(57)【要約】      （修正有）【課題】吐出効率の低下を防止する、循環用の液体排出流路を有する液体吐出ユニットを提供する。【解決手段】液体を吐出する複数のノズル４と、ノズル４に通じる複数の個別液室６と、ノズル４と個別液室６とを通じるノズル連通路５と、ノズル連通路５を介して個別液室６に通じる複数の液体排出流路４１とを備え、液体排出流路４１は隣り合う個別液室６の間の隔壁部６０に配置された流路部分を含み、液体排出流路４１の流路部分の少なくとも一部を変形させる圧電素子１２Ｂを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する複数のノズルと、
前記ノズルに通じる複数の個別液室と、
前記個別液室に通じる複数の液体排出流路と、を備え、
前記液体排出流路は隣り合う前記個別液室の間の隔壁部に配置された流路部分を含み、
前記液体排出流路の流路部分の少なくとも一部を変形させる手段を備えている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記ノズルと前記個別液室とを通じるノズル連通路を有し、
前記液体排出流路は、前記ノズル連通路を介して前記個別液室に通じる
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記変形させる手段は、前記隔壁部に連結された電気機械変換素子である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記液体排出流路の流路部分は変形可能な壁面を有し、
前記変形させる手段は、前記壁面に連結された電気機械変換素子である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記個別液室を加圧する電気機械変換素子を有し、
前記壁面に連結された電気機械変換素子と前記個別液室を加圧する電気機械変換素子とは隣り合って配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを含むことを特徴とする液体吐出ユニット。
【請求項７】
前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくともいずれか一つと前記液体吐出ヘッドとを一体化した
ことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ユニット。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項６若しくは７に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。
【請求項９】
前記変形させる手段を駆動制御する手段を備え、
前記駆動制御する手段は、前記ノズルから液体を吐出させるときに、前記変形させる手段により前記液体排出流路の流路部分を変形させて、前記液体排出流路の流路部分の流体抵抗を大きくする
ことを特徴とする請求項８に記載の液体を吐出する装置。
【請求項１０】
前記変形させる手段を駆動制御する手段を備え、
前記駆動制御する手段は、前記ノズルから液体を吐出させるときに、前記変形させる手段により前記液体排出流路の流路部分を１回以上変形させて、前記液体排出流路の入口側に向かう圧力波を生じさせる
ことを特徴とする請求項９に記載の液体を吐出する装置。
【請求項１１】
複数の前記変形させる手段を個別に駆動する
ことを特徴とする請求項９ないし１０のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
【請求項１２】
前記ノズルからの液体の吐出動作の有無によらず、前記液体排出流路に液体が流れる
ことを特徴とする請求項８ないし１１のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）として、個別液室に供給された液体の内の吐出されなかった液体を液体排出流路から循環共通液室に戻して循環させることで、個別液室内に混入した気泡の排出性の向上及び液体の特性変化の抑制を図る循環型ヘッドが知られている。
【０００３】
例えば、インク導入口からインクが供給されるインク供給流路と、インク排出口にインクを排出するインク排出流路と、インク供給流路とインク排出流路とを連通し、インクを吐出するノズルを有するインク室と、インク室の振動板を変位させ、インク室内のインクに圧力を加える圧電アクチュエータとを備えるものが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５０４５８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている構成にあっては、インク室にインク排出流路が臨んでおり、インク室内のインクを加圧してインクを吐出させるとき、圧力の一部がインク排出流路に逃げてしまい、吐出効率が低下するという課題がある。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、吐出効率の低下を防止しながら液体を循環できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液体を吐出する複数のノズルと、
前記ノズルに通じる複数の個別液室と、
前記ノズルと前記個別液室とを通じるノズル連通路と、
前記ノズル連通路を介して前記個別液室に通じる複数の液体排出流路と、を備え、
