JP2015058562A - 液体吐出ヘッド、およびその液体吐出ヘッドの駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力室で生じる残留振動に他の振動を重畳させにくくすることが可能な液体吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】複数の吐出口と、複数の吐出口に個々に連通し、液体が充填されている複数の圧力室とを有し、各圧力室は圧電部２０７を有し、各圧力室の収縮変形によって液体が各吐出口から吐出される液体吐出ヘッドであって、吐出口から液体を吐出するために圧力室が収縮変形するように圧電部２０７を駆動する制御部４０４を有し、制御部４０４は、複数の圧力室のいずれかを収縮変形させた後には、収縮変形させた圧力室に隣り合わない位置に配置された圧力室を収縮変形させるように、圧電部２０７の駆動タイミングを制御する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、圧電部を有する圧力室が複数設けられている液体吐出ヘッド、およびその液体吐出ヘッドの駆動方法に関する。

従来、圧電部を有する圧力室が複数設けられている液体吐出ヘッドが知られている。この圧力室が収縮変形すると、この圧力室に充填されている液体が吐出口から吐出される。

上記のような液体吐出ヘッドでは、圧力室が収縮変形前の状態に戻るときに圧電部で振動（いわゆる残留振動）が生じることが知られている。この残留振動を検出し、検出した残留振動の振動パターンに応じて吐出状態が正常か異常か判断する液体吐出ヘッドが特許文献１に開示されている。

特開２００４―２７６２７３号公報

上述した残留振動が生じる液体吐出ヘッドにおいて、互いに隣り合う２つの圧力室が連続して収縮変形した場合、後に収縮変形した圧力室で生じた振動が、先に収縮変形した圧力室の残留振動に重畳する事態が起こり得る。このような事態が生じると様々な不具合が起こる可能性があり、例えば、特許文献１に記載の液体吐出ヘッドでは吐出状態の正確な判断が困難になるという問題が起こり得る。

そこで、本発明は、圧電部を有する圧力室で生じる残留振動に他の振動を重畳させにくくすることが可能な液体吐出ヘッド、およびその液体吐出ヘッドの駆動方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の液体吐出ヘッドは、複数の吐出口と、前記複数の吐出口に個々に連通し、液体が充填されている複数の圧力室とを有し、前記各圧力室は圧電部を有し、前記各圧力室の収縮変形によって前記液体が前記各吐出口から吐出される液体吐出ヘッドであって、前記吐出口から前記液体を吐出するために前記圧力室が収縮変形するように前記圧電部を駆動する制御部を有し、該制御部は、前記複数の圧力室のいずれかを収縮変形させた後には、収縮変形させた圧力室に隣り合わない位置に配置された圧力室を収縮変形させるように、前記圧電部の駆動タイミングを制御する。

上記目的を達成するために、本発明の液体吐出ヘッドの駆動方法は、複数の吐出口と、前記複数の吐出口に個々に連通し、液体が充填されている複数の圧力室とを有し、前記各圧力室は圧電部を有し、前記各圧力室の収縮変形によって前記液体が前記各吐出口から吐出される液体吐出ヘッドの駆動方法であって、前記吐出口から前記液体を吐出するために前記圧力室が収縮変形するように前記圧電部を駆動する駆動ステップを有し、該駆動ステップでは、前記複数の圧力室のいずれかの前記圧電部を駆動した後、その圧力室に隣り合わない位置に配置された圧力室の前記圧電部を駆動する。

本発明によれば、互いに隣り合う圧力室同士が連続して収縮変形しないように各圧力室の圧電部が駆動されている。そのため、圧電部を有する圧力室で生じる残留振動に他の振動を重畳させにくくすることが可能となる。

