JP2023128182A - 液体噴射装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、液体噴射装置に関する。
特許文献1には、ノズルの両側に4つの圧力室を設け、4つの圧力室のそれぞれからノズルに至る流路をノズル付近で合流させる液体噴射ヘッドが開示されている。
しかしながら、従来は、複数の圧力室を用いて1つのノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドを用いる場合の駆動制御については十分に考慮されていなかった。
本開示の第1形態による液体噴射装置は、液体を噴射するノズルと、前記ノズルに連通する第1乃至第4圧力室と、前記第1乃至第4圧力室のそれぞれに対応して設けられた第1乃至第4駆動素子と、前記第1乃至第4駆動素子を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記第1乃至第4駆動素子の全てを駆動することで前記ノズルから液体を噴射する第1噴射モードと、前記第1乃至第4駆動素子のうち一部の駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射する第2噴射モードと、を実行可能である。
本開示の第2形態による液体噴射装置は、液体を噴射するノズルと、前記ノズルに連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室のそれぞれに対応して設けられた複数の駆動素子と、前記複数の駆動素子を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記複数の駆動素子の全てを駆動することで前記ノズルから液体を噴射する第1噴射モードと、前記複数の駆動素子のうち一部の駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射する第2噴射モードと、を実行可能である。
A.第1実施形態の構成
図1は、実施形態における液体噴射装置400の構成を示す説明図である。液体噴射装置400は、液体の一例であるインクを媒体PMに噴射するインクジェット方式の印刷装置である。インクの組成は、特に限定されず、例えば、染料又は顔料等の色材を水系溶媒に溶解させた水系インクでもよいし、色材を有機溶剤に溶解させた溶剤系インクでもよいし、紫外線硬化型インクでもよい。また、液体噴射装置400は、インクの代わりに液体として塗料を噴射してもよい。液体噴射装置400には、インクを貯留する液体貯留部420を取りつけることができる。液体噴射装置400は、液体貯留部420内のインクを、媒体PMに向けて噴射することによって印刷を実行する。液体噴射装置400は、液体噴射ヘッド100と、移動機構430と、搬送機構440と、制御部450と、入力受付部460と、循環機構60とを備える。
図1は、実施形態における液体噴射装置400の構成を示す説明図である。液体噴射装置400は、液体の一例であるインクを媒体PMに噴射するインクジェット方式の印刷装置である。インクの組成は、特に限定されず、例えば、染料又は顔料等の色材を水系溶媒に溶解させた水系インクでもよいし、色材を有機溶剤に溶解させた溶剤系インクでもよいし、紫外線硬化型インクでもよい。また、液体噴射装置400は、インクの代わりに液体として塗料を噴射してもよい。液体噴射装置400には、インクを貯留する液体貯留部420を取りつけることができる。液体噴射装置400は、液体貯留部420内のインクを、媒体PMに向けて噴射することによって印刷を実行する。液体噴射装置400は、液体噴射ヘッド100と、移動機構430と、搬送機構440と、制御部450と、入力受付部460と、循環機構60とを備える。
液体噴射ヘッド100は、複数のノズル200を備え、液体貯留部420から供給される液体のインクを、複数のノズル200から噴射する。液体貯留部420の具体的な態様としては、例えば、液体噴射装置400に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、及び、インクを補充可能なインクタンク等の容器が挙げられる。ノズル200から噴射されたインクは、媒体PMに着弾する。媒体PMは、典型的には印刷用紙である。なお、媒体Mは、印刷用紙に限定されず、例えば、樹脂フィルム又は布帛等の任意の材質の印刷対象でもよい。
移動機構430は、輪状のベルト432と、ベルト432に固定されたキャリッジ434と、を備える。キャリッジ434は、液体噴射ヘッド100を保持している。移動機構430は、輪状のベルト432を双方向に回転させることにより、液体噴射ヘッド100をX方向に沿って往復させることができる。
搬送機構440は、移動機構430による液体噴射ヘッド100の移動の合間に、媒体PMをY方向に沿って搬送する。Y方向は、X方向と直交する方向である。本実施形態では、X方向とY方向は水平方向である。Z方向は、X方向およびY方向に交差する方向である。本実施形態において、Z方向は鉛直下向きである。液体噴射ヘッド100は、X方向に沿って搬送されている間に、Z方向に沿ってインクを噴射する。Z方向を「噴射方向Z」とも呼ぶ。また、以下の説明では、図中のX方向を示す矢印の先端側を+X側と呼び、基端側を-X側と呼び、図中のY方向を示す矢印の先端側を+Y側と呼び、基端側を-Y側と呼び、図中のZ方向を示す矢印の先端側を+Z側と呼び、基端側を-Z側と呼ぶ。
制御部450は、液体噴射ヘッド100からのインクの噴射動作を制御する。制御部450は、搬送機構440と、移動機構430と、液体噴射ヘッド100と、を制御して、媒体PM上に画像を形成させる。
入力受付部460は、入力部461と出力部462とを含む。入力部461は、印刷実行の指示や、液体噴射ヘッド100のノズル200と媒体PMとの間のギャップの設定、液体噴射モードの設定等の各種設定の指示をユーザーから受け付ける。出力部462は、液体噴射装置400が実行可能な各種機能の設定画面を表示する。本実施形態では入力受付部460は操作パネルであり、制御部450とデータの送受信が可能なように接続されている。なお、入力受付部460は、外部のコンピューターとしてもよい。
図2は、液体噴射ヘッド100の底面図である。液体噴射ヘッド100は、複数のノズル200を有する。複数のノズル200は、XY平面に平行に配置されたノズルプレート240を貫通するように形成されている。複数のノズル200は、Y方向に沿って直線状に配置されることによってノズル列NLを構成している。ノズルプレート240は、例えば、半導体加工技術を用いてシリコン単結晶基板を加工することにより製造される。当該シリコン単結晶基板としては、例えば、(100)シリコン単結晶基板が好適に用いられる。なお、ノズルプレート240は、例えばステンレス鋼(SUS)、チタンなどの材料で形成されていてもよい。