前記液体排出流路は隣り合う前記個別液室の間の隔壁部に配置された流路部分を含み、
前記液体排出流路の流路部分の少なくとも一部を変形させる手段を備えている
構成とした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、吐出効率の低下を防止しながら液体を循環できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図である。
【図２】同じく図３のＢ−Ｂ断面に相当するノズル配列方向に沿う方向（液室短手方向）の断面説明図である。
【図３】同じく図１の流路板を振動板側から見た平面説明図である。
【図４】同実施形態における液体排出流路の流量制御による作用説明に供するノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図５】液体排出流路の流量制御を行った場合と行わない場合の液体吐出用駆動波形の駆動電圧と吐出速度の関係の一例の説明に供する説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図である。
【図７】同じく図８のＣ−Ｃ断面に相当するノズル配列方向に沿う方向（液室短手方向）の断面説明図である。
【図８】同じく図６の流路板を振動板側から見た平面説明図である。
【図９】同実施形態における液体排出流路の流量制御の作用説明に供するノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図１０】液体排出流路の流量制御を行った場合と行わない場合の液体吐出用駆動波形の駆動電圧と吐出速度の関係の一例の説明に供する説明図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図である。
【図１２】各実施形態に係る液体吐出ヘッドを駆動制御するヘッド駆動制御装置の第１例の説明に供するブロック説明図である。
【図１３】同第１例の駆動波形及び流量制御波形の一例を説明する説明図である。
【図１４】各実施形態に係る液体吐出ヘッドを駆動制御するヘッド駆動制御装置の第２例の説明に供するブロック説明図である。
【図１５】同第２例の駆動波形及び流量制御波形の一例を説明する説明図である。
【図１６】各実施形態に係る液体吐出ヘッドを駆動制御するヘッド駆動制御装置の第３例の説明に供するブロック説明図である。
【図１７】本発明の第４実施形態の説明に供するノズル配列方向に沿う方向（液室短手方向）の断面説明図である。
【図１８】本発明の第５実施形態の説明に供するノズル配列方向に沿う方向の断面説明図である。
【図１９】本発明に係る液体を吐出する装置の一例の要部平面説明図である。
【図２０】同装置の要部側面説明図である。
【図２１】本発明に係る液体吐出ユニットの他の例の要部平面説明図である。
【図２２】本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例の正面説明図である。
【図２３】本発明に係る液体を吐出する装置の一例の概略説明図である。
【図２４】同装置のヘッドユニットの平面説明図である。
【図２５】同装置における液体循環システムの一例の説明に供するブロック説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１ないし図３を参照して説明する。図１は同液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図、図２は同じく図３のＢ−Ｂ断面に相当するノズル配列方向に沿う方向（液室短手方向）の断面説明図、図３は同じく図１の流路板を振動板側から見た平面説明図である。
【００１１】
この液体吐出ヘッドは、ノズル板１と、流路板２と、壁面部材としての振動板３とを積層接合している。そして、振動板３を変位させる圧電アクチュエータ１１と、共通液室部材としてのフレーム部材２０を備えている。
【００１２】
ノズル板１は、液体を吐出する複数のノズル４を有している。ここでは、複数のノズル４を配列したノズル列を二列有しているが、一列のノズル列に含まれるノズル４のみを図示している。
【００１３】
流路板２は、ノズル４にノズル連通路５を介して通じる個別液室６、個別液室６に通じる流体抵抗部７、流体抵抗部７に通じる液導入部８となる貫通穴や溝部を形成している。ノズル連通路５は、ノズル４と個別液室６にそれぞれ連なって通じる流路である。また、流体抵抗部７及び液導入部８が液体供給流路を構成している。
【００１４】
振動板３は、流路板２の個別液室６の壁面を形成する変形可能な振動領域３０を有する。
【００１５】
そして、この振動板３の個別液室６とは反対側に、振動板３を変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１１を配置している。
【００１６】
この圧電アクチュエータ１１は、ノズル配列方向に沿って所定の間隔で配置された所要数の柱状の電気機械変換素子である圧電素子（圧電柱）１２Ａ、１２Ｂを有し、圧電素子１２Ａは振動領域３０に接合されている。
【００１７】
フレーム部材２０は、ヘッドタンクや液体カートリッジから液体が供給される共通液室１０が形成されている。
【００１８】
また、流路板２には、個別液室６と反対側であるノズル板１側に、ノズル連通路５に通じる循環流路を構成する液体排出流路４１が設けられ、液体排出流路４１は流路板２を貫通する通路４４及び振動板３の開口４６を介してフレーム部材２０に形成された循環共通液室４５に通じている。