実施形態１の液体吐出ヘッドの斜視図である。 図１に示す切断線Ａ−Ａに沿った断面の一部を拡大して示す図である。 図１に示す切断線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 残留振動の波形図である。 残留振動を検出するための回路構成を示した図である。 吐出異常検知部の電気的な構成を示すブロック図である。 板状部材をブロック体との接合面から見た平面図、およびその拡大図である。 圧力室の駆動回路を示す図である。 画像データの伝送タイミングを示すタイミングチャートである。 圧力室列の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。 吐出口の配置レイアウトを示す図である。 比較例の圧力室列の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。 実施形態２の液体吐出ヘッドの電気的な要部構成を示すブロック図である。 実施形態３の液体吐出ヘッドの電気的な要部構成を示すブロック図である。 実施形態４の液体吐出ヘッドの要部構成を示す分解斜視図である。 図１５に示す切断線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。 実施形態５の液体吐出ヘッドの要部構成を示す分解斜視図である。 図１７に示す切断線Ｄ−Ｄに沿った断面図である。 実施形態６の液体吐出ヘッドの分解斜視図である。 図１９に示す液体吐出ヘッドの一部を抜き出して示す分解斜視図である。 図２０に示す切断線Ｅ−Ｅに沿った断面図である。 実施形態６の液体吐出ヘッドの変形例を示す分解斜視図である。

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。

（実施形態１）
本発明の実施形態１について説明する。図１は、実施形態１の液体吐出ヘッドの分解斜視図である。図２は、図１に示す切断Ａ−Ａに沿った断面の一部を拡大した断面図である。

図１に示す液体吐出ヘッド１００は、円形貫通孔からなる複数の吐出口１０２が形成されたオリフィスプレート１０１を有する。オリフィスプレート１０１は、シリコンやポリイミドなどで構成されている。オリフィスプレート１０１の後面には、ブロック体１０３が接合されている。図２に示すように、ブロック体１０３には、圧力室２０１と空間部２０２とが形成されている。圧力室２０１内には、液体が充填されている。一方、空間部２０２内には液体が充填されていない。

図１に示すように、ブロック体１０３の後面には板状部材１０４が接合されている。板状部材１０４の後面には板状部材１０５が接合されている。板状部材１０４には板状部材１０５側に圧力室２０１の圧力を逃がさないようにするための絞り孔１０６と、各圧力室２０１の駆動回路が形成されている。板状部材１０５にはポート１０７と、ポート１０７に連通した液室１０８とが形成されている。

本実施形態の液体吐出ヘッド１００では、液体がポート１０７を通じて液室１０８に供給される。供給された液体は、板状部材１０４の絞り孔１０６を通り、圧力室２０１に充填される。

以下、図２を参照しながらブロック体１０３について詳しく説明する。図２に示すように、本実施形態のブロック体１０３は、第１の圧電基板２０３と、第１の圧電基板２０３に積層された第２の圧電基板２０４とを有する。第１の圧電基板２０３には、複数の圧力室２０１と、複数の空間部２０２とが方向Ｘ（図２参照）に交互に配列されている。第２の圧電基板２０４には、空間部２０２が方向Ｘに配列されている。

圧力室２０１の内壁には第１の電極２０５が形成されている。空間部２０２の内壁には第２の電極２０６が形成されている。第１の電極２０５及び第２の電極２０６は、一対の電極を構成する。本実施形態では、第１の電極２０５と第２の電極２０６とに挟まれた圧電部２０７が圧力室２０１の壁部を構成している。本実施形態では、方向Ｘで隣り合う圧電部２０７は空間部２０２により分離され、各圧力室２０１が個々に収縮変形可能となっている。

本実施形態では、１０枚の第１の圧電基板２０３と、１０枚の第２の圧電基板２０４とが交互に積層されている。そのため、複数の圧力室２０１が、格子状に配置されている。これにより、高い記録密度の実現が可能となる。

図３は、図１に示す切断線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。図３に示すように、板状部材１０４の前面（ブロック体１０３との接合面）には、第１の配線ケーブル３０１が取り付けられている。第１の配線ケーブル３０１は、第１の電極２０５と電気的に接続されている。また、ブロック体１０３の上面および下面には、第２の配線ケーブル３０２が取り付けられている。第２の配線ケーブル３０２は、第２の電極２０６に電気的に接続されている。

本実施形態の液体吐出ヘッド１００が取り付けられている記録装置本体から第１の配線ケーブル３０１および第２の配線ケーブル３０２を通じて第１の電極２０５と第２の電極２０６との間に電圧が印加される。すると、第１の電極２０５と第２の電極２０６との間に挟まれた圧電部２０７が駆動されることで圧力室２０１が収縮変形する（図２の点線部参照）。この収縮変形により圧力室２０１の内部圧力が上昇し、吐出口１０２より液体が吐出される。第１の電極２０５と第２の電極２０６との間への電圧印加の終了に伴って圧電部２０７の駆動状態が解除され、圧力室２０１が収縮変形前の状態に戻ろうとする。このとき、圧電部２０７で残留振動が発生する。