図3は、図2のIII-III断面における断面図である。図4は、図3の底面から見た3ノズル分の流路および第1共通液室110、第2共通液室120の一部を示す図である。図5は、図3の底面から見た1ノズル分の流路および共通液室110,120の一部を示す図である。図6は、図5の流路を拡大して示す図である。図7は、図6のVII-VII断面を示す断面図である。なお、図4では、3つのノズル別流路130、第1共通液室110及び第2共通液室120のみを図示している。なお、図示の便宜上、図5及び図6では、連通流路350が実線で描かれており、圧力室330が点線で、駆動素子300が破線で、共通液室110,120が一点鎖線で描かれている。また、図7では、圧力室331,332の位置における断面での各部の符号の後ろに、他の圧力室333,334の位置における図6のVII-VII断面での各部の符号が括弧付きで示されている。
図4に示すように、隣り合うノズル200の配置される間隔Pt1、即ちノズル200のY方向の中心同士の距離は、一定である。また、列L1を構成する複数の圧力室330_L1のうち隣り合う圧力室330_L1の間隔Pt2、即ち圧力室330_L1のY方向の中心同士の距離は、一定である。列L2も同様の関係である。更に、列L1における間隔Pt2と、列L2における間隔Pt2とは同じであり、間隔Pt2は間隔Pt1の半分である。また、圧力室330の間隔Pt2は、連通孔340の間隔と同じであり、ノズル200のY方向の中心同士の間隔とも同じである。
図3に示すように、液体噴射ヘッド100は、インクが供給される第1共通液室110と、インクが排出される第2共通液室120と、第1共通液室110と第2共通液室120の間を接続するノズル別流路130とを有する。第1共通液室110と第2共通液室120は複数のノズル200に共通に設けられており、ノズル別流路130は個々のノズル200に対して個別に設けられている。共通液室110,120のそれぞれは、ノズル列NLに沿う方向であるY方向に延在する。即ち、共通液室110,120の長手方向は、複数のノズル200が並ぶ方向に平行である。
液体噴射ヘッド100は、第1共通液室110に連通する複数の圧力室330の列L1と、第2共通液室120に連通する複数の圧力室330の列L2とを有する。列L1は、複数の圧力室330がY方向に並ぶことで構成され、列L2は、複数の圧力室330がY方向に並ぶことで構成される。列L1は、ノズル列NLに対して-X側に配置され、列L2は、ノズル列NLに対して+X側に配置されている。以降、列L1を構成する複数の圧力室330を、圧力室330_L1と称し、列L2を構成する複数の圧力室330を、圧力室330_L2と称す。詳しくは後述する駆動素子300、接続流路320および連通孔340についても、列L1に対応する駆動素子300を駆動素子300_L1と称し、列L2に対応する駆動素子300を駆動素子300_L2と称し、列L1に対応する接続流路320を接続流路320_L1と称し、列L2に対応する接続流路320を接続流路320_L2と称し、列L1に対応する連通孔340を連通孔340_L1と称し、列L2に対応する連通孔340を連通孔340_L2と称する。
本実施形態における1つのノズル200に対応するノズル別流路130は、列L1の2つの圧力室330_L1と、列L2の2つの圧力室330_L2と、この2つの圧力室330_L1のそれぞれに対応する2つの接続流路320_L1と、この2つの圧力室330_L2のそれぞれに対応する2つの接続流路320_L2と、この2つの圧力室330_L1のそれぞれに対応する2つの連通孔340_L1と、この2つの圧力室330_L2のそれぞれに対応する2つの連通孔340_L2と、連通流路350とを含む。ここで、この列L1の2つの圧力室330_L1を、圧力室331,332と称し、この列L2の2つの圧力室330_L2を、圧力室333,334と称し、この2つの接続流路320_L1を接続流路321,322と称し、この2つの接続流路320_L2を接続流路323,324と称し、この2つの連通孔340_L1を連通孔341,342と称し、この2つの連通孔340_L2を連通孔343,344と称する。また、圧力室331~334のそれぞれに対応する4つの駆動素子300を、駆動素子301~304と称する。
共通液室110,120のそれぞれは、Y方向や、隣り合う圧力室331,332が並ぶ方向、換言すれば圧力室330の列L1の延在方向に延在すると考えることができる。なお、本実施形態において、隣り合う圧力室331,332が並ぶ方向は、「第1方向」の一例である。また、複数のノズル別流路130は、ノズル列NLに沿ってY方向に並ぶ。
共通液室110,120の下部と複数のノズル別流路130は、主に連通板140によって形成される。連通板140は、複数の板状の部材を積層することで構成されていてもよい。連通板140の上面、即ち連通板140の-Z側を向く面には、筐体部160および圧力室基板250が設置されている。圧力室基板250は、Z方向に見た平面視で、筐体部160の内側に位置する。圧力室基板250の上面、即ち圧力室基板250の-Z側を向く面には、振動板310が位置している。圧力室基板250には、複数の圧力室330が設けられる。各圧力室330は、連通板140と振動板310と圧力室基板250とによって画定された空間である。圧力室基板250は、例えば、半導体加工技術を用いてシリコン単結晶基板を加工することにより製造される。当該シリコン単結晶基板としては、例えば、(110)基板、即ち、主面を(110)面とするシリコン単結晶基板が好適に用いられる。
振動板310は、弾性的に振動可能な板状部材である。振動板310は、例えば、酸化シリコン(SiO2)で構成される第1層と、酸化ジルコニウム(ZrO2)で構成される第2層と、を含む積層体である。ここで、第1層と第2層との間には、金属酸化物等の他の層が介在してもよい。なお、振動板54の一部または全部は、圧力室基板250と同一材料で一体に構成されてもよい。例えば、所定厚の板状部材における圧力室330に対応する領域について厚さ方向の一部を選択的にエッチング等で除去することで、振動板310および圧力室基板250を一体に形成することができる。また、振動板310は、単一材料の層で構成されてもよい。