【００１９】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子１２Ａに与える電圧を基準電位から下げることによって圧電素子１２Ａが収縮し、振動板３の振動領域３０が引かれて個別液室６の容積が膨張することで、個別液室６内に液体が流入する。
【００２０】
その後、圧電素子１２Ａに印加する電圧を上げて圧電素子１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板３をノズル４に向かう方向に変形させて個別液室６の容積を収縮させることにより、個別液室６内の液体が加圧され、ノズル４から液体が吐出される。
【００２１】
そして、圧電素子１２Ａに与える電圧を基準電位に戻すことによって振動板３の振動領域３０が初期位置に復元し、個別液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０から個別液室６内に液体が充填される。そこで、ノズル４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の吐出のための動作に移行する。
【００２２】
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。
【００２３】
また、このヘッドを使用する場合には、ノズル４からの液体の吐出動作の有無によらず、液体排出流路４１に液体が流れるように常時液体が循環される。
【００２４】
そして、本実施形態においては、流路板２のノズル板１側に設けられた液体排出流路４１は、図２及び図３に示すように、隣り合う個別液室６の間の隔壁部６０に配置されている流路部分４１ａを含んでいる。
【００２５】
一方、圧電アクチュエータ１１の圧電素子１２Ｂは、隣り合う個別液室６の間の隔壁部６０に対応する位置で振動板３に接合されて隔壁部６０に連結されている。
【００２６】
したがって、圧電素子１２Ｂを駆動することによって隔壁部６０を変形させることができる。つまり、電気機械変換素子である圧電素子１２Ｂは、液体排出流路４１の流路部分４１ａを変形させる手段を構成している。この圧電素子１２Ｂと個別液室６を加圧する電気機械変換素子である圧電素子１２Ａとは隣り合って配置されていることになる。
【００２７】
次に、本実施形態における液体排出流路の流量制御作用について図４も参照して説明する。図４は同作用説明に供するノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【００２８】
圧電素子１２Ｂを駆動して液体排出流路４１の流量を制御するには、（１）液体排出流路４１の流路部分４１ａの開口断面積（液体の流れの方向と直交する方向の断面積）を小さくして流体抵抗を増加（大きく）する駆動制御を行う方法がある。また、（２）液体排出流路４１の流路部分４１ａを１回以上変形させて入口側に向かう圧力波を生じさせる駆動制御を行う方法がある。
【００２９】
（１）の方法について
圧電素子１２Ｂを伸長駆動することによって、図４に示すように、隔壁部６０がノズル板１側に押されて変形して、液体排出流路４１の流路部分４１ａの開口断面積が小さくなり、流路部分４１ａの流体抵抗が大きくなる（増加する）。
【００３０】
そこで、圧電素子１２Ａを駆動してノズル４から液体を吐出するとき、圧電素子１２Ｂを伸長駆動して液体排出流路４１の流路部分４１ａの流体抵抗を増加することで、ノズル連通路５から液体排出流路４１に液体が逃げにくくなる。
【００３１】
これにより、圧電素子１２Ａによる圧力が効率的に液体吐出に使用されることになり、吐出効率が低下することが抑制される。
【００３２】
（２）について
圧電素子１２Ｂを伸縮駆動することによって隔壁部６０が変形を繰り返し、液体排出流路４１の流路部分４１ａの壁面が振動することによって、流路部分４１ａの液体に対して振動が付与され、流路部分４１ａから液体排出流路４１の入口側（本実施形態ではノズル連通路）に向かう圧力波が発生する。なお、入口側に向かう圧力波の発生は、液体排出流路４１の流路部分４１ａを１回以上変形させればよい。
【００３３】
このとき、圧電素子１２Ｂの駆動タイミングを制御することで、個別液室６の液体が加圧されるときに流路部分４１ａから液体排出流路４１の入口側に向かう圧力波を発生させることができる。この圧力波によってノズル連通路５から液体排出流路４１に液体が逃げにくくなる。
【００３４】
これにより、圧電素子１２Ａによる圧力が効率的に液体吐出に使用されることになり、吐出効率が低下することが抑制される。
【００３５】
一方、ノズル４から液体を吐出させないときには、圧電素子１２Ｂを非駆動にして液体排出流路４１の流路部分４１ａの流体抵抗を増加させない状態にし、あるいは、液体排出流路４１の流路部分４１ａで圧力波を発生させない。
【００３６】
これにより、液体排出流路４１を通じて循環共通液室４５にスムーズに液体を排出して循環させることができ、ノズル４における増粘などの液体の粘性変化を抑制し、また、気泡を排出することができる。
【００３７】
ここで、液体排出流路の流量制御を行った場合と行わない場合の液体吐出用駆動波形の駆動電圧と吐出速度の関係の一例について図５を参照して説明する。図５は同説明に供する説明図である。
【００３８】
圧電素子１２Ａに吐出用駆動波形を与えて液体を吐出させるとき、（ａ）圧電素子１２Ｂを駆動しない（非駆動）、（ｂ）圧電素子１２Ｂを伸長駆動して流体抵抗を増加したとき（流体抵抗）、（ｃ）圧電素子１２Ｂを伸縮駆動して圧力波を発生させたとき（圧力波）について、吐出用駆動波形の駆動電圧を変化させて液体吐出速度を測定した。この結果を図５に示している。
