得られた２次元の画像において、メニスカスによって表される曲線のうち、以下の（ｉ）から（ｉｉｉ）までの条件のいずれかを満たす曲線の部分を求める。（ｉ）メニスカスに対してノズル壁面１１１側にメニスカスの曲率中心が位置する。（ｉｉ）メニスカスの曲率半径が無限大である。尚、メニスカスの曲率半径が無限大とは、メニスカスの曲率半径がノズル１１の開口１１２の直径に対して２桁以上大きいことを指す。（ｉｉｉ）メニスカスに対してノズル１１の中心軸Ｃ側にメニスカスの曲率中心が位置し、かつ、メニスカスの曲率半径がノズル１１の最大半径Dｍａｘよりも大きい。このようにして求めた曲線の部分における、ノズル１１の開口１１２側の端部を点Ａとし、第１液室１２側の端部を点Ｂとする。ノズル１１中心軸Ｃを法線とする面上における点Ａ・Ｂ間の曲線のメニスカスとノズル壁面１１１との距離の平均を液体の厚みｔｍとする。尚、疑似ノズルの直径は、ノズル１１の開口１１２側からメニスカスを見たとき、点Ａ・Ｂ間の曲線においてノズル１１中心軸Ｃを法線とする面上においてノズル１１中心軸Ｃを介して相対するメニスカス間の距離が最小となる直径Ｄｐで定義される。この直径Ｄｐを疑似ノズルの直径とする。直径Ｄｐは、ノズル１１の開口の３分の２未満である。さらには、直径Ｄｐは、直径Ｄｐを含むノズル１１の中心軸Ｃを法線とする面上におけるノズル１１の径の２／３未満であることが好ましく、ノズル１１の径の１／４以上２／３未満であることがより好ましい。

期間ｔ２の待機工程では、第１アクチュエーター３１および第２アクチュエーター４１の印加電圧が一定に保持されることで第１振動板２１および第２振動板２２の位置は保持される。この間、期間ｔ１における第１アクチュエーター３１および第２アクチュエーター４１の駆動により発生した圧力波は第１液室１２の固有振動数Ｔｃで往復運動している。

期間ｔ３の液柱形成工程では、第１アクチュエーター３１が伸張することによって、第１振動板２１が第１方向に変位する（図３Ｃ）。第１アクチュエーター３１の急峻な伸張により、第１液室１２内の液体には、瞬間的に大きなエネルギーが付与され圧力波が発生する。この圧力波は第１液室１２からノズル１１内の液体に伝播するため、ノズル１１の中心軸ＣのメニスカスＭＣがノズル１１の開口１１２側に反転し、液柱を形成する（図６Ｃ）。このとき、第２アクチュエーター４１は第２振動板２２を第１方向に変位させても構わない。ここで、液柱とは、反転したメニスカスの頂点ＭＣからメニスカスが第１液室１２側に凸となる極値ＭＴまでを指す。このとき、期間ｔ３で発生した圧力波と、期間ｔ２で発生した圧力波とは同位相で干渉することが好ましい。これにより、ノズル１１内の液体により大きな圧力を付与することができる。

期間ｔ４の押し込み工程では、第２アクチュエーター４１が所定の電位（中間電位）に達するまで伸張することで、第１振動板２１が第１方向に変位する（図３Ｄ）。なお、実施形態１において第１アクチュエーター３１は期間ｔ３で中間電位に達している。

期間ｔ３または期間ｔ４の少なくとも一方の期間において、ノズル１１内の液体は第１振動板２１の第１方向の変位により加圧される。加圧されたノズル１１内の液体は、液柱に集中し、液柱だけを選択的に加圧する。これは、ノズル１１中央に疑似ノズルが形成されるため、ノズル１１中央の流路抵抗がノズル壁面１１１の流路抵抗に比べて小さいことに起因する。これにより、液柱がノズル１１の開口１１２に向かう方向に移動する速度は、メニスカスの極値ＭＴがノズル１１の開口１１２に向かう方向に移動する速度に比べて速くなる。そして、液柱に付与されたエネルギーの総和が、液柱がメニスカスから分離するエネルギーを超えたとき、液柱は、液滴としてノズル１１の開口１１２より吐出される（図６Ｄ）。図５では、押し込み工程における液体の加圧により、液滴がノズル１１内の液体から分離される。なお、液柱形成工程において液柱をメニスカスから分離するエネルギーがアクチュエーターから付与された場合、押し込み工程における液体の加圧は、メニスカスを安定状態に戻すためであっても構わない。