連通板140の下面、即ち連通板140の+Z側を向く面には、ノズルプレート240が設置されており、また、第1共通液室110と第2共通液室120の下端部、即ち第1共通液室110と第2共通液室120の+Z側の端部は、樹脂フィルムや薄膜状の金属などから成る可撓性を有する封止膜150で封止されている。
振動板310の-Z側を向く面には、配線基板59が接合される。配線基板59は、制御部450と液体噴射ヘッド100とを電気的に接続するための複数の配線が形成される実装部品である。配線基板59は、例えば、FPC(Flexible Printed Circuit)またはFFC(Flexible Flat Cable)等の可撓性の配線基板である。配線基板59には、駆動素子300を駆動するための駆動回路70が実装される。駆動回路70は、駆動信号を各駆動素子300に供給する。
振動板310の上面、即ち振動板310の-Z側を向く面には、各圧力室330に対応して複数の駆動素子300がそれぞれ設けられている。これらの駆動素子300は、例えば圧電素子で構成されている。圧電素子は、例えば、圧電体層と圧電体層を挟むように設けられた2つの電極によって構成されている。例えば、圧電素子である駆動素子301~304が振動すると、それらの振動が圧力室331~334にそれぞれ伝わり、圧力室331~334に圧力波が発生する。インクは、駆動素子301~304によって発生した圧力によってノズル200から噴射される。インクをノズル200から噴射する際には、ノズル200に対応する4つの駆動素子301~304が同時に同位相で駆動することが好ましい。第1圧力室331を画定する面とは反対側の面に第1駆動素子301が設けられた振動板310の部分を第1振動部311と呼ぶ。同様に、第2乃至第4駆動素子302~304が設けられた振動板310の各部分を第2乃至第4振動部312~314と呼ぶ。なお、駆動素子として、圧電素子に代えて、圧力室330内のインクを加熱する発熱素子を用いてもよい。
共通液室110,120には、循環機構60が接続される。循環機構60は、第1共通液室110にインクを供給するとともに、第2共通液室120から排出されるインクを第1共通液室110への再供給のために回収する。循環機構60は、第1供給ポンプ61と第2供給ポンプ62と貯留容器63と回収流路64と供給流路65とを有する。
第1供給ポンプ61は、液体貯留部420に貯留されるインクを貯留容器63に供給するポンプである。貯留容器63は、液体貯留部420から供給されるインクを一時的に貯留するサブタンクである。回収流路64は、第2共通液室120と貯留容器63との間に介在しており、第2共通液室120からのインクを貯留容器63に回収するための流路である。貯留容器63には、液体貯留部420に貯留されるインクが第1供給ポンプ61から供給される。更に、貯留容器63には、第1共通液室110から各ノズル別流路130に供給されたがノズル200から噴射されずに各ノズル別流路130から第2共通液室120に排出されるインクが、回収流路64を介して供給される。第2供給ポンプ62は、貯留容器63に貯留されるインクを送出するポンプである。供給流路65は、第1共通液室110と貯留容器63との間に介在しており、貯留容器63のインクを第1共通液室110に供給するための流路である。
第1共通液室110の上端、即ち第1共通液室110の-Z側の端部にある開口部161は、液体噴射ヘッド100の外部である供給流路65に接続されている。つまり、本実施形態の開口部161は、循環機構60から液体を導入するための導入口としての機能を有する。第2共通液室120の上端、即ち第2共通液室120の-Z側の端部にある開口部162は、液体噴射ヘッド100の外部である循環機構60の回収流路64に接続されている。つまり、本実施形態の開口部162は、循環機構60から液体を排出するための導出口としての機能を有する。
ノズル別流路130は、以下の流路や空間を有する。以下の説明において、「接続」という語句は、直接的に接続する意味で使用する。また、「連通」という語句は、直接的な接続だけでなく、間接的に接続されることも含む広い意味で使用する。
<接続流路321~324>
第1接続流路321は、第1共通液室110と第1圧力室331とを接続する。
第2接続流路322は、第1共通液室110と第2圧力室332とを接続する。
第3接続流路323は、第2共通液室120と第3圧力室333とを接続する。
第4接続流路324は、第2共通液室120と第4圧力室334とを接続する。
接続流路321~324は、いずれもZ方向に延在する流路であり、連通板140を貫通している。図5と図6では、図示の便宜上、接続流路321~324にハッチングが付されている。なお、接続流路320と圧力室330とが交わる部分は、圧力室330の一部であると見なすことができる。
<接続流路321~324>
第1接続流路321は、第1共通液室110と第1圧力室331とを接続する。
第2接続流路322は、第1共通液室110と第2圧力室332とを接続する。
第3接続流路323は、第2共通液室120と第3圧力室333とを接続する。
第4接続流路324は、第2共通液室120と第4圧力室334とを接続する。
接続流路321~324は、いずれもZ方向に延在する流路であり、連通板140を貫通している。図5と図6では、図示の便宜上、接続流路321~324にハッチングが付されている。なお、接続流路320と圧力室330とが交わる部分は、圧力室330の一部であると見なすことができる。
<圧力室331~334>
第1圧力室331~第4圧力室334は、第1駆動素子301~第4駆動素子304によってそれぞれ圧力の変化を受ける空間である。第1圧力室331と第2圧力室332は、第1方向Dr1に並べて配置され、第3圧力室333と第4圧力室334も第1方向Dr1に並べて配置されている。本実施形態では、第1方向Dr1はY方向に平行である。第1圧力室331および第2圧力室332と、第3圧力室333および第4圧力室334とは、第1方向Dr1に直交する第2方向Dr2にずれて配置されている。本実施形態では、第2方向Dr2はX方向に平行である。第1圧力室331~第4圧力室334で発生した圧力波は、ノズル200に到達してノズル200からインクを噴射させる。圧力室331~334は、同じ形状を有することが好ましい。本実施形態では、複数の圧力室331~334が千鳥状に配置されている。各圧力室330は、第2方向Dr2に延在している。