図４は、残留振動の波形図である。以下、図４を参照しながら残留振動について説明する。

液体の吐出状態が正常な場合、残留振動は線Ａに示すような波形となる。圧力室２０１内に気泡が混入した場合にはその気泡分だけ液量が減少するので、残留振動は線Ｂに示すような波形となる。また吐出口１０２の縁部に付着した液体が乾燥した場合には液体の粘性が増大するので、残留振動は線Ｃに示すような波形となる。図４に示すように、液体の吐出状態が異常な場合、残留振動の周期Ｔ２、Ｔ３は、正常な場合の周期Ｔ１よりも短くなる。そのため、残留振動を検出できれば、吐出状態が正常か異常か判定することができる。

図５は、残留振動を検出するための回路構成を示した図である。制御部４０４がスイッチ４０１（第１のスイッチ）をオンさせると、切替信号発生器４０２からハイレベルの切替信号がスイッチ４０３（第２のスイッチ）に入力される。この切替信号の入力によりスイッチ４０３は、圧電部２０７の接続相手をスイッチ４０１に切り換える。これにより、圧電部２０７の駆動状態が保持される。この駆動状態を解除する場合、制御部４０４がスイッチ４０１をオフさせる。すると、切替信号発生器４０２からローレベルの切替信号がスイッチ４０３に入力される。この切替信号の入力によりスイッチ４０３は、圧電部２０７の接続相手をスイッチ４０１から吐出異常検知部４０５に切り替える。これにより、圧電部２０７で生じた残留振動に対応する電気振動が吐出異常検知部４０５に入力される。

図６は、吐出異常検知部４０５の電気的な構成を示すブロック図である。残留振動に対応する電気振動は、検出回路４０６で検出される。その後、計測回路５０２が、残留振動の周期を計測する。その後、判定回路５０３が、残留振動の周期を許容値と比較する。残留振動の周期が許容値よりも大きい場合、判定回路５０３は、吐出状態が正常であると判定する。一方、残留振動の周期が許容値よりも小さい場合、判定回路５０３は、吐出状態が異常であると判定する。

以下、各圧力室２０１の駆動回路の配線構成について説明する。図７（ａ）は、板状部材１０４をブロック体１０３との接合面から見た平面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の一部を拡大して示す図である。なお、図７（ａ）は、絞り孔１０６の周辺を簡略化した図面であり、図７（ｂ）に記載のスイッチ４０１、４０３、切替信号発生器４０２、吐出異常検知部４０５、およびバンプ５０５を省略している。また、図７（ａ）の右側に記載された１から１０までの番号は、絞り孔１０６に連通する圧力室２０１が属する圧力室列の番号を示している。圧力室列１〜１０は、ブロック体１０３において方向Ｘに一列に並べられている複数の圧力室２０１で構成されている。

図７（ａ）に示すように、板状部材１０４の長手方向（方向Ｘ）に沿って複数の接続端子５０１が形成されている。各接続端子５０１は、第１の配線ケーブル３０１（図３参照）と電気的に接続されている。図７（ｂ）に示すように、接続端子５０１は、配線５０２を介してスイッチ４０１に接続されている。スイッチ４０１は、スイッチ４０３を介してバンプ５０５に接続されている。バンプ５０５は、第１の電極２０５に接続されている。配線５０２、スイッチ５０３等を含む駆動回路は、シリコン基板上にトランジスタを形成し、その上に絶縁膜と配線を複数層形成して層間の配線をビアホールで接続することで形成される。本実施形態では、複数の接続端子４０１を板状部材１０４の長手方向に沿って配置する構成によって、電圧降下を防止するために配線を広く厚く配線することできる。そのため、板状部材１０４の短手方向に接続端子４０１を配置する構成に比べて回路内の配線を短くすることができる。