【００３９】
この図５から分かるように、圧電素子１２Ｂを駆動して流体抵抗を増加させ、あるいは、圧力波を発生させたときには、圧電素子１２Ｂを駆動しない場合、つまり、液体排出流路の流路部分を変形させる手段を持たない場合に比べて、吐出速度が高くなり、吐出効率が向上する。
【００４０】
また、圧電素子１２Ｂを駆動して流体抵抗を増加させる場合よりも、圧力波を発生させる方が、吐出速度が速くなり、より吐出効率が向上する。
【００４１】
次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図６ないし図８を参照して説明する。図６は同液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図、図７は同じく図８のＣ−Ｃ断面に相当するノズル配列方向に沿う方向（液室短手方向）の断面説明図、図８は同じく図６の流路板を振動板側から見た平面説明図である。
【００４２】
本実施形態では、流路板２のノズル板１側でノズル連通路５に開口する液体排出流路４１は、流路板２の厚み方向の流路部分４１ｂを介して振動板３側の至り、隔壁部６０の振動板３側に設けられた流路部分４１ａを介して通路４４に通じている。
【００４３】
ここで、液体排出流路４１の流路部分４１ａは、振動板３で変形可能な壁面３３が形成されている。
【００４４】
そして、隣り合う個別液室６の間に隔壁部６０に対応する圧電素子１２Ｂは、流路部分４１ａの変形可能な壁面３３に接合されて連結されている。
【００４５】
したがって、圧電素子１２Ｂを駆動することによって液体排出流路４１の流路部分４１ａの壁面３３を変形させることができる。つまり、電気機械変換素子である圧電素子１２Ｂは、液体排出流路４１の流路部分４１ａを変形させる手段を構成している。
【００４６】
次に、本実施形態における液体排出流路の流量制御作用について図９も参照して説明する。図９は同作用説明に供するノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【００４７】
本実施形態においても、前記第１実施形態と同様に、圧電素子１２Ｂを駆動して液体排出流路４１の流量を制御するには、（１）液体排出流路４１の流路部分４１ａの流体抵抗を増加する駆動制御を行う方法がある。また、（２）液体排出流路４１の流路部分４１ａの壁面３３を振動させて入口側に向かう圧力波を生じさせる駆動制御を行う方法がある。
【００４８】
（１）の方法について
圧電素子１２Ｂを伸長駆動することによって、図９に示すように、壁面３３が流路部分４１ａ側に押し込まれる方向に変形して、液体排出流路４１の流路部分４１ａの開口断面積が小さくなり、流路部分４１ａの流体抵抗が大きくなる（増加する）。
【００４９】
そこで、圧電素子１２Ａを駆動してノズル４から液体を吐出するとき、圧電素子１２Ｂを伸長駆動して液体排出流路４１の流路部分４１ａの流体抵抗を増加することで、ノズル連通路５から液体排出流路４１に液体が逃げにくくなる。
【００５０】
これにより、圧電素子１２Ａによる圧力が効率的に液体吐出に使用されることになり、吐出効率が低下することが抑制される。
【００５１】
（２）について
圧電素子１２Ｂを伸縮駆動することによって、流路部分４１ａの壁面３３が変形を繰り返して振動することによって、流路部分４１ａの液体に対して振動が付与され、流路部分４１ａから液体排出流路４１の入口側（本実施形態ではノズル連通路）に向かう圧力波が発生する。
【００５２】
このとき、圧電素子１２Ｂの駆動タイミングを制御することで、個別液室６の液体が加圧されるときに流路部分４１ａから液体排出流路４１の入口側に向かう圧力波を発生させることができる。この圧力波によってノズル連通路５から液体排出流路４１に液体が逃げにくくなる。
【００５３】
これにより、圧電素子１２Ａによる圧力が効率的に液体吐出に使用されることになり、吐出効率が低下することが抑制される。
【００５４】
一方、ノズル４から液体を吐出させないときには、圧電素子１２Ｂを非駆動にして液体排出流路４１の流路部分４１ａの流体抵抗を増加させない状態にし、あるいは、液体排出流路４１の流路部分４１ａで圧力波を発生させない。
【００５５】
これにより、液体排出流路４１を通じて循環共通液室４５にスムーズに液体を排出して循環させることができ、ノズル４における増粘などの液体の粘性変化を抑制し、また、気泡を排出することができる。
【００５６】
ここで、液体排出流路の流量制御を行った場合と行わない場合の液体吐出用駆動波形の駆動電圧と吐出速度の関係の一例について図１０を参照して説明する。図１０は同説明に供する説明図である。
【００５７】
圧電素子１２Ａに吐出用駆動波形を与えて液体を吐出させるとき、（ａ）圧電素子１２Ｂを駆動しない（非駆動）、（ｂ）圧電素子１２Ｂを伸長駆動して流体抵抗を増加したとき（流体抵抗）、（ｃ）圧電素子１２Ｂを伸縮駆動して圧力波を発生させたとき（圧力波）について、吐出用駆動波形の駆動電圧を変化させて液体吐出速度を測定した。この結果を図１０に示している。
【００５８】
この図１０から分かるように、圧電素子１２Ｂを駆動して流体抵抗を増加させ、あるいは、圧力波を発生させたときには、圧電素子１２Ｂを駆動しない場合、つまり、液体排出流路の流路部分を変形させる手段を持たない場合に比べて、吐出速度が高くなり、吐出効率が向上する。
【００５９】
