(57)【要約】【課題】高粘度の液体を吐出する場合に液室内が急激に減圧されることを抑制でき、液室内における気泡の発生を低減する。【解決手段】液滴吐出ヘッドは、液室の容積が縮小するように振動板が変位する方向を第１方向、液室の容積が拡大するように振動板が変位する方向を第２方向としたとき、アクチュエーターの先端部が振動板と接触し、アクチュエーターが第１方向へ振動板を押圧する初期状態において、制御部からの駆動信号に基づいて、アクチュエーターの先端部が振動板に接触している状態で振動板を第２方向に変位させることにより、初期状態のノズル内のメニスカスに比べてノズル内のメニスカスを液室側に引き込み、次いで、アクチュエーターの先端部が振動板から離間し、振動板をさらに第２方向に変位させ、次いで、アクチュエーターの先端部が振動板に衝突することで、振動板を第１方向に変位させ、ノズルから液体を吐出させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を液滴として吐出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、
前記液体を吐出するノズルと、
前記ノズルに連通する液室と、
前記液室に前記液体を供給する流入路と、
前記液室の壁面の一部を構成する振動板と、
前記振動板を介して前記液室に圧力を付与する伸縮可能なアクチュエーターと、
を備え、
前記液室の容積が縮小するように前記振動板が変位する方向を第１方向、前記液室の容積が拡大するように前記振動板が変位する方向を第２方向としたとき、
前記アクチュエーターの先端部が前記振動板と接触し、前記アクチュエーターが前記第１方向へ前記振動板を押圧する初期状態において、
前記制御部からの駆動信号に基づいて、
前記アクチュエーターの先端部が前記振動板に接触している状態で前記振動板を前記第２方向に変位させることにより、前記初期状態の前記ノズル内のメニスカスに比べて前記ノズル内のメニスカスを前記液室側に引き込み、
次いで、前記アクチュエーターの先端部が前記振動板から離間し、前記振動板をさらに前記第２方向に変位させ、
次いで、前記アクチュエーターの先端部が前記振動板に衝突することで、前記振動板を前記第１方向に変位させ、前記ノズルから前記液体を吐出させる、液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記振動板に前記第２方向の力を付与する弾性体を有する、請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記弾性体は、前記液室の壁面の一部を構成する、請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記振動板は、ダイアフラムである、請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記振動板は前記液室と反対側の面に前記アクチュエーターと接触する膜厚部を有する請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記ノズル内のメニスカスが前記初期状態に比べて前記液室側に引き込まれたとき、疑似ノズルの直径が前記ノズルの径の１／４以上２／３以下である請求項１ないし５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記液室内ないし前記ノズル内の前記液体が前記ノズルの開口を介さず排出される流出路を有する請求項１ないし６に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
液体を吐出するノズルと、
前記ノズルに連通する液室と、
前記液室に前記液体を供給する流入路と、
前記液室の壁面の一部を構成する振動板と、
前記振動板を介して前記液室に圧力を付与する伸縮可能なアクチュエーターと、
を有する液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに前記流入路を介して前記液体を供給する第１タンクと、
前記液滴吐出ヘッドと被記録媒体とを相対移動させる搬送機構と、
前記液滴吐出ヘッドおよび前記搬送機構を制御する制御部と、を備える液滴吐出装置の液滴吐出制御方法であって、
前記制御部は、
前記液室の容積が縮小するように前記振動板が変位する方向を第１方向、前記液室の容積が拡大するように前記振動板が変位する方向を第２方向としたとき、
前記アクチュエーターの先端部が前記振動板と接触し、前記アクチュエーターが前記第１方向へ前記振動板を押圧する初期状態形成工程と、
前記アクチュエーターの先端部が前記振動板と接触している状態で前記振動板を前記第２方向に変位させることにより、前記初期状態形成工程の前記ノズル内のメニスカスに比べて前記ノズル内のメニスカスを前記液室側に引き込む引き込み工程と、
前記アクチュエーターの先端部を前記振動板から離間させて、前記振動板をさらに前記第２方向に変位させる離間工程と、
次いで、前記アクチュエーターの先端部を前記振動板に衝突させることで、前記振動板を前記第１方向に変位させ、前記ノズルから前記液体を吐出させる吐出工程と、
を実行する液滴吐出装置の液滴吐出制御方法。
【請求項９】
前記吐出工程において、
前記制御部は、前記アクチュエーターと前記振動板とを衝突させた後に、前記アクチュエーターと前記振動板とが接触した状態で、前記振動板をさらに前記第１方向に変位させ、前記液体を吐出する請求項８に記載の液滴吐出装置の液滴吐出制御方法。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに流入路を介して液体を供給する第１タンクと、
前記液滴吐出ヘッドと被記録媒体とを相対移動させる搬送機構と、
前記液滴吐出ヘッドおよび前記搬送機構を制御する制御部と、を備える液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置、および液滴吐出装置の液滴吐出制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小な液滴を吐出する記録ヘッドとしては、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を急激に引き込み、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吐出させる記録ヘッドが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３２７９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記文献に記載の記録ヘッドに対して５０ｍPa以上の高粘度液体を適用した場合には、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に記載の記録ヘッドは、液体に付与される圧電振動子のエネルギー量を大きくするために、従来の液体を吐出する場合に比べて吐出工程初期のメニスカス引き込み動作を大きくする必要がある。しかしながら、引き込み動作が大きくなると、液室内は急激に減圧されるため液室内に気泡が発生し、吐出不良が発生する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