以下、画像データに基づいて圧力室２０１を駆動するための回路構成について説明する。図８は、圧力室２０１の駆動回路を示す図である。図９は、画像データの伝送タイミングを示すタイミングチャートである。

本実施形態では、信号線の数を削減するために、画像データは、記録装置本体でシリアル伝送用の制御信号（ＳＤ）に予め変換されている。この制御信号が転送クロック（ＣＬＫ）に同期して制御部４０４に入力される。制御部４０４には、シフトレジスタ４０９と、ラッチレジスタ４１０が設けられている。図８にはシフトレジスタ４０９およびラッチレジスタ４１０は、それぞれ１つしか記載されていないが、各レジスタは、吐出口１０２（圧力室２０１）と同じ数だけ設けられている。

制御部４０４に入力された制御信号は、シフトレジスタ４０９でパラレル伝送用の制御信号に変換される。変換された制御信号は、ラッチパルス（ＬＴ）によりラッチレジスタ４０１に保持される。その後、ラッチレジスタ４０１から出力された制御信号にしたがってスイッチ５０３がオン状態またはオフ状態に切り替わる。

スイッチ５０３がオン状態になると、スイッチ４０３は、圧電部２０７をスイッチ４０１に接続させる。これにより、圧電部２０７が駆動し、圧力室２０１が収縮変形する。その結果、吐出口１０２から液体が吐出する。

圧電部２０７の駆動が終わると、スイッチ５０３がオフ状態になる。スイッチ５０３のオフ状態に伴ってスイッチ４０３が圧電部２０７を吐出異常検知部４０５に接続させる。これにより、残留振動が吐出異常検知部４０５に検出される。

本実施形態では、駆動回路は、板状部材４におけるブロック体１０３との接合面に形成されているが、この駆動回路は、オリフィスプレート１０１におけるブロック体１０３との接合面に形成されていてもよい。

以下、圧力室列１〜１０の駆動タイミングについて説明する。図１０は、圧力室列１〜１０の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。

本実施形態では、圧力室列１〜１０を圧力室列１〜５で構成されるグループと，圧力室列６〜１０で構成されるグループとに分ける。各グループに属する圧力室列は、吐出周期内でそれぞれ異なるタイミングで駆動される。本実施形態では、圧力室列１と圧力室列６が駆動するタイミングは同じである。同様に、圧力室列２、７と、圧力室列３、８と、圧力室列４、９と、圧力室列５、１０がそれぞれ同じタイミングで駆動する。

図１０に示すように、本実施形態では、圧力室列１〜５（圧力室列６〜１０）のいずれかに属する圧力室２０１が収縮変形したタイミングの次のタイミングでは、その圧力室列に隣接しない圧力室列に属する圧力室２０１が収縮変形する。具体的には、制御部４０４は、圧力室列１に属する圧力室２０１が収縮変形したタイミングの次のタイミングでは、圧力室列３に属する圧力室２０１を収縮変形させる。その次のタイミングでは、制御部４０４は、圧力室列５に属する圧力室２０１を収縮変形させる。その後、制御部４０４は、圧力室列２、圧力室列４、圧力室列１にそれぞれ属する圧力室２０１を順次収縮変形させていく。

上述した制御部４０４の制御動作によって、圧力室列１に属する圧力室２０１の残留振動（図１０の点線で囲んだ部分）が発生するタイミングでは圧力室列１に隣接する圧力室列２に属する圧力室２０１は収縮変形しない。そのため、先に収縮変形した圧力室で生じた残留振動に後に収縮変形した圧力室で生じた振動が重畳する事態が回避される。これにより、吐出異常検知部４０５が残留振動を正確に検出し、吐出状態の異常を高精度に検知することが可能となる。

以下、上述した各圧力室の駆動タイミングに対応する吐出タイミングで液体を吐出する吐出口１０２の配置構成について説明する。図１１は、吐出口１０２の配置レイアウトを示す図である。図１１の右側に示す番号は、吐出口列の番号を示す。吐出口列の番号は、圧力室列の番号に対応している。上述したように、圧力室列１〜１０は５列ずつの二つのグループに分かれており、電気的には各々独立に駆動される。以下、圧力室列１〜５に対応する吐出口列１〜５の配置構成を説明する。