また、圧電素子１２Ｂを駆動して流体抵抗を増加させる場合よりも、圧力波を発生させる方が、吐出速度が速くなり、より吐出効率が向上する。
【００６０】
次に、本発明の第３実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は同液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）の断面説明図である。
【００６１】
本実施形態では、ノズル４は、個別液室６における液体の流れの方向に液体を吐出する位置に配置されている。
【００６２】
そして、個別液室６のノズル４側の側壁面に液体排出流路４１を開口させ、ここでは、前記第１実施形態と同様に、隔壁部のノズル板１側に液体排出流路４１の流路部分を配置している。なお、前記第２実施形態と同様に、液体排出流路４１を振動板３側に配置して変形可能な壁面を有する構成とすることもできる。
【００６３】
このようなヘッド構成であっても、前記各実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００６４】
次に、上記各実施形態の液体吐出ヘッドを駆動制御する駆動制御手段であるヘッド駆動制御装置の第１例について図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は同ヘッド駆動制御装置の説明に供するブロック説明図、図１３は駆動波形及び流量制御波形の一例を説明する説明図である。
【００６５】
駆動波形生成部７０１は、液体吐出ヘッドの圧電素子１２Ａに与える液体を吐出させる１又は複数の駆動パルスを含む駆動波形ＰＶを生成して出力する。例えば、図１３（ａ）に示すように、１駆動周期内に複数の駆動パルスを含む駆動波形ＰＶを生成して出力する。
【００６６】
この駆動波形生成部７０１は、例えば駆動波形ＰＶのデータを格納保持した記憶手段、駆動波形ＰＶのデータを読み出してＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換部、変換した駆動波形の信号を電流増幅、電圧増幅する増幅手段などを含む。
【００６７】
流量制御波形出力部７０３は、液体吐出ヘッドの圧電素子１２Ｂに与える液体排出流路４１の流路部分４１ａを変形させる流量制御波形ＰＳを生成して出力する。
【００６８】
この流量制御波形出力部７０３は、図１３（ｂ）に示すように、駆動波形ＰＶの出力開始から立ち上がり、駆動波形ＰＶの出力終了で立ち下がる電圧波形である流量制御波形ＰＳを生成出力する。
【００６９】
この流量制御波形出力部７０３も、駆動波形生成部７０１と同様、流量制御波形ＰＳのデータを格納保持した記憶手段、波形ＰＳのデータを読み出してＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換部、変換した駆動波形の信号を電流増幅、電圧増幅する増幅手段などを含む。なお、単純に、入力電圧を、１駆動周期の開始でＯＮさせ、終了でＯＦＦさせるスイッチング手段で構成することもできる。
【００７０】
データ処理部７０２は、印刷データを受領して、必要なデータ処理を行って、２ビットの画像データ（階調信号０、１）と、クロック信号、ラッチ信号、駆動波形ＰＶを構成する駆動パルスを選択する選択信号（滴制御信号）を出力する。
【００７１】
なお、選択信号は、ヘッドドライバ５０９のスイッチ手段であるアナログスイッチＡＳの開閉を滴毎に指示する信号である。駆動波形ＰＶの印刷周期に合わせて選択すべき駆動パルス（又は波形要素で）でＨレベル（ＯＮ）に状態遷移し、非選択時にはＬレベル（ＯＦＦ）に状態遷移する。
【００７２】
ヘッドドライバ５０９は、シフトレジスタ７１１と、ラッチ回路７１２と、デコーダ７１３と、レベルシフタ７１４と、アナログスイッチアレイ７１５Ａ、７１５Ｂとを備えている。
【００７３】
シフトレジスタ７１１は、データ処理部７０２からの転送クロック（シフトクロック）及びシリアル画像データ（階調データ：２ビット／１チャンネル（１ノズル）を入力する。ラッチ回路７１２は、シフトレジスタ７１１の各レジスト値をラッチ信号によってラッチする。
【００７４】
デコーダ７１３は、階調データと選択信号をデコードして結果を出力する。レベルシフタ７１４は、デコーダ７１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチアレイ７１５Ａ、７１５ＢのアナログスイッチＡＳが動作可能なレベルへとレベル変換する。
【００７５】
アナログスイッチアレイ７１５Ａ、７１５ＢのアナログスイッチＡＳは、レベルシフタ７１４を介して与えられるデコーダ７１３の出力でオン／オフ（開閉）される。
【００７６】
アナログスイッチアレイ７１５ＡのアナログスイッチＡＳは、圧電素子１２Ａの個別電極に接続され、駆動波形生成部７０１からの駆動波形ＰＶが入力されている。
【００７７】
したがって、シリアル転送された画像データ（階調データ）と選択信号をデコーダ７１３でデコードした結果に応じてアナログスイッチＡＳがオン／オフにする。これにより、駆動波形ＰＶを構成する所要の駆動パルス（あるいは波形要素）が通過して（選択されて）、圧電素子１２Ａに与えられ、液体が吐出される。
【００７８】
アナログスイッチアレイ７１５ＢのアナログスイッチＡＳは、圧電素子１２Ｂの個別電極に接続され、流量制御波形出力部７０３からの流量制御波形ＰＳが入力されている。
【００７９】
また、アナログスイッチアレイ７１５ＢのアナログスイッチＡＳは、当該圧電素子１２Ｂで変形させる液体排出流路４１が通じる個別液室６を加圧する圧電素子１２Ａに対応するラッチ回路７１２のラッチデータでオン／オフされる。