液滴吐出ヘッドは、液体を液滴として吐出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、液体を吐出するノズルと、ノズルに連通する液室と、液室に液体を供給する流入路と、液室の壁面の一部を構成する振動板と、振動板を介して液室に圧力を付与する伸縮可能なアクチュエーターと、を備え、液室の容積が縮小するように振動板が変位する方向を第１方向、液室の容積が拡大するように振動板が変位する方向を第２方向としたとき、アクチュエーターの先端部が振動板と接触し、アクチュエーターが第１方向へ振動板を押圧する初期状態において、制御部からの駆動信号に基づいて、アクチュエーターの先端部が振動板に接触している状態で振動板を第２方向に変位させることにより、初期状態のノズル内のメニスカスに比べてノズル内のメニスカスを液室側に引き込み、次いで、アクチュエーターの先端部が振動板から離間し、振動板をさらに第２方向に変位させ、次いで、アクチュエーターの先端部が振動板に衝突することで、振動板を第１方向に変位させ、ノズルから液体を吐出させることを特徴とする。
【０００６】
上記の液滴吐出ヘッドは、振動板に第２方向の力を付与する弾性体を有することが好ましい。
【０００７】
上記の液滴吐出ヘッドの弾性体は、液室の壁面の一部を構成することが好ましい。
【０００８】
上記の液滴吐出ヘッドの振動板は、ダイアフラムであることが好ましい。
【０００９】
上記の液滴吐出ヘッドの振動板は液室と反対側の面にアクチュエーターと接触する膜厚部を有することが好ましい。
【００１０】
上記の液滴吐出ヘッドは、ノズル内のメニスカスが初期状態に比べて液室側に引き込まれたとき、疑似ノズルの直径がノズルの径の１／４以上２／３以下であることが好ましい。
【００１１】
上記の液滴吐出ヘッドは、液室内ないしノズル内の液体がノズルの開口を介さず排出される流出路を有することが好ましい。
【００１２】
液滴吐出装置の液滴吐出制御方法は、液体を吐出するノズルと、ノズルに連通する液室と、液室に液体を供給する流入路と、液室の壁面の一部を構成する振動板と、振動板を介して液室に圧力を付与する伸縮可能なアクチュエーターと、を有する液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドに流入路を介して液体を供給する第１タンクと、液滴吐出ヘッドと被記録媒体とを相対移動させる搬送機構と、液滴吐出ヘッドおよび搬送機構を制御する制御部と、を備える液滴吐出装置の液滴吐出制御方法であって、制御部は、液室の容積が縮小するように振動板が変位する方向を第１方向、液室の容積が拡大するように振動板が変位する方向を第２方向としたとき、アクチュエーターの先端部が振動板と接触し、アクチュエーターが第１方向へ振動板を押圧する初期状態形成工程と、アクチュエーターの先端部が振動板と接触している状態で振動板を第２方向に変位させることにより、初期状態形成工程のノズル内のメニスカスに比べてノズル内のメニスカスを液室側に引き込む引き込み工程と、アクチュエーターの先端部を振動板から離間させて、振動板をさらに第２方向に変位させる離間工程と、次いで、アクチュエーターの先端部を振動板に衝突させることで、振動板を第１方向に変位させ、ノズルから液体を吐出させる吐出工程と、を実行することを特徴とする。
【００１３】
上記の液滴吐出装置の液滴吐出制御方法は、吐出工程において、制御部は、アクチュエーターと振動板とを衝突させた後に、アクチュエーターと振動板とが接触した状態で、振動板をさらに前記第１方向に変位させ、液体を吐出することが好ましい。
【００１４】
液滴吐出装置は、上記に記載の液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドに流入路を介して液体を供給する第１タンクと、液滴吐出ヘッドと被記録媒体とを相対移動させる搬送機構と、液滴吐出ヘッドおよび搬送機構を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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。
【図２】実施形態１に係るコンピューターおよびプリンターの概略構成を説明するブロック図。
【図３】実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を説明する図。
【図４】実施形態１に係るヘッド制御部の概略構成を説明するブロック図。
【図５】実施形態１に係る駆動信号に基づくアクチュエーターの先端部および振動板の変位を示す説明図。
【図６Ａ】実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの初期状態形成工程を説明する図。
【図６Ｂ】実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの離間工程を説明する図。
【図６Ｃ】実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの衝突工程を説明する図。
【図６Ｄ】実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの押し込み工程を説明する図。
【図７Ａ】実施形態１に係る初期状態形成工程のメニスカスを模式的に示す断面図。
【図７Ｂ】実施形態１に係る引き込み工程のメニスカスを模式的に示す断面図。
【図７Ｃ】実施形態１に係る衝突工程のメニスカスを模式的に示す断面図。
【図７Ｄ】実施形態１に係る押し込み工程のメニスカスを模式的に示す断面図。
【図８】実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を説明する図。
【図９Ａ】実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの初期状態形成工程を説明する図。
【図９Ｂ】実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの離間工程を説明する図。
【図９Ｃ】実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの衝突工程を説明する図。
【図９Ｄ】実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの押し込み工程を説明する図。
【図１０Ａ】変形例２に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を説明する図。
【図１０Ｂ】変形例２に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を説明する図。
【図１１】変形例３に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を説明する図。
【図１２Ａ】変形例４に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を説明する図。
【図１２Ｂ】変形例４に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を説明する図。
【図１３】変形例１１に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
（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。
【００１８】
（液滴吐出装置の概略構成）
図１は、印刷システム１００を構成する液滴吐出制御装置としてのコンピューター１および液滴吐出装置としてのプリンター２の概略構成を説明する図である。プリンター２は、用紙、布、フィルム等の被記録媒体３に画像を印刷する。コンピューター１は、プリンター２と通信可能に接続される。そして、コンピューター１は、その画像に応じた印刷データをプリンター２に出力し、プリンター２は被記録媒体３に画像を印刷する。このコンピューター１には、アプリケーションプログラムやプリンター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。