本実施形態では、図１１に示すように、吐出口列１〜５は、ピッチＰずつ方向Ｘにずらして配置されている。本実施形態では、吐出周期が５等分され、圧力室列１、圧力室列３、圧力室列５、圧力室列４、圧力室列２の順番に従って各圧力室列に属する圧力室２０１が１／５周期ずつ遅れて駆動する（図１０参照）。これにより、吐出口列１、吐出口列３、吐出口列５、吐出口列４、吐出口列２の順番に従って、各吐出口列に属する吐出口１０２から液体が１／５周期ずつ遅れて吐出される。このとき、記録媒体は、方向Ｘに直交する搬送方向（図１２参照）に搬送される。吐出口列の間隔Ｌは、Ｐ×（３／５）で定められている。例えば、ピッチＰ（記録ドットの間隔）が６００ｄｐｉ（dot per inch）の場合、間隔Ｌは４２．３×（３／５）μｍとなる。
間隔Ｌをこのように定めることで、記録ドットを搬送方向（図１１参照）にずれることなく記録することが可能となる。

なお、間隔Ｌは、同じグループに属する圧力室列の数に応じて適宜変えてよい。例えば、７列の圧力室列が同じグループに属し、吐出周期を７等分した駆動形態の場合には、間隔ＬはＰ×（４／７）で定められる。また、間隔Ｌは、記録ドット格子のピッチＰの整数倍としてもよい。

（比較例）
以下、比較例の液体吐出ヘッドについて説明する。比較例の液体吐出ヘッドは、各圧力室列の駆動方法が実施形態１の液体吐出ヘッド１００と異なる。以下、実施形態１の液体吐出ヘッド１００と相違する点を中心に説明する。

図１２は、比較例の圧力室列１〜５の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。図１２に示すように、圧力室列１が駆動すると、次のタイミングでは、圧力室列１に隣接する圧力室列２が駆動する。その後、圧力室列３、圧力室列４、圧力室列５にそれぞれ属する圧力室が順次駆動する。

上述した圧力室の駆動形態では、例えば、圧力室列１に属する圧力室の残留振動（図１２の点線で囲んだ部分）の発生タイミングと、圧力室列２に属する圧力室の駆動タイミングが重なる。そのため、後に収縮変形した圧力室の駆動時に生じた振動が、先に収縮変形した圧力室の残留振動に重畳する可能性がある。その結果、正確な残留振動の検出が困難になり、吐出状態の異常を精度良く検知することが困難になる。

一方、本実施形態の液体吐出ヘッド１００では、上述したように、制御部４０４が、互いに隣り合う圧力室同士が連続して駆動しないように圧力室２０１の駆動タイミングを制御している。そのため、吐出異常検知部４０５が残留振動を正確に検出し、吐出状態の異常を高精度に検知することが可能となる。

なお、本実施形態では、一定数以上の吐出異常検知部４０５が吐出状態の異常を検知した場合に、吐出口１０２に対向する位置に設けられた回復手段（不図示）が回復動作を行う。そのため、１つの圧力室２０１（吐出口１０２）に対して１つの吐出異常検知部４０５を設ける必要はない。例えば、方向Ｘに直交する積層方向に並んだ複数の圧力室２０１に対して１つの吐出異常検知部４０５を設けた構成であってもよい。図１０に示すタイミングチャートで各圧力室２０１が駆動される場合、積層方向に並んだ５つの圧力室２０１は、残留振動の発生タイミングが重ならない。そのため、これらの圧力室２０１の残留振動を１つの吐出異常検知部４０５で検出しても、吐出異常を高精度に検知することができる。さらに、回路の配線や部品が減るので、液体吐出ヘッドの小型化が可能となる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２について説明する。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。

図１３は、実施形態２の液体吐出ヘッドの電気的な要部構成を示すブロック図である。図１３では、実施形態１の液体吐出ヘッド１００と同様な構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１３に示すように、本実施形態の液体吐出ヘッドは、１つの圧力室列に対して１つの吐出異常検知部４０５を備え、新たに駆動数計測部６０１を備えている点で実施形態１の液体吐出ヘッド１００と異なる。