【００８０】
これにより、液体を吐出するノズル４については、１駆動周期の間、流量制御波形ＰＳが圧電素子１２Ｂに与えられ、圧電素子１２Ｂが伸長して流路部分４１ａの流体抵抗が増加する。
【００８１】
次に、上記各実施形態の液体吐出ヘッドを駆動制御するヘッド駆動制御装置の第２例について図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は同ヘッド駆動制御装置の説明に供するブロック説明図、図１５は駆動波形及び流量制御波形の一例を説明する説明図である。
【００８２】
本実施形態では、駆動波形生成部７０１は、前記第１例と同様に、例えば、図１５（ａ）に示すように、１駆動周期内に複数の駆動パルスを含む駆動波形ＰＶを生成して出力する。
【００８３】
流量制御波形出力部７０３は、液体吐出ヘッドの圧電素子１２Ｂに与える液体排出流路４１の流路部分４１ａを変形させる流量制御波形ＰＳとして、例えば、図１５（ｂ）に示すように、駆動波形ＰＶの駆動パルスに同期した駆動パルスを含む流量制御波形ＰＳを生成出力する。ここで、同期するとは、駆動波形ＰＶの駆動パルスで圧電素子１２Ａが伸長して個別液室６を収縮させるときに、圧電素子１２Ｂも液体排出流路４１の流路部分４１ａを収縮させる方向に伸長するとい意味である。
【００８４】
また、本実施形態では、アナログスイッチアレイ７１５ＢのアナログスイッチＡＳは、当該圧電素子１２Ｂで変形させる液体排出流路４１が通じる個別液室６を加圧する圧電素子１２Ａに与えるデコード結果でオン／オフされる。
【００８５】
これにより、液体を吐出するノズル４については、駆動波形ＰＶの駆動パルスが与えられるときに、流量制御波形ＰＳの駆動パルスも選択されて圧電素子１２Ｂに与えられ、圧電素子１２Ｂが伸長して流路部分４１ａから液体排出流路４１の入口に向かう圧力波が発生される。
【００８６】
次に、上記各実施形態の液体吐出ヘッドを駆動制御するヘッド駆動制御装置の第３例について図１６を参照して説明する。図１６は同ヘッド駆動制御装置の説明に供するブロック説明図である。
【００８７】
本実施形態は、液体排出流路４１の流路部分４１ａを変形させる圧電素子１２Ｂに与える流路制御波形として、駆動波形生成部７０１で生成する液体吐出用の駆動波形ＰＶをそのまま使用している。
【００８８】
そして、上記第２例と同様に、アナログスイッチアレイ７１５ＢのアナログスイッチＡＳは、当該圧電素子１２Ｂで変形させる液体排出流路４１が通じる個別液室６を加圧する圧電素子１２Ａに与えるデコード結果でオン／オフされる。
【００８９】
これにより、駆動波形をそのまま流量制御波形として使用できる場合には、圧電素子１２Ｂを駆動するために別途流量制御波形を生成する必要がなくなり、構成が簡単になる。
【００９０】
次に、本発明の第４実施形態について図１７を参照して説明する。図１７は同実施形態の説明に供するノズル配列方向に沿う方向（液室短手方向）の断面説明図である。
【００９１】
本実施形態では、液体排出流路４１が対応するノズル４毎に圧電素子１２Ｂの変形量を異ならせ、各ノズル４の吐出特性を揃えるようにしている。
【００９２】
次に、本発明の第５実施形態について図１８を参照して説明する。図１８は同実施形態の説明に供するノズル配列方向に沿う方向の断面説明図である。
【００９３】
本実施形態では、前記各実施形態と反対に、圧電素子１２Ｂを駆動していないときには、図１８（ａ）に示すように、液体排出流路４１の流路部分４１ａは所要の流体抵抗値を有する流体抵抗部となっている。
【００９４】
そして、圧電素子１２Ｂを駆動することで、図１８（ｂ）に示すように、圧電素子１２Ｂが収縮して流路部分４１ａの開口断面積を大きくし、流体抵抗部となる流路部分４１ａの流体抵抗を小さくする。
【００９５】
そこで、本実施形態では、ノズル４から吐出を行わないときに、圧電素子１２Ｂを駆動して、液体排出流路４１の流体抵抗部となっている流路部分４１ａの流体抵抗を小さくする制御を行う。
【００９６】
つまり、常時吐出を行い、たまにメンテナンスを行うような液体を吐出する装置の場合には、流路部分４１ａの流体抵抗を小さくするタイミングが少なくなるため、圧電素子１２Ｂを非駆動にする時間を長くできるので、駆動制御が容易になる。
【００９７】
これに対し、吐出を行う時間が短い場合には、圧電素子１２Ｂが非駆動状態のときに流路部分４１ａの流体抵抗が小さくなるよう構成した方が、駆動制御が容易になる。
【００９８】
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１９及び図２０を参照して説明する。図１９は同装置の要部平面説明図、図２０は同装置の要部側面説明図である。
【００９９】
この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。
【０１００】
このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド４０４及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド４０４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
【０１０１】
液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。
【０１０２】