第1圧力室331~第4圧力室334は、第1駆動素子301~第4駆動素子304によってそれぞれ圧力の変化を受ける空間である。第1圧力室331と第2圧力室332は、第1方向Dr1に並べて配置され、第3圧力室333と第4圧力室334も第1方向Dr1に並べて配置されている。本実施形態では、第1方向Dr1はY方向に平行である。第1圧力室331および第2圧力室332と、第3圧力室333および第4圧力室334とは、第1方向Dr1に直交する第2方向Dr2にずれて配置されている。本実施形態では、第2方向Dr2はX方向に平行である。第1圧力室331~第4圧力室334で発生した圧力波は、ノズル200に到達してノズル200からインクを噴射させる。圧力室331~334は、同じ形状を有することが好ましい。本実施形態では、複数の圧力室331~334が千鳥状に配置されている。各圧力室330は、第2方向Dr2に延在している。
<連通孔341~344>
第1連通孔341~第4連通孔344は、それぞれZ方向に延在し、連通流路350と第1圧力室331~第4圧力室334とをそれぞれ接続する流路である。つまり、各圧力室330は、一端で接続流路320に接続され、他端で連通孔340に接続されている。第1連通孔341~第4連通孔344のそれぞれは、「第1流路」~「第4流路」の一例である。なお、図5と図6では、図示の便宜上、連通孔341~344にハッチングが付されている。第1連通孔341と第2連通孔342は、第1方向Dr1に並べて配置され、第3連通孔343と第4連通孔344も、第1方向Dr1に並べて配置されている。図7では、第1連通孔341と第2連通孔342は、連通孔隔壁145によって仕切られている。連通孔341~344は、接続流路321~324と同じ方向に延在する流路であり、連通板140を貫通している。連通孔341~344は、同じ形状を有することが好ましい。なお、連通孔340と圧力室330とが交わる部分は、圧力室330の一部であると見なすことができる。
第1連通孔341~第4連通孔344は、それぞれZ方向に延在し、連通流路350と第1圧力室331~第4圧力室334とをそれぞれ接続する流路である。つまり、各圧力室330は、一端で接続流路320に接続され、他端で連通孔340に接続されている。第1連通孔341~第4連通孔344のそれぞれは、「第1流路」~「第4流路」の一例である。なお、図5と図6では、図示の便宜上、連通孔341~344にハッチングが付されている。第1連通孔341と第2連通孔342は、第1方向Dr1に並べて配置され、第3連通孔343と第4連通孔344も、第1方向Dr1に並べて配置されている。図7では、第1連通孔341と第2連通孔342は、連通孔隔壁145によって仕切られている。連通孔341~344は、接続流路321~324と同じ方向に延在する流路であり、連通板140を貫通している。連通孔341~344は、同じ形状を有することが好ましい。なお、連通孔340と圧力室330とが交わる部分は、圧力室330の一部であると見なすことができる。
<連通流路350>
図3に示すように、連通流路350は、ノズル200に接続され、ノズル200と第1圧力室331~第4圧力室334とを連通させる流路である。また、連通流路350は、ノズルプレート240の複数のノズル200が形成されたノズル面に沿って延在する流路であり、連通流路350の途中にノズル200が設けられている。具体的には、連通流路350は、X方向に沿って延在しており、連通板140とノズルプレート240の-Z側を向く面とによって画定されている。図6に示すように、連通流路350は、第1部分351と第2部分352と第3部分353とを含む。連通流路350の第1部分351は、連通流路350の一端に配置され、第1連通孔341および第2連通孔342と接続される。連通流路350の第2部分352は、連通流路350の他端に配置され、第3連通孔343および第4連通孔344と接続される。連通流路350の第3部分353は、第1部分351および第2部分352の間に接続されている。なお、第3部分353は、第1部分351や第2部分352よりも第1方向Dr1の幅が狭い部分である。また、本実施形態では、第3部分353の第1方向Dr1の幅W353は一定である。第1~第4連通孔341~344と連通流路350とが交わる部分は、連通流路350の一部であると見なすことができる。
図3に示すように、連通流路350は、ノズル200に接続され、ノズル200と第1圧力室331~第4圧力室334とを連通させる流路である。また、連通流路350は、ノズルプレート240の複数のノズル200が形成されたノズル面に沿って延在する流路であり、連通流路350の途中にノズル200が設けられている。具体的には、連通流路350は、X方向に沿って延在しており、連通板140とノズルプレート240の-Z側を向く面とによって画定されている。図6に示すように、連通流路350は、第1部分351と第2部分352と第3部分353とを含む。連通流路350の第1部分351は、連通流路350の一端に配置され、第1連通孔341および第2連通孔342と接続される。連通流路350の第2部分352は、連通流路350の他端に配置され、第3連通孔343および第4連通孔344と接続される。連通流路350の第3部分353は、第1部分351および第2部分352の間に接続されている。なお、第3部分353は、第1部分351や第2部分352よりも第1方向Dr1の幅が狭い部分である。また、本実施形態では、第3部分353の第1方向Dr1の幅W353は一定である。第1~第4連通孔341~344と連通流路350とが交わる部分は、連通流路350の一部であると見なすことができる。
第1圧力室331と第2圧力室332で発生した圧力波は、第1連通孔341と第2連通孔342の下端部、即ち第1連通孔341と第2連通孔342の+Z側の端部付近にある第1合流位置Pj1で合流する。第3圧力室333と第4圧力室334で発生した圧力波は、第3連通孔343と第4連通孔344の下端部、即ち第3連通孔343と第4連通孔344の+Z側の端部付近にある第2合流位置Pj2で合流する。これらの圧力波は、ノズル200からインクを噴射する駆動力として作用する。
インクとしては、例えば、擬塑性を有する液体を使用することができる。より具体的には、インクは、25℃において、せん断速度が1000s-1のときの粘度が0.01Pa・s以上0.2Pa・s以下であり、せん断速度が0.01s-1のときの粘度が0.5Pa・s以上50Pa・s以下であることが好ましい。本実施形態では、4つの圧力室331~334を用いることによって個々の流路の断面積を小さくし、流速を上げてインクの粘度を低下させることにより、擬塑性を有する液体状のインクを使用することが可能となっている。但し、圧力室331~334からノズル200までは、駆動素子301~304のエネルギーを効率的に利用したいため、流路抵抗を過度に大きくするのは好ましくない。そこで、本実施形態では、図5に示したように、隣り合う圧力室330からノズル200へ向かう個々の流路を、ノズル200よりも圧力室の方に近い合流位置Pj1,Pj2で早めに合流させることによって、流路抵抗が過度に大きくなることを防止している。