期間ｔ５のリフィル工程では、第１振動板２１および第２振動板２２の位置は一定に保持される。このとき、ノズル１１内のメニスカスは第１流入路１３からの液体の供給により安定状態に戻る。

（非吐出制御）
なお、液滴をノズル１１より吐出しない場合には、第１アクチュエーター３１および第２アクチュエーター４１に駆動信号は印加されない。

以上述べたように、実施形態１に係る液滴吐出ヘッド１によれば、第１アクチュエーター３１に比べて排除体積の大きな第２アクチュエーター４１がノズル１１内の圧力を減圧することにより、引き込み工程においてノズル１１内に疑似ノズルを形成させるために必要な排除体積を確保できる。また、疑似ノズルが形成された後、第１アクチュエーター３１がノズル１１内の液体を加圧する速度を維持することによりノズル１１内のメニスカスを反転させ、液柱を形成するタイミングを適切に制御できる。

なお、実施形態１の液滴吐出制御において、第１アクチュエーター３１の引き込み工程の開始タイミングと第２アクチュエーター４１の引き込み工程の開始タイミングとが同じタイミングとしたが、第１アクチュエーター３１の引き込み工程の開始タイミングを第２アクチュエーター４１の引き込み工程の開始タイミングに比べて所定時間Δｔ遅らせて駆動することが好ましい。これは、第２アクチュエーター４１が第１アクチュエーター３１に比べて液体の流路の中で上流側に位置することに起因する。第１アクチュエーター３１によって発生した圧力波が第１液室１２を介してノズル１１内の液体に伝播することに対して、第２アクチュエーター４１により発生した圧力波は第１流入路１３および第１液室１２を介してノズル１１内の液体に伝播するためである。これより、ノズル１１内の液体の圧力変化を適切に制御できる。また、第１振動板２１と第２振動板２２とが一体成形されていても構わない。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）
上記実施形態１では、図３Ａのように、第２アクチュエーター４１が第１流入路１３上に第２振動板２２を介して配置されると説明したが、図７に示す液滴吐出ヘッド２のように第２振動板２２が第１液室１２の壁面の一部を形成しても構わない。これにより、第２アクチュエーター４１により発生する圧力波の伝播経路を短くすることができ、第２振動板２２の変位に対するメニスカスの応答性が向上する。なお、第１振動板２１と第２振動板２２とは、第１液室１２を挟んで配置されることが好ましい。これにより、第１液室１２の容積を小さくすることができ、ノズル１１内の液体の応答性を向上できる。また、第１アクチュエーター３１は、図７のように薄膜の圧電素子であっても構わない。これにより、第１アクチュエーター３１を配置に自由度が生まれる。例えば、図７のように、第１液室１２に対してノズル１１の開口１１２側に設ける場合には、第１アクチュエーター３１の厚さが薄いため、ノズル１１が長くなり、ノズル１１内の液体の応答性が低下することを抑制できる。

（変形例２）
上記実施形態１の液滴吐出ヘッド１では、図３Ａのように、第２アクチュエーター４１が第１流入路１３の壁面の一部を形成する第２振動板２２上に配置されると説明したが、図８に示す液滴吐出ヘッド３のように第１流入路１３の幅を一区間大きくした第２液室１４を有していても構わない。（図８の液滴吐出ヘッドをＸ－Ｘ’方向から見た断面図は図３Ａと同じになる。）ここで、第１流入路の幅とは、図３Ａ紙面垂直方向の第１流入路の長さであり、液体の流線と垂直な面において第２振動板と平行な方向とも言える。第２振動板２２が第２液室１４の壁面を形成する面積は、第１振動板２１が第１液室１２の壁面を形成する面積に比べて大きい。これにより、第２アクチュエーター４１によって生じる第２液室１４の排除体積を大きくすることができる。