本実施形態の液体吐出ヘッドでは、同じ圧力室列に属する複数の圧力室２０１が同じタイミングで収縮変形した場合、複数の残留振動が１つの吐出異常検知部４０５に同時に検出される。このとき、正常な吐出状態を示す残留振動（図４の線Ａ参照）が非常に少ない場合、検出された残留振動は、異常な吐出状態を示す残留振動（図４の線Ｂ、Ｃ参照）とほぼ同じ振動パターンとなる。そのため、吐出状態の異常が見逃される可能性は極めて低い。

反対に正常な吐出状態を示す残留振動が非常に多い場合、検出された残留振動に異常な吐出状態を示す残留振動の成分が含まれていたとしても、検出された残留振動は正常な吐出状態を示す残留振動とほぼ同じ振動パターンとなってしまう。吐出状態の異常を見逃さないようにするためには、１つの圧力室列内において同じタイミングで駆動している圧力室２０１の数が少ないときに残留振動を検出することが好ましい。そこで、本実施形態の液体吐出ヘッドには、駆動数計測部６０１が設けられている。

駆動数計測部６０１は、スイッチ５０３の状態に基づいて収縮変形している圧力室２０１の数を計測する。スイッチ５０３がオン状態の場合、第１の電極２０５と第２の電極２０６との間に電圧が印加され、これらの電極に挟まれた圧電部２０７が圧力室２０１を収縮変形させる。そのため、駆動数計測部６０１は、オン状態のスイッチ５０３の数をカウントすることによって、収縮変形している圧力室２０１の数を圧力室列ごとに把握する。

１つの圧力室列内において同じタイミングで収縮変形している圧力室２０１の数がしきい値以下になった場合、駆動数計測部６０１は、切替信号発生器４０２に特定の信号を送る。この信号の入力により信号発生器４０２は、スイッチ５０３に連動してスイッチ４０３にローレベルの切替信号を入力する。すなわち、駆動数計測部６０１が、スイッチ４０３の切り替え動作の実行を許可する。

本実施形態では、上記しきい値を、吐出状態の異常が見逃されない程度に小さな値に設定することによって、吐出状態の異常検知の精度を確保することができる。このしきい値は１であることが好ましいが、吐出状態の異常が見逃されなければ１より大きな値であってもよい。

（実施形態３）
本発明の実施形態３について説明する。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。

図１４は、実施形態３の液体吐出ヘッドの電気的な要部構成を示すブロック図である。図１４では、実施形態１の液体吐出ヘッド１００と同様な構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態の液体吐出ヘッドは、１つの圧力室列に対して１つの吐出異常検知部４０５を備え、新たに駆動検知部７０１を備えている点で実施形態１の液体吐出ヘッド１００と異なる。

例えば、１つの圧力室列において互いに隣り合う２つの圧力室が同じタイミングで駆動すると、一方の圧力室の収縮変形に伴って生じる振動が他方の圧力室に伝わる場合がある。この場合、圧電部２０７には、駆動電圧信号の電圧よりも高い電圧が印加される状態となる。このような状態では吐出異常検知部４０５で検出される残留振動がばらつく可能性がある。そこで、このような残留振動のばらつきを抑えるため、本実施形態の液体吐出ヘッドには駆動検知部７０１が設けられている。

駆動検知部７０１は、実施形態２で説明した駆動数計測部６０１と同様に、スイッチ５０３のオン状態を検知することによって、収縮変形している圧力室２０１を圧力室列ごとに把握する。

１つの圧力室列内において互いに隣り合わない位置に配置されている複数の圧力室２０１が同じタイミングで収縮変形した場合、駆動検知部７０１は、切替信号発生器４０２に特定の信号を送る。この特定の信号の入力により信号発生器４０２は、スイッチ４０３にローレベルの切替信号を入力する。すなわち、駆動検知部７０１が、スイッチ４０３の切り替え動作の実行を許可する。

本実施形態では、１つの圧力室列内において互いに隣り合う圧力室同士が収縮変形しないタイミングを狙って吐出異常検知部４０５が残留振動を検出している。これにより、吐出状態の異常検知の精度をより一層高めることが可能となる。