本実施形態では、1つのノズル200に対して4つの圧力室331~334が設けられていたが、圧力室は5つ以上設けても良い。いずれの場合にも、駆動素子は、個々の圧力室に対応するように設けられる。
本実施形態のノズル別流路130は、4つの駆動素子301~304に対応した4つの個別流路を含むものと考えることができる。「個別流路」とは、少なくとも圧力室330を含む流路であり、1つの駆動素子300に対して1つの個別流路が対応する。本実施形態では、第1個別流路は、第1接続流路321と第1圧力室331と第1連通孔341とを含むものと考えることができる。第2~第4個別流路も同様に把握することが可能である。
媒体PMとノズル200との間の距離PGは、ユーザーが入力受付部460を用いて設定することが可能である。液体噴射装置400は、図示しないギャップ調節機構を有しており、ユーザーによる設定に応じて、媒体PMとノズル200の距離PGが調節される。通常は、高画質の印刷を行う場合には距離PGが小さな値に設定され、より低画質でより高速の印刷を行う場合には距離PGがより大きな値に設定される。
第1実施形態の液体噴射ヘッド100は、圧力波の減衰に関連する下記の特徴を有する。
<特徴F1>
図6に示すように、第1合流位置Pj1は、Z方向に見た平面視において、ノズル200よりも圧力室331,332のノズル200側の端部の方に近い。即ち、第1合流位置Pj1からノズル200までの距離よりも、第1合流位置Pj1から圧力室331,332のノズル200側の各端部までの距離の方が短い。ここで、「圧力室331のノズル200側の第1端部」は、X方向に沿った圧力室331の両端部のうち、第1共通液室110とは反対側の端部、換言すれば+X側の端部を意味する。「圧力室332のノズル200側の第2端部」は、X方向に沿った圧力室332の両端部のうち、第1共通液室110とは反対側の端部、換言すれば+X側の端部を意味する。同様に、第2合流位置Pj2は、Z方向に見た平面視において、ノズル200よりも圧力室333,334の端部の方に近い。「圧力室333のノズル200側の第3端部」は、X方向に沿った圧力室333の両端部のうち、第2共通液室120とは反対側の端部、換言すれば-X側の端部を意味する。「圧力室334のノズル200側の第4端部」は、X方向に沿った圧力室334の両端部のうち、第2共通液室120とは反対側の端部、換言すれば-X側の端部を意味する。
<特徴F1>
図6に示すように、第1合流位置Pj1は、Z方向に見た平面視において、ノズル200よりも圧力室331,332のノズル200側の端部の方に近い。即ち、第1合流位置Pj1からノズル200までの距離よりも、第1合流位置Pj1から圧力室331,332のノズル200側の各端部までの距離の方が短い。ここで、「圧力室331のノズル200側の第1端部」は、X方向に沿った圧力室331の両端部のうち、第1共通液室110とは反対側の端部、換言すれば+X側の端部を意味する。「圧力室332のノズル200側の第2端部」は、X方向に沿った圧力室332の両端部のうち、第1共通液室110とは反対側の端部、換言すれば+X側の端部を意味する。同様に、第2合流位置Pj2は、Z方向に見た平面視において、ノズル200よりも圧力室333,334の端部の方に近い。「圧力室333のノズル200側の第3端部」は、X方向に沿った圧力室333の両端部のうち、第2共通液室120とは反対側の端部、換言すれば-X側の端部を意味する。「圧力室334のノズル200側の第4端部」は、X方向に沿った圧力室334の両端部のうち、第2共通液室120とは反対側の端部、換言すれば-X側の端部を意味する。
この特徴F1によれば、第1圧力室331からの圧力波と第2圧力室332からの圧力波がノズル200の近傍ではなく圧力室331,332の近傍で合体するので、第1圧力室331からの圧力波と第2圧力室332からの圧力波がノズル200の近傍で合体する従来例に比べて、個々の圧力室330からノズル200へ向かう圧力波が過度に減衰してしまうことを防止できる。第3圧力室333および第4圧力室334についても同様である。
また、特徴F1によれば、従来例に比べて、圧力室331,332の各端部からノズル200までの流路のうち圧力室331,332に共通する部分の割合を大きくすることができる。そのため、従来例に比べて、圧力室331,332からノズル200までの流路抵抗を小さくできる。第3圧力室333および第4圧力室334についても同様である。この結果、圧力損失を低減し、噴射効率を向上させることができる。特に、擬塑性インクのような高粘度インクを使用する場合に、噴射効率向上の効果が顕著である。一方、従来例のように、ノズル200近傍で圧力波が合流する構成では、圧力波が大幅に減衰してしまい、噴射効率が低下する。また、インクがノズル200に再充填しにくかったり、気泡がノズルに巻き込まれたりする虞がある。
なお、第1合流位置Pj1は、第1圧力室331からノズル200に至る流路と、第2圧力室332からノズル200に至る流路との合流位置と考えることも可能である。同様に、第2合流位置Pj2は、第3圧力室333からノズル200に至る流路と、第4圧力室334からノズル200に至る流路との合流位置と考えることも可能である。上述したように、実際には、液体は、外部から第1共通液室110に供給され、第1共通液室110から第1圧力室331及び第2圧力室332に導かれ、その後、連通流路350においてノズル200から液体の一部が噴射され、第3圧力室333及び第4圧力室334を経由して第2共通液室120に導かれ、第2共通液室120から外部に排出される。従って、「第3圧力室333からノズル200に至る流路」と「第4圧力室334からノズル200に至る流路」は、いずれも実際の液体の流れとは逆向きの流れを想定していることになるが、液体の向きに拘わらずにこれらの流路を想定できることが理解できる。
<特徴F2>
図6に示すように、Z方向に見た平面視において、第1合流位置Pj1は、第1圧力室331と第2圧力室332の間にあり、第2合流位置Pj2は、第3圧力室333と第4圧力室334の間にある。
図6に示すように、Z方向に見た平面視において、第1合流位置Pj1は、第1圧力室331と第2圧力室332の間にあり、第2合流位置Pj2は、第3圧力室333と第4圧力室334の間にある。