（変形例３）
上記実施形態１の液滴吐出ヘッド１では、図３Ａのように、第２アクチュエーター４１が第１流入路１３の壁面の一部を形成する第２振動板２２上に配置されると説明したが、図９に示す液滴吐出ヘッド４のように第２アクチュエーター４１と第２振動板２２との間には拡大変位機構を有していても構わない。拡大変位機構は、第２振動板２２と、第３振動板２４と、収容室２５とを備える。第２振動板２２は、第１流入路１３の壁面の一部を形成する面の反対側の面が収容室２５の壁面の一部を形成するため、撓み変形可能である。収容室２５と第１流入路１３とは第２振動板２２で隔てられる。第３振動板２４は、収容室２５の壁面の一部を形成し、撓み変形可能な板状部材（ダイアフラム）である。第２アクチュエーター４１は、第３振動板２４の収容室２５の壁面を形成する面と反対側の面上に配置される。収容室２５内には、液体・ゾル・ゲル・弾性体などが封止されている。第３振動板２４が形成する収容室２５の壁面積は第２振動板２２が形成する収容室２５の壁面積に比べて大きい。第２アクチュエーター４１の伸縮による収容室２５の容積変化量と、第２振動板２２が変位する容積変化量は変わらないため、上記面積比に伴い第２アクチュエーター４１の伸縮量に対する第２振動板２２の変位量を大きくすることができる。

上記変形例３の液滴吐出ヘッド４において、第３振動板２４が収容室２５の壁面を形成する面積は、第１振動板２１が第１液室１２の壁面を形成する面積に比べて大きい。これにより、第２アクチュエーター４１によって生じる第１流入路１３の排除体積を大きくすることができる。

（変形例４）
上記変形例３の液滴吐出ヘッド４において、第１アクチュエーター３１の共振周波数と、第２アクチュエーター４１の共振周波数とは、等しいことが好ましい。これにより、第２アクチュエーター４１によって生じる第１流入路１３の排除体積を大きくしつつ、連続吐出を実行する場合に液滴吐出間隔を短くすることができる。

（変形例５）
上記実施形態１の液滴吐出ヘッド１では、図３Ａのように、第２振動板２２は撓み変形可能な板状部材（ダイアフラム）であると説明したが、図１０に示す液滴吐出ヘッド１９のように往復運動可能なピストンでも構わない。第２振動板２６は、第２アクチュエーター４１と力学的に接続され、第２振動板２６と流路形成基板５１との隙間にはシール部材２７が備えられる。これにより、第１流入路１３の幅を大きくすることなく、第２振動板２６の変位量を自由に設定できる。

（変形例６）
上記変形例１の液滴吐出ヘッド２では、図７のように、第２アクチュエーター４１が第１液室１２の壁面の一部を形成する第２振動板２２上に配置されると説明したが、図１１に示す液滴吐出ヘッド６のように第２アクチュエーター４１と第２振動板２２との間には拡大変位機構を有していても構わない。拡大変位機構については、変形例３と同様の構成であるため省略する。これにより、上記面積比に伴い第２アクチュエーター４１の伸縮量に対する第２振動板２２の変位量を大きくすることができる。

上記変形例６の液滴吐出ヘッド６において、第３振動板２４が収容室２５の壁面を形成する面積は、第１振動板２１が第１液室１２の壁面を形成する面積に比べて大きい。これにより、第２アクチュエーター４１によって生じる第１液室１２の排除体積を大きくすることができる。

（変形例７）
上記変形例６の液滴吐出ヘッド６において、第１アクチュエーター３１の共振周波数と、第２アクチュエーター４１の共振周波数とは、等しいことが好ましい。これにより、第２アクチュエーター４１によって生じる第１液室１２の排除体積を大きくしつつ、連続吐出を実行する場合に液滴吐出間隔を短くすることができる。

（変形例８）
上記実施形態１の液滴吐出ヘッド１は、第１流入路１３およびノズル１１を有すると説明したが、さらに流出路に連通しても構わない。流出路１５の一方の開口は、第１液室１２またはノズル１１に連通される。また、流出路１５の他方の開口は、第１タンク９７または第２タンク９８へ連通する。これにより、第１液室１２内またはノズル１１内の液体の増粘による吐出不良や、ノズル１１の開口１１２から混入した気泡による吐出不良を抑制できる。

なお、上記変形例８において、図１２に示す液滴吐出ヘッド７のように第２振動板２２が第１流入路１３ではなく、流出路１５の壁面の一部を形成し、第２アクチュエーター４１が第２振動板２２上に配置されても構わない。これにより、引き込み工程において、第１液室１２内の増粘した液体、沈降物、気泡などを排出路へ排出しやすくすることができる。