【００１９】
プリンター２は、ヘッドユニット４と、搬送機構５と、制御部６と、第１タンク７と、第２タンク８とを有する。制御部６については、後述する。
【００２０】
ヘッドユニット４は、ヘッド制御部４０および液滴吐出ヘッド４１を有する。液滴吐出ヘッド４１は、キャリッジ９の被記録媒体３と対抗する面に設けられ、液体を被記録媒体３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。また、ヘッド制御部４０は、キャリッジ９の内部に設けられ、制御部６と電気的に接続される。なお、このヘッド制御部４０については、後述する。
【００２１】
搬送機構５は、キャリッジ移動機構５１および被記録媒体搬送機構５２を有する。キャリッジ移動機構５１は、モーター５１１を駆動させ、ヘッドユニット４を備えたキャリッジ９をキャリッジ移動方向に移動させる。キャリッジ９がキャリッジ移動方向に往復運動し、液滴吐出ヘッド４１が印刷データに基づいて液体を吐出することでプリンター２は被記録媒体３に画像を印刷する。被記録媒体搬送機構５２は、モーター５２１により被記録媒体３を搬送方向に搬送する。この搬送方向は、キャリッジ移動方向と交差する方向である。
【００２２】
第１タンク７は、流入路７１を通じて液滴吐出ヘッド４１に供給される液体を収容する。第１タンク７は、また第１ポンプ７３を有する。第１ポンプ７３は、第１タンク７内を加圧することにより、流入路７１を流れる液体を加圧する。液滴吐出ヘッド４１に供給された液体は、液滴吐出ヘッド４１内のアクチュエーター４１１を駆動させることで被記録媒体３へ吐出される（図２参照）。
【００２３】
第２タンク８は、液滴吐出ヘッド４１から被記録媒体３へ吐出されない液体を、排出路８１を通じて収容する。第２タンク８は、また第２ポンプ８２を有する。第２ポンプ８２は、第２タンク８内を減圧することにより、排出路８１を通じて液滴吐出ヘッド４１から液体を吸引する。なお、第１ポンプ７３および第２ポンプ８２のいずれか一方を省略しても構わない（図２参照）。
【００２４】
実施形態１の排出路８１は、液滴吐出ヘッド４１と接触するキャップ８３を有する。第２ポンプ８２は第２タンク８を介してキャップ８３内を減圧し、増粘した液体を液滴吐出ヘッド４１から吸引する。これにより、液滴吐出ヘッド４１は液体内の沈降成分が堆積することを抑制できる。
【００２５】
（液滴吐出装置のブロック図）
図２は、コンピューター１およびプリンター２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１の構成について簡単に説明する。コンピューター１は、出力インターフェース１１（出力ＩＦ）と、ＣＰＵ１２と、メモリー１３とを有する。
【００２６】
出力インターフェース１１は、プリンター２との間でデータの受け渡しを行う。ＣＰＵ１２は、コンピューター１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１３は、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＯＭ、磁気ディスク装置等によって構成され、ＣＰＵ１２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１３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やプリンタードライバーなどがある。そして、ＣＰＵ１２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。
【００２７】
プリンタードライバーは、画像データを印刷データに変換させるプログラムなどである。この印刷データをプリンター２へ出力する。印刷データは、プリンター２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、画素データとを有する。コマンドデータとは、プリンター２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、給紙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、排紙を指示するコマンドデータがある。また、画素データは、印刷される画像の画素に関するデータである。
【００２８】
ここで、画素とは、画像を構成する単位要素であり、この画素が２次元的に並ぶことにより画像が構成される。印刷データにおける画素データは、被記録媒体３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。
【００２９】
つぎに、プリンター２内部の制御部６の構成について簡単に説明する。制御部６は、入力インターフェース６１（入力ＩＦ）と、ＣＰＵ６２と、メモリー６３と、駆動信号生成回路６４と、搬送機構駆動回路６５と、印字タイミング生成回路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。入力インターフェース６１は、外部装置であるコンピューター１との間で、データの受け渡しを行う。ＣＰＵ６２は、プリンター２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６３は、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＯＭ、磁気ディスク装置等によって構成され、ＣＰＵ６２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、ＣＰＵ６２は、メモリー６３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。
【００３０】
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、印字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。
【００３１】
駆動信号生成回路６４は、クロック信号が入力されると駆動信号を生成する。駆動信号生成回路６４は、２種類以上の駆動信号を周期的に生成し、スイッチ回路４０１へ出力する。
【００３２】
搬送機構駆動回路６５は、モーター５１１，５２１などを介して搬送機構５の搬送量を制御する。例えば、キャリッジ移動機構５１のモーター５１１を回転させ、キャリッジ９をキャリッジ移動方向に搬送する。この時、モーター５１１に付属するリニアエンコーダー５１２は、モーター５１１の回転量からキャリッジ９の搬送量を算出し、印字タイミング生成回路６６に出力する。印字タイミング生成回路６６は搬送量に基づいて、クロック信号を生成し、ヘッド制御部４０および搬送機構駆動回路６５へ出力する。
【００３３】
第１ポンプ駆動回路６７は、第１ポンプ７３を駆動させ、第１タンク７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８２を駆動させ、第２タンク８の圧力を制御する。第２ポンプ８２は、液滴吐出ヘッド４１のクリーニング時に第２タンク８内部を減圧し、増粘したインクを液滴吐出ヘッド４１から吸引する。
【００３４】
（ヘッドの概略構成）
図３は、実施形態１に係る液滴吐出ヘッド４１の概略構成を説明する図である。液滴吐出ヘッド４１は、ノズル７４と液室７２と流入路７１と振動板４１５とアクチュエーター４１１と弾性体４１６とシール部材４１８とを有する。
【００３５】