<特徴F3>
図6に示すように、連通流路350の一端部に第1合流位置Pj1があり、他端部に第2合流位置Pj2がある。この特徴F3によれば、圧力室331,332からの圧力波がその発生源の近くで合流し、且つ、圧力室333,334からの圧力波がその発生源の近くで合流するので、圧力波の減衰をより効率的に抑制できる。
図6に示すように、連通流路350の一端部に第1合流位置Pj1があり、他端部に第2合流位置Pj2がある。この特徴F3によれば、圧力室331,332からの圧力波がその発生源の近くで合流し、且つ、圧力室333,334からの圧力波がその発生源の近くで合流するので、圧力波の減衰をより効率的に抑制できる。
<特徴F4>
図6及び図7に示すように、第1合流位置Pj1は、連通流路350の第1部分351に位置し、第2合流位置Pj2は、連通流路350の第2部分352に位置する。この特徴F4によれば、図7に示すように、隣り合う連通孔341,342の間および連通孔343,344の間のそれぞれに連通孔隔壁145が存在することになるため、圧力室331,332間のクロストークおよび圧力室333,334間のクロストークを低減できる。
図6及び図7に示すように、第1合流位置Pj1は、連通流路350の第1部分351に位置し、第2合流位置Pj2は、連通流路350の第2部分352に位置する。この特徴F4によれば、図7に示すように、隣り合う連通孔341,342の間および連通孔343,344の間のそれぞれに連通孔隔壁145が存在することになるため、圧力室331,332間のクロストークおよび圧力室333,334間のクロストークを低減できる。
<特徴F5>
図6に示すように、第2方向Dr2に沿って測った連通流路350の第3部分353の寸法L353は、第1部分351の寸法L351よりも長い。また、第3部分353の寸法L353は、第2部分352の寸法L352よりも長い。
図6に示すように、第2方向Dr2に沿って測った連通流路350の第3部分353の寸法L353は、第1部分351の寸法L351よりも長い。また、第3部分353の寸法L353は、第2部分352の寸法L352よりも長い。
<特徴F6>
図6に示すように、連通流路350の第3部分353は、ノズル200に接続されている。この特徴F6によれば、圧力室331~334からの圧力波がその発生源の近くで合流するので、圧力波の減衰をより効率的に抑制できる。
図6に示すように、連通流路350の第3部分353は、ノズル200に接続されている。この特徴F6によれば、圧力室331~334からの圧力波がその発生源の近くで合流するので、圧力波の減衰をより効率的に抑制できる。
<特徴F7>
図6に示すように、第1方向Dr1に沿って測った連通流路350の第3部分353の幅W353は、第1部分351の幅W351よりも小さい。また、第3部分353の幅W353は、第2部分352の幅W352よりも小さい。この特徴F7によれば、擬塑性を有する液体を使用する場合、第3部分353の幅W353を小さくすることによって、ノズル200近傍での流速を向上させ、ノズル200近傍でインクの粘度を低下させることができる。
図6に示すように、第1方向Dr1に沿って測った連通流路350の第3部分353の幅W353は、第1部分351の幅W351よりも小さい。また、第3部分353の幅W353は、第2部分352の幅W352よりも小さい。この特徴F7によれば、擬塑性を有する液体を使用する場合、第3部分353の幅W353を小さくすることによって、ノズル200近傍での流速を向上させ、ノズル200近傍でインクの粘度を低下させることができる。
<特徴F8>
図3に示すように、第1連通孔341~第4連通孔344のそれぞれは、連通流路350の延在方向に交差する方向に延在する。即ち、第1連通孔341~第4連通孔344のそれぞれの長手方向は、連通流路350の長手方向に交差する方向である。本実施形態では、X方向が「連通流路350の延在方向」の一例であり、Z方向が「連通流路350の延在方向に交差する方向」の一例である。
図3に示すように、第1連通孔341~第4連通孔344のそれぞれは、連通流路350の延在方向に交差する方向に延在する。即ち、第1連通孔341~第4連通孔344のそれぞれの長手方向は、連通流路350の長手方向に交差する方向である。本実施形態では、X方向が「連通流路350の延在方向」の一例であり、Z方向が「連通流路350の延在方向に交差する方向」の一例である。
なお、第1連通孔341~第4連通孔344は、隣り合う圧力室330が並ぶ方向と交差する方向に延在するものと考えることも可能である。また、図3からわかるように、第1連通孔341~第4連通孔344は、ノズルプレート240の表面に垂直な方向に沿って延在するものと考えることもできる。更に、第1連通孔341~第4連通孔344は、噴射方向Zに沿って延在するものと考えることも可能である。
<特徴F9>
図3に示すように、連通孔341~344のそれぞれは、Z方向に見た平面視で、接続流路321~324よりもノズル200の方に近い。換言すれば、連通孔341~344のそれぞれから接続流路321~324までの各距離よりも、連通孔341~344のそれぞれからノズル200までの各距離の方が短い。この特徴F9によれば、連通流路350を短くすることができ、流路抵抗を低減できる。
図3に示すように、連通孔341~344のそれぞれは、Z方向に見た平面視で、接続流路321~324よりもノズル200の方に近い。換言すれば、連通孔341~344のそれぞれから接続流路321~324までの各距離よりも、連通孔341~344のそれぞれからノズル200までの各距離の方が短い。この特徴F9によれば、連通流路350を短くすることができ、流路抵抗を低減できる。
第1実施形態の液体噴射ヘッド100は、上述の特徴F1~F9の少なくとも一部を有するので、ノズル200側ではなく圧力室331~334側で圧力波を合体させることができ、個々の圧力室330からノズル200へ向かう圧力波が過度に減衰してしまうことを防止できる。なお、上述した特徴の一部又は全部を省略してもよい。また、上述した構成以外の構成を有する液体噴射ヘッド100を使用してもよい。
B.第1実施形態における制御部の構成と駆動方法
図8は、第1実施形態における制御部450のヘッド駆動機能を示す説明図である。図8の上部には、液体噴射ヘッド100の駆動に関する回路部分が描かれており、図8の下部には、複数の圧力室330_1~330_4と、ノズル200と、圧力室330_1~330_4からノズル200までの流路長FL1~FL4とが描かれている。