（変形例９）
図１３に示す液滴吐出ヘッド１７のように、第１液室１２に流出路１５が連通し、第２アクチュエーター４１は、第１流入路１３および流出路１５の容積を変更するように構成されても構わない。第２アクチュエーター４１は、第２振動板２２上に島部２３１を介して接続され、流出路１５の壁面の一部を形成する第４振動板２８上に島部２３２を介して接続される。これにより、第２アクチュエーター４１の伸縮量に対して流出路１５および第１流入路１３の容積変化量を増加させることができる。なお、第１振動板２１、第２振動板２２および、第４振動板２８は一体成形されていても構わない。

（変形例１０）
上記実施形態１の液滴吐出ヘッド１では、図３Ａのように、第２アクチュエーター４１が第１流入路１３の壁面の一部を形成する第２振動板２２上に配置されると説明したが、図１４に示す液滴吐出ヘッド８のように、第２アクチュエーター４１はノズル１１と連通する第２流入路１６の壁面の一部を形成する第２振動板２２上に配置されても構わない。このようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。

（変形例１１）
上記実施形態において、液滴吐出制御のタイミングチャート（図５）では、第１アクチュエーター３１および第２アクチュエーター４１の収縮を期間ｔ１に実行したが、期間ｔ１の引き込み工程よりも先に第１アクチュエーター３１を収縮させ、第１振動板２１を第２方向に変位させても構わない（図１５Ａの期間ｔ１１）。このようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。

（変形例１２）
上記変形例において、液滴吐出制御のタイミングチャート（図１５Ａ）では、第１アクチュエーター３１の引き込み工程を第２アクチュエーター４１の引き込み工程（期間ｔ１）より先に実行したが、第１アクチュエーター３１の引き込み工程（期間ｔ１１）において第２アクチュエーター４１を伸張させ、第１振動板２１を第１方向に変位させても構わない（図１５Ｂ）。これにより、第２アクチュエーター４１の引き込み工程（期間ｔ１）における第１振動板２１の変位量を増加させることができ、ノズル１１内の液体を大きく引き込むことが容易となる。また、期間ｔ１１において第１アクチュエーター３１が収縮することで、第１振動板２１の第１方向への変位量を小さくすることができ、ノズル１１からの液漏れを抑制できる。

（変形例１３）
上記実施形態において、液滴吐出制御のタイミングチャート（図５）では、液柱形成工程において第１アクチュエーター３１は中間電位に達するまで伸張したが、中間電位を超えて伸張しても構わない（図１５Ｃ）。これにより、ノズル１１内に形成された液柱を効率的に加圧できる。

（変形例１４）
上記実施形態において、非吐出制御では、第１アクチュエーター３１および第２アクチュエーター４１は駆動しないと説明したが、第１アクチュエーター３１に微振動信号を印加しても構わない（図１５Ｄ）。これにより、ノズル１１内の液体が攪拌され、液体の増粘に伴う吐出不良を防ぐことができる。

（変形例１５）
上記変形例１４において、非吐出制御では、第１アクチュエーター３１に微振動信号を印加すると説明したが、第２アクチュエーター４１に微振動信号を印加しても構わない（図１５Ｅ）。これにより、第１アクチュエーター３１と比べてノズル１１内の液体を大きく攪拌でき、液体の増粘に伴う吐出不良を防ぐことができる。

（変形例１６）
上記実施形態の第２アクチュエーター４１は、例えば、エアシリンダーやソレノイド、磁歪素子など、変位を発生する種々の素子によって構成されても構わない。このようにすれば、上記と同様の効果を得ることができる。

（変形例１７）
上記実施形態の液滴吐出ヘッド１において、液滴吐出ヘッド１が液滴を連続吐出する（すなわち、図５のタイミングチャートを繰り返す）場合、２回目以降の吐出動作における期間ｔ０および期間ｔ５を省略しても構わない。これにより、液滴の吐出間隔が短くなり、描画速度を速くできる。

（変形例１８）
上記実施形態に係る搬送機構は、被記録媒体搬送機構９５および、キャリッジ移動機構９４として説明したが、三次元駆動ステージであっても構わず、液滴吐出ヘッド１がラインヘッドである場合はキャリッジ移動機構９４が省略されても構わない。

（変形例１９）
上記実施形態に係るノズル１１は、テーパー形状として説明したが、ノズル１１は円柱形状であっても構わない。円柱形状のノズルでは、前記引き込み工程においてノズル内に引き込まれるメニスカスの形状を安定させることができる。これにより、繰返し精度を高めることができる。