液室７２は、流路形成基板４１４に凹部を形成し、凹部の開口は振動板４１５によって封止することで構成される空間である。液室７２は、液体を液室７２に供給するための流入路７１および液体を外部に吐出するためのノズル７４に連通する。
【００３６】
振動板４１５は、液室７２の壁面の一部を構成し、第１方向および第１方向と反対の第２方向に変位可能なピストンである。ここで、第１方向とは、液室７２の容積を縮小させるように振動板４１５が変位する方向を指し、第２方向とは、液室７２の容積を拡大させるように振動板４１５が変位する方向を指す。振動板４１５と流路形成基板４１４との隙間には、シール部材４１８が設けられる。これにより、振動板４１５と流路形成基板４１４との隙間から液体が漏れることを抑制できる。
【００３７】
アクチュエーター４１１は、その先端部４１２が振動板４１５と対抗し、後端部が固定板４１３に固定される。固定板４１３は、流路形成基板４１４に固定される。アクチュエーター４１１は、ヘッド制御部４０と電気的に接続され、スイッチ回路４０１からの駆動信号に基づいて駆動する。より詳細には、アクチュエーター４１１は、伸縮可能に構成され、振動板４１５に対して接触または離間する。この場合、アクチュエーター４１１の後端部は固定板４１３に固定されるため、アクチュエーター４１１の先端部４１２の位置が可変する。アクチュエーター４１１と振動板４１５とが接触した状態において、アクチュエーター４１１が伸張することによりアクチュエーター４１１の先端部４１２が振動板４１５を押圧することによって、振動板４１５が第１方向に変位する。また、アクチュエーター４１１が収縮することによりアクチュエーター４１１の先端部４１２が振動板４１５に対して離れる方向に変位することによって、振動板４１５が第２方向に変位する。実施形態１では、アクチュエーター４１１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。
【００３８】
弾性体４１６は、アクチュエーター４１１が振動板４１５を第１方向に変位させることによって、振動板４１５に第２方向の力を付与する。実施形態１では、振動板４１５が第１方向と垂直な方向に凸部４１７を有し、弾性体４１６である板バネは振動板４１５の凸部４１７と流路形成基板４１４との間に設けられる。
【００３９】
（ヘッド制御部４０の説明）
図４は、実施形態１に係るヘッド制御部４０の概略構成を説明するブロック図である。ヘッド制御部４０は第１シフトレジスター４０２と、第２シフトレジスター４０３と、選択信号生成回路４０４と、ラッチ回路４０５と、信号選択回路４０６とを有する。
【００４０】
ヘッド制御部４０には、クロック信号（ＣＬＫ信号）と、ラッチ信号（ＬＡＴ信号）と、チェンジ信号（ＣＨ信号）と、設定信号とが制御部６から入力される。尚、設定信号には、画素データと設定データとが含まれる。
【００４１】
クロック信号に同期して設定信号がヘッド制御部４０に入力されると、設定データが第１シフトレジスター４０２に、画素データが第２シフトレジスター４０３にそれぞれセットされる。そして、ラッチ信号のパルスに応じて、設定データが選択信号生成回路４０４に、画素データがラッチ回路４０５にそれぞれラッチされる。
【００４２】
選択信号生成回路４０４は、設定データとチェンジ信号とに基づいて、複数の選択信号を生成する。信号選択回路４０６は、ラッチ回路４０５にラッチされた画素データに応じて、選択信号生成回路４０４より入力された複数の選択信号の内１つを選択する。選択された選択信号は、スイッチ信号として信号選択回路４０６から出力される。
【００４３】
スイッチ回路４０１には駆動信号およびスイッチ信号が入力される。スイッチ信号がＨレベルのとき、スイッチ回路４０１はＯＮ状態になり、駆動信号がアクチュエーター４１１へ印加される。スイッチ信号がＬレベルのとき、スイッチ回路４０１はＯＦＦ状態になり、駆動信号はアクチュエーター４１１へ印加されない。
【００４４】
（液滴吐出制御）
図５は、駆動信号に基づくアクチュエーター４１１の先端部４１２および振動板４１５の変位を示す説明図である。具体的には、スイッチ回路４０１より入力された駆動信号に基づいて実行されるアクチュエーター４１１のタイミングチャート（実線）および、アクチュエーター４１１の駆動に伴って変位する振動板４１５のタイミングチャート（破線）の一例である。図５の横軸は、経過時間を示し、縦軸は、アクチュエーター４１１の先端部４１２および振動板４１５の変位を示す。なお、アクチュエーター４１１の先端部４１２および振動板４１５の変位は、第２方向を正とした。このタイミングチャートはノズル７４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。
【００４５】
図６Ａから図６Ｄは、液滴吐出制御に伴う液滴吐出ヘッド４１の動作を説明する図である。
【００４６】
図７Ａから図７Ｄは、液滴吐出制御に伴うノズル７４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７４の中心軸Ｃを含む面である。
【００４７】
図５に示すように制御部６は、一連の吐出制御の中で各期間ｔ０〜ｔ７の８つの工程を実行する。期間ｔ０は、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２を中間電位から初期状態へ変位させる初期状態形成工程である。期間ｔ１は、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２を初期状態に保持する初期状態保持工程である。期間ｔ２は、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２を第２方向に変位させ、メニスカスを液室７２側へ引き込む、引き込み工程である。期間ｔ３は、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２をさらに第２方向に変位させ、アクチュエーター４１１の先端部４１２と振動板４１５とを離間させる離間工程である。期間ｔ４は、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２の変位を保持する待機工程である。期間ｔ５は、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２を第１方向に変位させ、アクチュエーター４１１の先端部４１２が振動板４１５に衝突する衝突工程である。期間ｔ６は、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２をさらに第１方向に変位させ、中間電位とする押し込み工程である。なお、期間ｔ５及び期間ｔ６はのノズル７４から液体を吐出させる吐出工程に含まれる一連の動作である。期間ｔ７は、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２を中間電位で保持させ、液体が流入路７１から液室７２を介してノズル７４に供給されるリフィル工程である。
【００４８】
期間ｔ０の初期状態形成工程では、吐出制御が開始される前のノズル７４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７Ａに示すように、ノズル壁面７６とメニスカスとの境界ＭＥは、ノズル７４の開口７５に位置し、ノズル７４の中心軸ＣのメニスカスＭＣは、表面張力によりノズル７４内の液室７２側に位置する。この状態を安定状態とする。
【００４９】