図8は、第1実施形態における制御部450のヘッド駆動機能を示す説明図である。図8の上部には、液体噴射ヘッド100の駆動に関する回路部分が描かれており、図8の下部には、複数の圧力室330_1~330_4と、ノズル200と、圧力室330_1~330_4からノズル200までの流路長FL1~FL4とが描かれている。
複数の圧力室330_1~330_4は、図3~図6に示した圧力室331~334に相当する。また、圧力室330_1~330_4の中に描かれている駆動素子300_1~300_4は、図3~図6に示した駆動素子301~304に相当する。Z方向に見た平面視において、第1圧力室330_1と第2圧力室330_2は、ノズル200に対して一方側である-X側に配置され、第3圧力室330_3と第4圧力室330_4は、ノズル200に対して他方側である+X側に配置されている。点線で示す第2圧力室330_2と第3圧力室330_3は、隣接する他のノズル用の圧力室である。
複数の圧力室330_1~330_4は、千鳥状に配置されている。即ち、ノズル200に対して一方側に配置された圧力室330_1,330_2と、他方側に配置された圧力室330_3,330_4は、第1方向Dr1に交差する第2方向Dr2にずれて配置されている。また、第1方向Dr1の位置に関して、第1圧力室330_1は第3圧力室330_3と第4圧力室330_4との間に配置され、第4圧力室330_4は第1圧力室330_1と第2圧力室330_2との間に配置されている。換言すれば、第1方向Dr1における第1圧力室330_1の中心は第3圧力室330_3の中心と第4圧力室330_4の中心との間に配置され、第4圧力室330_4の中心は第1圧力室330_1の中心と第2圧力室330_2の中心との間に配置されている。
図8には、更に、第1圧力室330_1と第4圧力室330_4を結ぶ直線DL1と、第2圧力室330_2と第3圧力室330_3を結ぶ直線DL2が描かれている。Z方向の平面視において、ノズル200は、これらの直線DL1,DL2の交点と重なる位置にある。これらの直線DL1,DL2は、4つの圧力室330_1~330_4のそれぞれの中心を頂点とした四角形の対角線である。なお、4つの圧力室330_1~330_4の駆動素子300_1~300_4も、これらの直線DL1,DL2の上に存在する。
図8における圧力室330_1~330_4の相互の位置関係は、Z方向に見た平面視の位置関係を示しているが、流路長FL1~FL4は正確な長さではなく、以下で説明する短長の関係のみを示している。図3~図6に示したように、各圧力室330からノズル200に至るまでの流路は、3次元的に屈曲した構成を有しており、図8に示した流路長FL1~FL4はそれらの3次元的な流路を辿るように測った長さである。但し、各圧力室330からノズル200に至るまでの流路は、3次元的に屈曲している必要はなく、2次元的に構成されていてもよい。
流路長FL1~FL4は、以下の関係を有する。
FL1<FL2 …(1a)
FL4<FL3 …(1b)
FL1=FL4 …(1c)
FL2=FL3 …(1d)
即ち、第1圧力室330_1からノズル200までの流路の第1流路長FL1は、第2圧力室330_2からノズル200までの流路の第2流路長FL2よりも短い。また、第4圧力室330_4からノズル200までの流路の第4流路長FL4は、第3圧力室330_3からノズル200までの流路の第3流路長FL3よりも短い。
FL1<FL2 …(1a)
FL4<FL3 …(1b)
FL1=FL4 …(1c)
FL2=FL3 …(1d)
即ち、第1圧力室330_1からノズル200までの流路の第1流路長FL1は、第2圧力室330_2からノズル200までの流路の第2流路長FL2よりも短い。また、第4圧力室330_4からノズル200までの流路の第4流路長FL4は、第3圧力室330_3からノズル200までの流路の第3流路長FL3よりも短い。
これらの流路長FL1~FL4は、圧力室330_1~330_4の端部からノズル200までの流路の長さであるが、この代わりに、駆動素子300_1~300_4の中心からノズル200までの流路の長さを流路長FL1~FL4として用いてもよい。この場合にも、上記(1a)~(1d)式が成立することが好ましい。但し、上記(1c)式と(1d)式は成立していなくてもよい。
制御部450は、主制御回路510と、駆動信号生成回路520と、スイッチ回路530と、デコーダー540とを有している。主制御回路510は、制御部450内の他の回路を制御する機能を有する。駆動信号生成回路520と、スイッチ回路530と、デコーダー540は、主制御回路510から定期的に与えられるタイミング信号Tmと、図示しないクロック信号とに同期して動作する。主制御回路510は、更に、ドットサイズ信号Sdをデコーダー540に供給する。ドットサイズ信号Sdは、液体の噴射によって媒体PM上に形成されるドットのサイズを表す信号であり、ドット位置毎に生成される。なお、主制御回路510と駆動信号生成回路520は、複数のノズル200の制御に共用される。また、スイッチ回路530とデコーダー540は、個々のノズル200に対応して設けられている。但し、駆動信号生成回路520を、個々のノズル200に対応して個別に設けるようにしてもよい。制御部450の一部の回路は、液体噴射ヘッド100を搭載したキャリッジ434上に実装されることが好ましい。また、制御部450の一部の回路は液体噴射ヘッド100の一部であってもよく、スイッチ回路530は駆動回路70に含まれていることが特に好ましい。
駆動信号生成回路520は、駆動素子300に与える駆動パルスDP1を含む共通駆動信号COM1を生成してスイッチ回路530に供給する。駆動パルスDP1は、例えば、図8に描いたような台形波である。スイッチ回路530は、複数の駆動素子300_1~300_4に対応するアナログスイッチ531~534を有している。本実施形態では、個々のアナログスイッチ531~534の入力端子に同じ駆動パルスDP1が供給されている。
デコーダー540は、主制御回路510から与えられるドットサイズ信号Sdをデコードすることによって、ドットサイズ信号Sdで表されるドットサイズを実現する制御信号S1~S4を生成する。これらの制御信号S1~S4は2値信号であり、アナログスイッチ531~534の制御端子にそれぞれ与えられる。アナログスイッチ531~534は、制御信号S1~S4に応じてオン又はオフすることによって、駆動パルスDP1を駆動素子300_1~300_4に供給したり、停止したりする。