以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。

本願の液滴吐出ヘッドでは、液滴の吐出を制御する制御部を備えた液滴吐出装置に装着される液滴吐出ヘッドであって、流路形成基板に形成された第１液室と、第１液室に連通するノズルと、第１液室に液体を供給する第１流入路と、第１液室の壁面の一部を形成する第１振動板と、第１流入路の壁面の一部を形成する第２振動板と、第１振動板を変位させ、第１液室内の圧力を変更する第１アクチュエーターと、第２振動板を変位させ、第１液室内の圧力を変更する第２アクチュエーターと、を備え、第２アクチュエーターの排除体積は、第１アクチュエーターに比べて大きく、制御部からの駆動信号に基づいて、第２アクチュエーターが駆動し、第１液室内を減圧することで、ノズル内のメニスカスを引き込み、第１アクチュエーターが駆動し、第１液室内を加圧することで前記ノズルから液滴を吐出することを特徴とする。

この構成によれば、第１アクチュエーターに比べて排除体積の大きな第２アクチュエーターがノズル内の圧力を減圧することにより、引き込み工程においてノズル内に疑似ノズルを形成させるために必要な排除体積を確保できる。また、疑似ノズルが形成された後、第１アクチュエーターがノズル内の液体を加圧する速度を維持することによりノズル内のメニスカスを反転させ、液柱を形成するタイミングを適切に制御できる。

この構成によれば、上記構成と同様の効果を得ることができる。

この構成によれば、第２アクチュエーターの伸縮による収容室の容積変化量と、第２振動板が変位する容積変化量は変わらないため、上記面積比に伴い第２アクチュエーターの伸縮量に対する第２振動板の変位量を大きくすることができる。

この構成によれば、第１流入路の幅を大きくすることなく、第２振動板の変位量を自由に設定できる。

この構成によれば、第２アクチュエーターによって生じる流路または液室の排除体積を大きくすることができる。

この構成によれば、第１液室の容積を小さくすることができ、ノズル内の液体の応答性を向上できる。

この構成によれば、第２アクチュエーターによる圧力変動が第１液室を介することなくノズルに伝達されるため、コンプライアンスを低減できる。

この構成によれば、第２アクチュエーターによって生じる排除体積を大きくしつつ、連続吐出を実行する場合に液滴吐出間隔を短くすることができる。

この構成によれば、ノズル内に形成される疑似ノズル径液膜の内側は、ノズル内径の３分の２の径となるため、ノズル内径の３分の２未満の径の液体を吐出させることができる。

この構成によれば、ノズル内の液体から液柱が分離することを促進することができる。

１，２，３，４，６，７，８，１７，１９…液滴吐出ヘッド、１１…ノズル、１２…第１液室、１３…第１流入路、１４…第２液室、１５…流出路、１６…第２流入路、２１…第１振動板、２２…第２振動板、２３…島部、２４…第３振動板、２５…収容室、２６…第２振動板、２７…シール部材、２８…第４振動板、３１…第１アクチュエーター、４１…第２アクチュエーター、５１…流路形成基板、５２…蓋部材、６１…制御部、６４…搬送機構駆動回路、６５…描画タイミング生成回路、６６…駆動信号生成回路、６７…第１ポンプ駆動回路、６８…第２ポンプ駆動回路、９１…コンピューター、９２…液滴吐出装置、９３…被記録媒体、９３…セラミック板等の被記録媒体、９４…キャリッジ移動機構、９５…被記録媒体搬送機構、９６…キャリッジ、９７…第１タンク、９８…第２タンク、１１１…ノズル壁面、１１２…開口、２３１…島部、２３２…島部、６１１…入力インターフェイス、６１２…ＣＰＵ、６１３…メモリー、６６１…駆動波形信号発生回路、６６２…変調回路、６６３…デジタル電力増幅回路、６６４…平滑フィルター、６６５…コントローラー、６６６…波形メモリー、６６７…Ｄ／Ａコンバーター、６６８…三角波発振器、６６９…比較器、９１１…出力インターフェイス、９１２…ＣＰＵ、９１３…メモリー、９４１…モーター、９４２…リニアエンコーダー、９５１…モーター、９７１…第１ポンプ、９８１…第２ポンプ、９８２…キャップ。