上述した実施形態１〜３では、複数の圧力室２０１は、第１の圧電基板２０３と第２の圧電基板２０４とが交互に積層された積層体からなるブロック体１０３に形成されている。しかし、本発明では、複数の圧力室２０１を形成する部材は、ブロック体１０３に限定されない。以下、ブロック体１０３とは異なる構造を有する液体吐出ヘッドについて実施形態４〜６で説明する。実施形態４〜６では、実施形態１の液体吐出ヘッド１００と同様な構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

（実施形態４）
図１５は、実施形態４の液体吐出ヘッドの要部構成を示す分解斜視図である。

本実施形態のブロック体１１３は、非圧電基板２１３が積層された積層体で構成されている。図１５は、１枚の非圧電基板２１３を示している。非圧電基板２１３には複数の圧力室２０１が方向Ｘに配列されている。各圧力室２０１の壁部の外面には、圧電基板２１４が接合されている。

非圧電基板２１３の材料には、セラミックや金属などが適用できる。圧電基板２１４との接合した状態における熱変形を考えると、熱膨張率が圧電基板２１４と同程度のセラミックが好ましい。

図１６は、図１５に示す切断線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。図１６に示すように、圧電基板２１４は、第１の電極２０５と第２の電極２０６との間に挟まれている。圧電基板２１４は、実施形態１の圧電部２０７に相当する。したがって、第１の電極２０５と第２の電極２０６との間に電圧が印加されると、圧電基板２１４は、圧力室２０１を収縮変形させる（図１６の点線部参照）。

（実施形態５）
図１７は、実施形態５の液体吐出ヘッドの要部構成を示す分解斜視図である。

本実施形態のブロック体１２３は、非圧電基板２２３と圧電基板２２４が交互に積層された積層体で構成されている。図１７は、１層分の非圧電部材２２３および圧電基板２２４を示している。非圧電基板２２３には複数の圧力室２０１が方向Ｘに配列されている。

非圧電基板２２３の材料には、セラミックや金属などが適用できる。圧電基板２２４と接合した状態における熱変形を考えると、熱膨張率が圧電基板２２４と同程度のセラミックが好ましい。

図１８は、図１７に示す切断線Ｄ−Ｄに沿った断面図である。図１６に示すように、圧電基板２２４は、圧力室２０１の壁部を構成する部分が第１の電極２０５と第２の電極２０６との間に挟まれている。これらの電極間に挟まれた部分は、実施形態１の圧電部２０７に相当する。したがって、第１の電極２０５と第２の電極２０６との間に電圧が印加されると、圧電基板２２４は、圧力室２０１を収縮変形させる（図１８の点線部参照）。

（実施形態６）
図１９は、実施形態６の液体吐出ヘッドの分解斜視図である。図２０は、図１９に示す液体吐出ヘッドの一部を抜き出して示す分解斜視図である。

本実施形態のブロック体１３３は、圧電基板２３３と、天板２３４とが交互に積層された積層体で構成されている。圧電基板２３３と天板２３４とは、接着剤を介して接合されている。圧電基板２３３の材料は、チタン酸ジルコン酸鉛などが好ましい。天板２３４の材料には、セラミックや金属などが適用できる。圧電基板２３３と接合した状態における熱変形を考えると、熱膨張率が圧電基板２３３と同程度のセラミックが好ましい。

圧電基板２３３には、方向Ｘに所定の間隔で複数の凹状の溝が形成されている。各溝は、圧力室２０１および空間部２０２をそれぞれ構成する。圧力室２０１と空間部２０２は、方向Ｘに交互に配列されている。

図２１は、図２０に示す切断線Ｅ−Ｅに沿った断面図である。図２０に示すように、圧力室２０１の側壁には第１の電極２０５が形成されている。空間部２０２の側壁には第２の電極２０６が形成されている。第１の電極２０５と第２の電極２０６との間に電圧が印加されると、これらの電極間に挟まれた圧電部２０７が圧力室２０１を収縮変形させる（図２１の点線部参照）。

図２２は、本実施形態の液体吐出ヘッドの変形例を示す分解斜視図である。図２２に示す液体吐出ヘッドでは、圧力室２０１の駆動回路が回路基板８０１に設けられている。回路基板８０１は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）８０２を介して第１の電極２０５および第２の電極２０６に電気的に接続されている。このような駆動構成は、本実施形態だけでなく他の実施形態にも適用可能である。