期間ｔ０では、アクチュエーター４１１の先端部４１２が振動板４１５に接触し、振動板４１５を押圧する。そのため、弾性体４１６は第１方向に収縮し、振動板４１５に第２方向の力を付与する（図６Ａ）。この状態を初期状態とする。この初期状態を形成することで、アクチュエーター４１１と振動板４１５とが接着されていない液滴吐出ヘッド４１においても、以後に記載する引き込み工程を実行できる。このとき、液室７２内の圧力がメニスカス耐圧以下に維持されるようにアクチュエーター４１１の先端部４１２と振動板４１５とは変位する。期間ｔ１の初期状態保持工程では、アクチュエーター４１１の先端部４１２および振動板４１５の変位は一定に保持される。
【００５０】
期間ｔ２の引き込み工程では、振動板４１５は、弾性体４１６から第２方向の力を付与されているため、アクチュエーター４１１の先端部４１２の第２方向の変位に伴い、アクチュエーター４１１の先端部４１２に接触した状態で第２方向に変位する。これにより、液室７２の容積が拡大し、液室７２内の圧力が低下する。この引き込み工程においてノズル７４中央の液体は液室７２側に引き込まれ、ノズル壁面７６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７６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、液室７２が負圧になりノズル７４内の液体に流速が発生したとき、ノズル壁面７６上には液体が留まり、境界面の影響が小さいノズル７４中央の液体が引き込まれノズル７４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７Ｂ）。ここで、ノズル７４の径とは、ノズル中心軸Ｃを法線とする面上においてノズル中心軸Ｃを介して相対するノズル壁面７６間の距離を示す。
【００５１】
図７Ｂに示すように、ノズル壁面７６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７４内における液体の状態を、ノズル７４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７６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７４の開口７５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７４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７４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７４の開口７５側の端部を点Ａとし、液室７２側の端部を点Ｂとする。ノズル中心軸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７６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７４の開口７５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中心軸Ｃを法線とする面上においてノズル中心軸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、直径Dｐを含むノズル中心軸Ｃを法線とする面上におけるノズル７４の径の１／４〜２／３であることが好ましい。
【００５２】
期間ｔ３の離間工程では、アクチュエーター４１１の先端部４１２が振動板４１５から離間する（図６Ｂ）。これは、弾性体４１６が振動板４１５に付与する第２方向の力が復元力であることに起因する。振動板４１５の変位に伴い、弾性体４１６は第２方向に伸長し、振動板４１５に付与する第２方向の力が小さくなる。そのため、期間ｔ３における単位時間あたりの振動板４１５の変位量は、経過時間に伴い小さくなる。一方、実施形態１では単位時間あたりのアクチュエーター４１１の先端部４１２の変位量が経過時間に対して一定であるため、アクチュエーター４１１の先端部４１２は振動板４１５から離間する。このとき、メニスカスは、引き込み工程と同様に液室７２側に引き込まれる（図７Ｂ）。
【００５３】
期間ｔ４の待機工程では、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２の変位を一定に保持し、期間ｔ５では、アクチュエーター４１１の先端部４１２を第１方向に変位させる。この間、振動板４１５は、第２方向に変位する。メニスカスは、引き込み工程と同様に液室７２側に引き込まれる。
【００５４】
期間ｔ５の衝突工程では、アクチュエーター４１１の先端部４１２が第１方向に加速し、振動板４１５に衝突する（図６Ｃ）。そして、アクチュエーター４１１と振動板４１５とが衝突した際の衝撃力により、液室７２内の液体には、瞬間的に大きなエネルギーが付与され、液室７２内の圧力は急激に高まる。この圧力波は液室７２からノズル７４内の液体に伝播するため、ノズル７４の中心軸ＣのメニスカスＭＣがノズル７４の開口７５側に反転し、液柱を形成する（図７Ｃ）。ここで、液柱とは、反転したメニスカスの頂点ＭＣからメニスカスが液室７２側に凸となる極値MTまでを指す。
【００５５】
期間ｔ６の押し込み工程では、アクチュエーター４１１と振動板４１５とが衝突後、アクチュエーター４１１の先端部４１２が、振動板４１５と接触し、アクチュエーター４１１の中間電位まで振動板４１５を第１方向に押圧する（図６Ｄ）。これにより、液室７２の容積が縮小し、ノズル７４内の液体を加圧する。加圧されたノズル７４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７４中央に疑似ノズルが形成されるため、ノズル中央の流路抵抗がノズル壁面７６の流路抵抗に比べて小さいことに起因する。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７４の開口７５より吐出される（図７Ｄ）。すなわち、衝突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４１１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。
【００５６】
期間ｔ７のリフィル工程では、アクチュエーター４１１および振動板４１５の変位は一定に保持される。このとき、ノズル７４内のメニスカスはアクチュエーター４１１の先端部４１２の変位と流入路７１からの液体の供給により安定状態に戻る。
【００５７】
以上述べたように、実施形態１に係る液滴吐出ヘッド４１によれば、アクチュエーター４１１と振動板４１５とを衝突させることにより、液室７２内の液体には瞬間的に大きなエネルギーが付与され、ノズル７４の中心軸ＣのメニスカスＭＣを反転させることができる。したがって、高粘度液体を吐出する場合であっても、従来の吐出制御方法に比べてノズル７４内のメニスカスの引き込み量が大きくなることを抑制できる。これにより、液室７２内が急激に減圧されることを抑制でき、液室７２内における気泡の発生を低減できる。また、期間ｔ２〜ｔ５においてアクチュエーター４１１には先端部が変位する方向と反対方向の反力が付加されないため振動板４１５とアクチュエーター４１１が接着している場合に比べて駆動速度を速くすることができる。これにより、高粘度液体であっても駆動周波数を高めることができる。
【００５８】
（実施形態２）
（ヘッドの概略構成）
図８は、実施形態２に係る液滴吐出ヘッド４２の概略構成を説明する図である。実施形態２では、振動板４２５の構成が実施形態１と異なる。この構成の違いに伴い、実施形態２にはシール部材４１８および弾性体４１６が存在しない。なお、実施形態１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。実施形態２の振動板４２５は、流路形成基板４１４に固定され、液室７２の壁面の一部を構成する。振動板４２５は、撓み変形可能な板状部材（ダイアフラム）で形成され、アクチュエーター４１１によって第１方向の力を付与されることで、第１方向へ撓み変形し、液室７２の容積を縮小する。