Claims

液滴の吐出を制御する制御部を備えた液滴吐出装置に装着される液滴吐出ヘッドであって、
流路形成基板に形成された第１液室と、
前記第１液室に連通するノズルと、
前記第１液室に液体を供給する第１流入路と、
前記第１液室の壁面の一部を形成する第１振動板と、
前記第１流入路の壁面の一部を形成する第２振動板と、
前記第１振動板を変位させ、前記第１液室内の圧力を変更する第１アクチュエーターと、
前記第２振動板を変位させ、前記第１液室内の圧力を変更する第２アクチュエーターと、
前記第２アクチュエーターの伸縮量に対する前記第２振動板の変位量を大きくする拡大変
位機構と、を備え、
前記拡大変位機構は、
壁面の一部が前記第２振動板により形成される収容室と、
前記収容室の壁面の一部を形成する第３振動板と、を備え、
前記第２アクチュエーターは前記拡大変位機構を介して前記第２振動板を変位し、前記第２アクチュエーターの排除体積は、前記第１アクチュエーターに比べて大きく、前記制御部からの駆動信号に基づいて、前記第２アクチュエーターが駆動し、前記第１液室内を減圧することで、前記ノズル内のメニスカスを引き込み、前記第１アクチュエーターが駆動し、前記第１液室内を加圧することで前記ノズルから液滴を吐出し、
前記第３振動板が前記収容室の壁面を形成する面積は、前記第１振動板が前記第１液室の壁面を形成する面積に比べて大きく、
前記第１アクチュエーターの共振周波数は、前記第２アクチュエーターの共振周波数と等しいことを特徴とする、
液滴吐出ヘッド。
液滴の吐出を制御する制御部を備えた液滴吐出装置に装着される液滴吐出ヘッドであって、
流路形成基板に形成された第１液室と、
前記第１液室に連通するノズルと、
前記第１液室に液体を供給する第１流入路と、
前記第１液室の壁面の一部を形成する第１振動板と、
前記第１液室の壁面の一部を形成する第２振動板と、
前記第１振動板を変位させ、前記第１液室内の圧力を変更する第１アクチュエーターと、
前記第２振動板を変位させ、前記第１液室内の圧力を変更する第２アクチュエーターと、
前記第２アクチュエーターの伸縮量に対する前記第２振動板の変位量を大きくする拡大変
位機構と、を備え、
前記拡大変位機構は、
壁面の一部が前記第２振動板により形成される収容室と、
前記収容室の壁面の一部を形成する第３振動板と、を備え、
前記第２アクチュエーターは前記拡大変位機構を介して前記第２振動板を変位し、前記第２アクチュエーターの排除体積は、前記第１アクチュエーターに比べて大きく、前記制御部からの駆動信号に基づいて、前記第２アクチュエーターが駆動し、前記第１液室内を減圧することで、前記ノズル内のメニスカスを引き込み、前記第１アクチュエーターが駆動し、前記第１液室内を加圧することで前記ノズルから液滴を吐出し、
前記第３振動板が前記収容室の壁面を形成する面積は、前記第１振動板が前記第１液室の壁面を形成する面積に比べて大きく、
前記第１アクチュエーターの共振周波数は、前記第２アクチュエーターの共振周波数と等しいことを特徴とする、
液滴吐出ヘッド。
前記第２アクチュエーターの伸縮量は前記第１アクチュエーターに比べて大きい、請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
前記第２アクチュエーターは、前記第２アクチュエーターの伸縮量に対する前記第２振動板の変位量を大きくする拡大変位機構を介して前記第２振動板を変位する、請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
前記第２振動板は、ダイアフラムである、請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
前記第２振動板は、前記第２アクチュエーターの伸縮に応じて往復運動するピストンである、請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
前記第２振動板が前記第１流入路の壁面を形成する面積は、前記第１振動板が前記第１液室の壁面を形成する面積に比べて大きい、請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
前記第２振動板が前記第１液室の壁面を形成する面積は、前記第１振動板が前記第１液室の壁面を形成する面積に比べて大きい、請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
前記第１アクチュエーターの共振周波数は、前記第２アクチュエーターの共振周波数と等しい、請求項７又は８に記載の液滴吐出ヘッド。
前記ノズルより吐出される液滴の直径は、前記ノズルの開口の３分の２未満である、請求項１から９のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
前記ノズル内で形成された液柱が前記ノズルの開口に向かう方向に移動する速度は、前記ノズル内のメニスカスが前記ノズルの開口に向かう方向に移動する速度に比べて速い、請求項１から１０のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。