供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。
【０１０３】
この装置は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。
【０１０４】
搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
【０１０５】
そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
【０１０６】
さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。
【０１０７】
維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。
【０１０８】
主走査移動機構４９３、供給機構４９４、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。
【０１０９】
このように構成したこの装置においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。
【０１１０】
そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４０４を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成
する。
【０１１１】
このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。
【０１１２】
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図２１を参照して説明する。図２１は同ユニットの要部平面説明図である。
【０１１３】
この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド４０４で構成されている。
【０１１４】
なお、この液体吐出ユニットの例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０、及び供給機構４９４の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。
【０１１５】
次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図２２を参照して説明する。図２２は同ユニットの正面説明図である。
【０１１６】
この液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。
【０１１７】
なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。
【０１１８】
次に、本発明に係る液体を吐出する装置の他の例について図２３及び図２４を参照して説明する。図２３は同装置の概略説明図、図２４は同装置のヘッドユニットの平面説明図である。
【０１１９】
この装置は、ロール紙などの連続体１５１０を搬入する搬入手段１５０１と、搬入手段１５０１から搬入された連続体１５１０を印刷手段１５０５に案内搬送する案内搬送手段１５０３と、連続体１５１０に対して液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段１５０５と、連続体１５１０を乾燥する乾燥手段１５０７と、連続体１５１０を排出する排出手段１５０９などを備えている。
【０１２０】
連続体１５１０は搬入手段１５０１の元巻きローラ１５１１から送り出され、搬入手段１５０１、案内搬送手段１５０３、乾燥手段１５０７、排出手段１５０９の各ローラによって案内、搬送されて、排出手段１５０９の巻取りローラ１５９１にて巻き取られる。
【０１２１】
この連続体１５１０は、印刷手段１５０５において、搬送ガイド部材１５５９上をヘッドユニット１５５０及びヘッドユニット１５５５に対向して搬送され、ヘッドユニット１５５０から吐出される液体によって画像が形成され、ヘッドユニット１５５５から吐出される処理液で後処理が行われる。
【０１２２】
ここで、ヘッドユニット１５５０には、例えば、連続体搬送方向上流側から、４色分のフルライン型ヘッドアレイ１５５１Ｋ、１５５１Ｃ、１５５１Ｍ、１５５１Ｙ（以下、色の区別しないときは「ヘッドアレイ１５５１」という。）が配置されている。
【０１２３】
各ヘッドアレイ１５５１は、液体吐出手段であり、それぞれ、搬送される連続体１５１０に対してブラックＫ，シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの液体を吐出する。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。
【０１２４】
ヘッドアレイ１５５１は、例えば、図２４に示すように、本発明に係る循環型の液体吐出ヘッド１０００をベース部材１５５２上に千鳥状に並べて配置したものであるが、これに限らない。なお、図２４ではヘッドユニットは簡略化して示している。
【０１２５】
次に、この装置における液体循環システムの一例について図２５を参照して説明する。図２５は同システムの説明に供するブロック説明図である。
【０１２６】
液体循環システム１６３０は、メインタンク１６０２、ヘッド１０００、供給タンク１６３１、循環タンク１６３２、コンプレッサ１６３３、真空ポンプ１６３４、第１送液ポンプ１６３５、第２送液ポンプ１６３６、供給側圧力センサ１６３７、循環側圧力センサ１６３８、レギュレータ（Ｒ）１６３９ａ，１６３９ｂなどで構成されている。