【００５９】
（液滴吐出制御方法）
図９Ａから図９Ｄは、実施形態２に係る液滴吐出制御に伴う液滴吐出ヘッド４２の時間変化を説明する図である。なお、ノズル７４から液滴を吐出する一連の液滴吐出制御を示すタイミングチャートおよび、液滴吐出制御に伴うノズル７４内のメニスカスの時間変化を説明する断面図は実施形態１と同様である（図５参照）。
【００６０】
図５に示すように制御部６は、一連の吐出制御の中で各期間ｔ０〜ｔ７の８つの工程を実行する。期間ｔ０は、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２を中間電位から初期状態へ変位させる初期状態形成工程である。期間ｔ１は、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２を初期状態に保持する初期状態保持工程である。期間ｔ２は、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２を第２方向に変位させ、メニスカスを液室７２側へ引き込む、引き込み工程である。期間ｔ３は、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２をさらに第２方向に変位させ、アクチュエーター４１１の先端部４１２と振動板４２５とを離間させる離間工程である。期間ｔ４は、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２の変位を保持する待機工程である。期間ｔ５は、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２を第１方向に変位させ、アクチュエーター４１１の先端部４１２が振動板４２５に衝突する衝突工程である。期間ｔ６は、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２をさらに第１方向に変位させ、中間電位とする押し込み工程である。期間ｔ７は、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２を中間電位で保持させ、液体が流入路７１から供給されるリフィル工程である。なお、振動板４２５の変位とは、撓み変形した振動板４２５の第２方向の変位量の最大値を指す。
【００６１】
期間ｔ０では、アクチュエーター４１１の先端部４１２が振動板４２５に接触し、振動板４２５を押圧する。そのため振動板４２５は第１方向に撓み変形し、第２方向の復元力を有する（図９Ａ）。この状態を初期状態とする。この初期状態を形成することで、アクチュエーター４１１と振動板４２５とが接着されていない液滴吐出ヘッド４２においても、以後に記載する引き込み工程を実行できる。このとき、液室７２内の圧力がメニスカス耐圧以下に維持されるようにアクチュエーター４１１の先端部４１２と振動板４２５とは変位する。期間ｔ１では、アクチュエーター４１１および振動板４２５の変位は一定に保持される。
【００６２】
期間ｔ２において振動板４２５は、第２方向の復元力を有するため、アクチュエーター４１１の先端部４１２の第２方向の変位に伴い、アクチュエーター４１１の先端部４１２に接触した状態で第２方向に変位する。これにより、液室７２の容積が拡大し、液室７２内の圧力が低下する。このとき、ノズル７４の中心軸ＣのメニスカスＭＣは初期状態に比べて液室７２側に引き込まれ、ノズル壁面７６の液体は所定の厚みを残してその場に留まる。
【００６３】
期間ｔ３では、アクチュエーター４１１の先端部４１２が振動板４２５から離間する（図９Ｂ）。これは、振動板４２５が第２方向の復元力を有することに起因する。振動板４２５の第２方向の変位に伴い、振動板４２５の復元力は小さくなる。その後、振動板４２５は撓みが０の状態を経て、第１方向に撓み変形した反動により第２方向に撓み変形する。このとき、振動板４２５が第１方向の復元力を有する。そのため、期間ｔ３における単位時間あたりの振動板４２５の変位量は、経過時間に伴い小さくなる。一方、実施形態１では単位時間あたりのアクチュエーター４１１の先端部４１２の変位量が経過時間に対して一定であるため、アクチュエーター４１１の先端部４１２は振動板４２５から離間する。このとき、メニスカスは、引き込み工程と同様に液室７２側に引き込まれる（図７Ｂ）。
【００６４】
期間ｔ４では、制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２の変位を一定に保持し、期間ｔ５では、アクチュエーター４１１の先端部４１２を第１方向に変位させる。この間、振動板４２５は、第２方向に変位する。メニスカスは、引き込み工程と同様に液室７２側に引き込まれる。
【００６５】
期間ｔ５では、アクチュエーター４１１の先端部４１２が第１方向に加速し、振動板４２５に衝突する（図９Ｃ）。そして、アクチュエーター４１１と振動板４２５とが衝突した際の衝撃力により、液室７２内の液体には、瞬間的に大きなエネルギーが付与され、液室７２内の圧力は急激に高まる。この圧力波は液室７２からノズル７４内の液体に伝播するため、ノズル７４の中心軸ＣのメニスカスＭＣがノズル７４の開口７５側に反転し、液柱を形成する（図７Ｃ）。
【００６６】
期間ｔ６では、アクチュエーター４１１と振動板４２５とが衝突後、アクチュエーター４１１の先端部４１２が、振動板４２５と接触し、中間電位まで振動板４２５を第１方向に押圧する（図９Ｄ）。これにより、液室７２の容積が縮小し、ノズル７４内の液体を加圧する。加圧されたノズル７４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、ノズル中央に疑似ノズルが形成されるため、ノズル中央の流路抵抗がノズル壁面７６の流路抵抗に比べて小さいことに起因する。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７４の開口７５より吐出される（図７Ｄ）。
【００６７】
期間ｔ７では、アクチュエーター４１１の先端部４１２および振動板４２５の変位は一定に保持される。このとき、ノズル７４内のメニスカスはアクチュエーター４１１の先端部４１２の変位と流入路７１からの供給により図７Ａの状態に戻る。
【００６８】
以上述べたように、実施形態２に係る液滴吐出ヘッド４２によれば、アクチュエーター４１１と振動板４２５とを衝突させることにより、液室７２内の液体には瞬間的に大きなエネルギーが付与され、ノズル７４の中心軸ＣのメニスカスＭＣを反転させることができる。したがって、従来の吐出制御方法に比べてノズル７４内のメニスカスの引き込み量が大きくなることを抑制できる。これにより、液室７２内が急激に減圧されることを抑制でき、液室７２内における気泡の発生を低減できる。
【００６９】
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。
【００７０】
（変形例１）
上記実施形態１では、図３のように、弾性体４１６は板バネであるとして説明したが、シリコンやゴムで構成されたオーリングであっても構わない。この際、振動板４１５の凸部４１７と弾性体４１６との接触領域は、アクチュエーター４１１側から見て流路形成基板４１４の凹部の開口を囲うことが好ましい。
これにより、弾性体４１６がシール部材４１８の役割を果たすため、シール部材４１８が不要となり、液滴吐出ヘッド４１の構成を簡素化できる。
【００７１】