上述した実施形態４〜６では、各圧力室２０１は、実施形態１〜３で説明した駆動方法で収縮変形させられる。そのため、本実施形態４〜６の液体吐出ヘッドも、実施形態１〜３の液体吐出ヘッドと同様に、隣り合う圧力室同士が連続して駆動しないように各圧力室２０１の駆動タイミングが制御される。そのため、残留振動に他の振動が重畳する事態が回避され、吐出状態の異常を高精度に検知することが可能となる。

１０２ 吐出口
２０１ 圧力室
２０７ 圧電部
４０４ 制御部

Claims (12)

1. 複数の吐出口と、前記複数の吐出口に個々に連通し、液体が充填されている複数の圧力室とを有し、前記各圧力室は圧電部を有し、前記各圧力室の収縮変形によって前記液体が前記各吐出口から吐出される液体吐出ヘッドであって、
   前記吐出口から前記液体を吐出するために前記圧力室が収縮変形するように前記圧電部を駆動する制御部を有し、該制御部は、前記複数の圧力室のいずれかを収縮変形させた後には、収縮変形させた圧力室に隣り合わない位置に配置された圧力室を収縮変形させるように、前記圧電部の駆動タイミングを制御する、液体吐出ヘッド。
2. 前記各圧力室が収縮変形前の状態に戻るときに前記圧電部で生じる振動を検出することによって前記液体の吐出状態の異常を検知する吐出異常検知部をさらに有する、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記制御部の制御に従って前記圧電部の駆動状態を保持するオン状態から該駆動状態を解除するオフ状態に切り替わる第１のスイッチと、前記第１のスイッチが前記オン状態から前記オフ状態に切り替わったときに前記圧電部の接続相手を前記第１のスイッチから前記吐出異常検知部に切り替えるための第２のスイッチと、をさらに有する請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第１のスイッチの前記オン状態により前記各圧力室の前記収縮変形を検知する駆動検知部をさらに有し、前記駆動検知部は、互いに隣り合わない位置に配置された圧力室同士が同じタイミングで収縮変形していることを検知した場合に、前記第２のスイッチの切り替え動作を許可する、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記第１のスイッチの前記オン状態により同じタイミングで収縮変形している圧力室の数を計測する駆動数計測部をさらに有し、該駆動数計測部は、前記数がしきい値以下になった場合に、前記第２のスイッチの切り替え動作を許可する、請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記しきい値が１である、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記複数の圧力室は、格子状に配置され、先に収縮変形させた圧力室と後に収縮変形させた圧力室とは、前記複数の圧力室が構成する格子の２つの方向で互いに隣り合わない位置にそれぞれ配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 複数の吐出口と、前記複数の吐出口に個々に連通し、液体が充填されている複数の圧力室とを有し、前記各圧力室は圧電部を有し、前記各圧力室の収縮変形によって前記液体が前記各吐出口から吐出される液体吐出ヘッドの駆動方法であって、
   前記吐出口から前記液体を吐出するために前記圧力室が収縮変形するように前記圧電部を駆動する駆動ステップを有し、該駆動ステップでは、前記複数の圧力室のいずれかの前記圧電部を駆動した後、その圧力室に隣り合わない位置に配置された圧力室の前記圧電部を駆動する、液体吐出ヘッドの駆動方法。
9. 前記各圧力室が収縮変形前の状態に戻るときに前記圧電部で生じる振動を検出することによって前記液体の吐出状態の異常を検知する吐出異常検知ステップをさらに有する、請求項８に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
10. 前記各圧力室の前記収縮変形を検知する駆動検知ステップをさらに有し、該駆動検知ステップで互いに隣り合わない位置に配置された圧力室同士が同じタイミングで収縮変形していることを検知した場合に、前記吐出異常検知ステップを実行する、請求項９に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
11. 前記複数の圧力室の中で同じタイミングで収縮変形している圧力室の数を計測する駆動数計測ステップをさらに有し、該駆動数計測ステップで前記数がしきい値以下になった場合に、前記吐出異常検知ステップを実行する、請求項９に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。
12. 前記しきい値が１である、請求項１１に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。

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