【０１２７】
供給側圧力センサ１６３７は、供給タンク１６３１とヘッド１０００との間であって、ヘッド１０００の共通液室１０に通じる供給ポートに繋がった供給流路側に接続されている。循環側圧力センサ１６３８は、ヘッド１０００と循環タンク１６３２との間であって、ヘッド１０００の循環共通液室４５に通じる排出ポートに繋がった排出流路側に接続されている。
【０１２８】
循環タンク１６３２の一方は、第１送液ポンプ１６３５を介して供給タンク１６３１と接続されており、循環タンク１６３２の他方は第２送液ポンプ１６３６を介してメインタンク１６０２と接続されている。
【０１２９】
これにより、供給タンク１６３１から供給ポートを通ってヘッド１０００内に液体が流入し、循環ポートから排出されて循環タンク１６３２へ排出される。そして、さらに第１送液ポンプ１６３５によって循環タンク１６３２から供給タンク１６３１へ液体が送られることによって液体が循環する。
【０１３０】
また、供給タンク１６３１にはコンプレッサ１６３３がつなげられており、供給側圧力センサ１６３７で所定の正圧が検知されるように制御される。一方、循環タンク１６３２には真空ポンプ１６３４がつなげられており、循環側圧力センサ１６３８で所定の負圧が検知されるよう制御される。
【０１３１】
これにより、ヘッド１０００内の共通液室から個別液室、液体排出流路を通って循環共通液室へと液体を常時循環させつつ、メニスカスの負圧を一定に保つことができる。
【０１３２】
また、ヘッド１０００のノズル４から液体を吐出すると、供給タンク１６３１及び循環タンク１６３２内の液体量が減少していく。そのため、適宜、第２送液ポンプ１６３６を用いて、メインタンク１６０２から循環タンク１６３２に液体を補充する。メインタンク１６０２から循環タンク１６３２への液体補充のタイミングは、循環タンク１６３２内の液体の液面高さが所定高さよりも下がったときに液体補充を行うなど、循環タンク１６３２内に設けた液面センサなどの検知結果によって制御することができる。
【０１３３】
本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。
【０１３４】
液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。
【０１３５】
「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。
【０１３６】
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。
【０１３７】
例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
【０１３８】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。
【０１３９】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。
【０１４０】
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。
【０１４１】
また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。
【０１４２】
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。
【０１４３】
「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。
【０１４４】
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
【０１４５】
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。
【０１４６】
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。
【０１４７】
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。
【０１４８】
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。
【０１４９】
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。
【０１５０】
また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。
【０１５１】
なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。
【符号の説明】
【０１５２】
１  ノズル板
２  流路板
３  振動板
４  ノズル
５  ノズル連通路
６  個別液室
１０  共通液室
１１  圧電アクチュエータ
２０  フレーム部材
４１  液体排出流路
４１ａ  流路部分
４５  循環共通液室
６０  隔壁部
４０３  キャリッジ
４０４  液体吐出ヘッド
４４０  液体吐出ユニット
１０００  ヘッド
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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