（変形例２）
図１０Ａおよび図１０Ｂは、変形例２に係る液滴吐出ヘッド４４の概略構成を説明する図である。なお、図１０Ｂは、図１０Ａから制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２を第１方向に変位させた状態を示す。
【００７２】
上記変形例１では、振動板４１５と流路形成基板４１４との隙間からの液漏れを防ぐ弾性体４１６（オーリング）は、振動板４１５の凸部４１７と流路形成基板４１４との間に設けられる。これに対して、変形例２の弾性体４４６は、流路形成基板４１４の凹部内に設けられ、液室７２の壁面の一部を構成しても構わない。図１０Ｂに示すように制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２を第１方向に変位させた場合、弾性体４４６は第１方向に圧縮され、液室７２内側に変位する。
【００７３】
これにより、アクチュエーター４１１を駆動させ、液室７２内の圧力を低下させる際に、液室７２は第２方向に容積を拡大されるだけでなく、第２方向と垂直な第３方向にも容積を拡大することができるため、液室７２の容積を変更することなくの容積変化量を大きくできる。これにより、液滴吐出ヘッドの小型化・高密度化が可能となる。また、振動板４１５からノズル７４に至る間の液体の容積が小さくできるため、液体自身が圧縮されることによる圧力損失を低減でき、アクチュエーター４１１から付与された圧力の圧力伝達効率および液室の圧力変化に対するメニスカスの追従性が向上できる。
【００７４】
（変形例３）
図１１は、変形例３に係る液滴吐出ヘッド４５の概略構成を説明する図である。上記実施形態１では、アクチュエーター４１１と振動板４１５は直接接触する構成とした。これに対して、変形例３のアクチュエーター４１１は、突起部４５２を介して振動板４１５と接触しても構わない。突起部４５２は、曲面を有した半球体である。突起部４５２は、例えば、セラミックで形成される。なお、この際、アクチュエーター４１１の先端部４１２は、突起部４５２を指す。これにより、アクチュエーター４１１の先端部４１２と振動板４１５との接触領域がずれることを抑制でき、吐出再現性を向上できる。
【００７５】
（変形例４）
図１２Ａおよび図１２Ｂは、変形例４に係る液滴吐出ヘッド４６の概略構成を説明する図である。なお、図１２Ｂは、図１２Ａから制御部６がアクチュエーター４１１の先端部４１２を第１方向に変位させた状態を示す。上記実施形態２では、振動板４１５の厚みは一定の構成としたが、変形例４の振動板４６５は、液室７２と反対側の面にアクチュエーター４１１と接触する膜厚部４６６を有しても構わない。膜厚部４６６の厚みは、液室７２の壁面を形成する振動板４６５の膜厚部４６６以外の部分の厚みに比べて厚い。これにより、アクチュエーター４１１の先端部４１２と振動板４６５との接触領域がずれることを抑制でき、吐出再現性を向上できる。
【００７６】
（変形例５）
上記実施形態の液滴吐出ヘッドは、流入路７１およびノズル７４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。流出路の一方の開口は、液室７２またはノズル７４に連通される。また、流出路の他方の開口は、第１タンク７または第２タンク８へ連通する。
これにより、液室７２内またはノズル７４内の液体の増粘による吐出不良や、ノズル７４の開口７５から混入した気泡による吐出不良を抑制できる。
【００７７】
（変形例６）
上記実施形態の液滴吐出ヘッドは、ノズル７４と、液室７２と、振動板４１５と、前記アクチュエーター４１１とを複数組備えても構わない。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。
【００７８】
（変形例７）
上記実施形態のアクチュエーター４１１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。
【００７９】
（変形例８）
上記実施形態の液滴吐出ヘッドにおいて、液滴吐出ヘッド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、期間ｔ６において、制御部６はアクチュエーター４１１の先端部４１２をさらに第１方向に変位させ、２回目以降の吐出動作における期間ｔ０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、印刷速度を速くできる。
【００８０】
（変形例９）
上記実施形態の液滴吐出ヘッドにおいて、初期状態におけるアクチュエーター４１１の先端部４１２の変位を中間電位としても構わない。この場合、一連の吐出動作における期間ｔ０は省略される。また、プリンター２の起動からアクチュエーター４１１に駆動信号が入力されるまでの期間に、制御部６が、一連の吐出動作における期間ｔ０を実行しても構わない。これにより、印刷データがプリンター２に入力されてから液滴を吐出するまでの時間を短縮できる。
【００８１】
（変形例１０）
上記実施形態１に係る搬送機構５は、被記録媒体搬送機構５２および、キャリッジ移動機構５１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４１がラインヘッドである場合はキャリッジ移動機構５１が省略されても構わない。
【００８２】
（変形例１１）
図１３は、変形例１１に係る液滴吐出ヘッド４７の概略構成を説明する図である。変形例１１では、固定板４１３に固定された拘束部４７９を備えている点で上記実施例１と異なる。拘束部４７９は、例えば、金属製のブロック材である。拘束部４７９は、振動板４１５の第２方向の変位を制限する。すなわち、振動板４１５が第２方向に変位する上限値を規定することができる。したがって、引き込み工程における液室７２の圧力変化および、ノズル７４の中心軸ＣのメニスカスＭＣの引き込み量の再現性が向上する。これにより、アクチュエーター４１１の先端部４１２と振動板４６５との衝突位置を一定に保つことができるため、吐出再現性を向上できる。なお、変形例１１の拘束部４７９は、上記実施形態２に適用する場合でも同様の効果が得られる。
【００８３】
以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。
【００８４】
液滴吐出ヘッドは、液体を液滴として吐出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、液体を吐出するノズルと、ノズルに連通する液室と、液室に液体を供給する流入路と、液室の壁面の一部を構成する振動板と、振動板を介して液室に圧力を付与する伸縮可能なアクチュエーターと、を備え、液室の容積が縮小するように振動板が変位する方向を第１方向、液室の容積が拡大するように振動板が変位する方向を第２方向としたとき、アクチュエーターの先端部が振動板と接触し、アクチュエーターが第１方向へ振動板を押圧する初期状態において、制御部からの駆動信号に基づいて、アクチュエーターの先端部が振動板に接触している状態で振動板を第２方向に変位させることにより、初期状態のノズル内のメニスカスに比べてノズル内のメニスカスを液室側に引き込み、次いで、アクチュエーターの先端部が振動板から離間し、振動板をさらに第２方向に変位させ、次いで、アクチュエーターの先端部が振動板に衝突することで、振動板を第１方向に変位させ、ノズルから液体を吐出させることを特徴とする。
【００８５】
この構成によれば、アクチュエーターを振動板に衝突させることで液室内の液体に大きなエネルギーを付与できるため、ノズル内のメニスカスの引き込み量が大きくなることを抑制できる。これにより、液室内が急激に減圧されることを抑制でき、液室内における気泡の発生を低減できる。
従って、気泡の発生を抑制し、高粘度液体を安定的に吐出可能な液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【００８６】
上記の液滴吐出ヘッドは、振動板に第２方向の力を付与する弾性体を有することが好ましい。
【００８７】
振動板自身の撓み変形によって液室内の容積を変化させる振動板が液室の容積変化量を増加させる場合、振動板の変位量が振動板の破壊強度を超えないように液室の壁面を形成する振動板の面積を大きくする必要がある。すなわち、液室の容積を大きくする必要がある。対してこの構成によれば、液室の容積変化量は弾性体の変位量に起因するため、液室の壁面を形成する振動板の面積を大きくすることなく液室の容積変化量を変更でき、設計の自由度を高めることができる。
【００８８】
上記の液滴吐出ヘッドの弾性体は、液室の壁面の一部を構成することが好ましい。
【００８９】
この構成によれば、アクチュエーターを駆動させ、液室内の圧力を低下させる際に、液室は第２方向に容積を拡大されるだけでなく、第２方向と垂直な第３方向にも容積を拡大することができるため、液室の容積を変更することなくの容積変化量を大きくできる。これにより、液滴吐出ヘッドの小型化・高密度化が可能となる。また、振動板からノズルに至る間の液体の容積が小さくできるため、液体自身が圧縮されることによる圧力損失を低減でき、アクチュエーターから付与された圧力の圧力伝達効率および液室の圧力変化に対するメニスカスの追従性が向上できる。
【００９０】
上記の液滴吐出ヘッドの振動板は、ダイアフラムであることが好ましい。
【００９１】
この構成によれば、シール部材および弾性体を必要としないため構成を簡素化できる。
【００９２】
上記の液滴吐出ヘッドの振動板は液室と反対側の面にアクチュエーターと接触する膜厚部を有することが好ましい。
【００９３】
この構成によれば、振動板とアクチュエーターとの接触する領域が変形しにくくなることで、振動板の撓み量に応じてアクチュエーターと振動板との接触領域がずれることを抑制でき、吐出再現性を向上できる。
【００９４】
上記の液滴吐出ヘッドは、ノズル内のメニスカスが初期状態に比べて液室側に引き込まれたとき、疑似ノズルの直径がノズルの径の１／４以上２／３以下であることが好ましい。
【００９５】
この構成によれば、引き込まれたメニスカスとノズル壁面との間に液室内の液体が流入することを抑制でき、アクチュエーターから液室内の液体に付与されたエネルギーがノズル中央に集中し、効率的にノズルの中心軸のメニスカスを反転できる。
【００９６】
上記の液滴吐出ヘッドは、液室内ないしノズル内の液体がノズルの開口を介さず排出される流出路を有することが好ましい。
【００９７】
この構成によれば、液室内または、ノズル内の液体の増粘による吐出不良や、ノズルの開口から混入した気泡による吐出不良を抑制できる。
【００９８】
液滴吐出装置の液滴吐出制御方法は、液体を吐出するノズルと、ノズルに連通する液室と、液室に液体を供給する流入路と、液室の壁面の一部を構成する振動板と、振動板を介して液室に圧力を付与する伸縮可能なアクチュエーターと、を有する液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドに流入路を介して液体を供給する第１タンクと、液滴吐出ヘッドと被記録媒体とを相対移動させる搬送機構と、液滴吐出ヘッドおよび搬送機構を制御する制御部と、を備える液滴吐出装置の液滴吐出制御方法であって、制御部は、液室の容積が縮小するように振動板が変位する方向を第１方向、液室の容積が拡大するように振動板が変位する方向を第２方向としたとき、アクチュエーターの先端部が振動板と接触し、アクチュエーターが第１方向へ振動板を押圧する初期状態形成工程と、アクチュエーターの先端部が振動板と接触している状態で振動板を第２方向に変位させることにより、初期状態形成工程のノズル内のメニスカスに比べてノズル内のメニスカスを液室側に引き込む引き込み工程と、アクチュエーターの先端部を振動板から離間させて、振動板をさらに第２方向に変位させる離間工程と、次いで、アクチュエーターの先端部を振動板に衝突させることで、振動板を第１方向に変位させ、ノズルから液体を吐出させる吐出工程と、を実行することを特徴とする。
【００９９】
この構成によれば、アクチュエーターを振動板に衝突させることで液室内の液体に大きなエネルギーを付与することができるため、ノズル内のメニスカスの引き込み量が大きくなることを抑制できる。したがって、これにより、液室内が急激に減圧されることを抑制でき、液室内における気泡の発生を低減できる。
従って、気泡の発生を抑制し、高粘度液体を安定的に吐出可能な液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【０１００】
上記の液滴吐出装置の液滴吐出制御方法は、吐出工程において、制御部は、アクチュエーターと振動板とを衝突させた後に、アクチュエーターと振動板とが接触した状態で、振動板をさらに第１方向に変位させ、液体を吐出することが好ましい。
【０１０１】
この構成によれば、アクチュエーターがさらに液室内の液体にエネルギーを付与することで、メニスカスが反転して形成された液柱が加速し液滴吐出速度を早くできる。
【０１０２】
液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドに流入路を介して液体を供給する第１タンクと、液滴吐出ヘッドと被記録媒体とを相対移動させる搬送機構と、液滴吐出ヘッドおよび搬送機構を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０１０３】
この構成によれば、アクチュエーターを振動板に衝突させることで液室内の液体に大きなエネルギーを付与することができるため、ノズル内のメニスカスの引き込み量が大きくなることを抑制できる。したがって、これにより、液室内が急激に減圧されることを抑制でき、液室内における気泡の発生を低減できる。
従って、気泡の発生を抑制し、高粘度液体を安定的に吐出可能な液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１…コンピューター、２…液滴吐出装置、３…被記録媒体、４…ヘッドユニット、５…搬送機構、６…制御部、７…第１タンク、８…第２タンク、９…キャリッジ、１１…出力インターフェース、１２…ＣＰＵ、１３…メモリー、４０…ヘッド制御部、４１，４２，４４，４５，４６，４７…液滴吐出ヘッド、５１…キャリッジ移動機構、５２…被記録媒体搬送機構、６１…入力インターフェース、６２…ＣＰＵ、６３…メモリー、６４…駆動信号生成回路、６５…搬送機構駆動回路、６６…印字タイミング生成回路、６７…第１ポンプ駆動回路、６８…第２ポンプ駆動回路、７１…流入路、７２…液室、７３…第１ポンプ、７４…ノズル、７５…ノズルの開口、８１…排出路、８２…第２ポンプ、１００…印刷システム、４０１…スイッチ回路、４０２…第１シフトレジスター、４０３…第２シフトレジスター、４０４…選択信号生成回路、４０５…ラッチ回路、４０６…信号選択回路、４１１…アクチュエーター、４１２…アクチュエーターの先端部、４１３…固定板、４１４…流路形成基板、４１５，４２５…振動板、４１６，４４６…弾性体、４１７…凸部、４１８…シール部材、４５２…突起部、４６６…膜厚部、４７９…拘束部、５１１，５２１…モーター、５１２…リニアエンコーダー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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