なお、駆動しない駆動素子300に、噴射に直接寄与しない波形の信号を印加してもよい。「噴射に直接寄与しない波形」とは、その波形をノズル200に対応する全ての駆動素子300に印加しても当該ノズル200から液体が噴射されないような小さな波形を意味する。このような波形は、非噴射期間に連続して印加される微振動波形でもいいし、噴射に使用しない圧力室330への液体の逆流を緩和するために、噴射に使用する駆動素子300の駆動タイミングに合わせて噴射に使用しない駆動素子300に印加する専用の波形であってもよい。本開示において、「駆動パルス」という語句は、噴射に直接寄与しない波形のみを含む信号ではなく、噴射に直接寄与する波形を含む信号を意味する。
図9は、第1実施形態における噴射モードを示す説明図である。図9の各行には、個々のモードについて、第1噴射モードEM1であるか第2噴射モードEM2であるかの区分と、モードIDと、駆動圧力室数Ncavと、制御信号S1~S4のオン/オフ状態と、液滴量Ivとが示されている。
制御部450は、4つの駆動素子300_1~300_4の全てを駆動することでノズル200から液体を噴射する第1噴射モードEM1と、4つの駆動素子300_1~300_4のうち一部の駆動素子のみを駆動することでノズル200から液体を噴射する第2噴射モードEM2と、を選択的に実行可能である。第2噴射モードEM2は、複数のモードを含んでいる。
モードIDは、個々のモードについて、「モード区分を示す番号」と「駆動圧力室数Ncav」と「サブ番号」とをアンダーバーで繋げたものである。例えば、図9の最も上のモードのモードIDは1_4_1であり、これは、モード区分が第1噴射モードEM1、駆動圧力室数Ncavが4,サブ番号が1であることを示している。サブ番号は、モード区分と駆動圧力室数Ncavが共通する複数のモードを区別するための番号である。
制御信号S1~S4のオン/オフ状態は、4つの駆動素子300_1~300_4のオン/オフ状態を示している。換言すれば、制御信号S1~S4のオン/オフ状態は、4つの圧力室330_1~330_4のいずれを駆動するかを示している。駆動圧力室数Ncavは、駆動される圧力室数である。液滴量Ivは、各モードで噴射される液滴量の一例である。この例では、液滴量Ivは、0.5[pl]から12[pl]までにわたる9個の異なる値となっている。[pl]は、ピコリットルを意味する。これらのモードをすべて使用した場合には、ドット無しの階調を含めて、1つのドット位置で10個の階調を再現できる。これらの10個の階調は、ドットサイズ信号Sdで表される。
なお、図9に示すモード以外のモードを使用してもよい。例えば、3つの圧力室330を駆動するモードとしては、2つのモード2_3_1,2_3_2のみが記載されているが、これらとは異なる3つの圧力室330を駆動するモードを使用してもよい。1つの圧力室330のみを駆動するモードについても同様である。但し、制御部450は、これらの一部のモードのみを使用するように構成されていてもよい。
2つの圧力室330を駆動するモードとしては、6つのモード2_2_1~2_2_6が記載されている。これらのモードは、4つの圧力室330_1~330_4のうちの2つのみを駆動することでノズル200から液体を噴射する一部駆動モードである。モード2_2_1では、第1圧力室330_1と第4圧力室330_4とが駆動される。モード2_2_2では、第2圧力室330_2と第3圧力室330_3とが駆動される。図8で説明したように、第1圧力室330_1と第4圧力室330_4の駆動素子300_1,300_4は、4つの圧力室330_1~330_4のそれぞれの中心を頂点とした四角形の対角線DL1上に位置している。同様に、第2圧力室330_2と第3圧力室330_3の駆動素子300_2,300_3も、4つの圧力室330_1~330_4のそれぞれの中心を頂点とした四角形の対角線DL2上に位置している。また、第1圧力室330_1と第4圧力室330_4は、4つ圧力室330_1~330_4のうちノズル200までの流路長が他の圧力室よりも短い2つの圧力室である。
制御部450は、駆動圧力室数Ncavが2個である6つのモード2_2_1~2_2_6のうち、液滴量Ivが多い2つのモード2_2_1,2_2_2の一方のみを使用しても良く、或いは、2つの2_2_1,2_2_2の両方を使用してもよい。最初の2つのモード2_2_1,2_2_2は、液滴量Ivが多い点で好ましい。液滴量Ivが多い理由は、ノズル200の両側から均等に圧力波を伝えることができるので、噴射効率が良いからである。具体的に説明すると、例えばモード2_2_5のようにノズル200に対して第2方向Dr2の一方側に配置された2つの圧力室330_1,330_2に対応する駆動素子300_1,300_2のみを駆動する場合、駆動素子300_1,300_2の駆動によって生じた圧力波は、連通流路350を介して、ノズル200に対して第2方向Dr2の他方側に配置された2つの圧力室330_3,330_4の方へ伝わるため吐出効率が悪い。一方、モード2_2_1やモード2_2_2では、圧力室330_1又は圧力室330_2の何れかからノズル200の方へ伝わる圧力波と、圧力室330_3又は圧力室330_4の何れかからノズル200の方へ伝わる圧力波とをノズル200の近傍で合流させることができるので、吐出効率を向上させることができる。
2つのモード2_2_1,2_2_2のうちのモード2_2_1のみを使用する噴射制御は、以下の特徴を有する。
<特徴M1>
4つの駆動素子300_1~300_4のうち2つの駆動素子300のみを駆動することでノズル200から液体を噴射する一部駆動モードは、4つの圧力室330_1~330_4のうちノズル200までの流路長が他の圧力室よりも短い2つの圧力室330_1,330_4に対応する2つの駆動素子300_1,300_4のみを駆動することでノズル200から液体を噴射するモードを含む。
<特徴M1>
4つの駆動素子300_1~300_4のうち2つの駆動素子300のみを駆動することでノズル200から液体を噴射する一部駆動モードは、4つの圧力室330_1~330_4のうちノズル200までの流路長が他の圧力室よりも短い2つの圧力室330_1,330_4に対応する2つの駆動素子300_1,300_4のみを駆動することでノズル200から液体を噴射するモードを含む。
この特徴M1によれば、圧力室330_1からノズル200までの流路抵抗および圧力室330_4からノズル200までの流路抵抗が小さいため、圧力室330_1,330_4のそれぞれからからノズル200へ向かう圧力波の減衰を低減し、吐出効率を向上できるという利点がある。
2つのモード2_2_1,2_2_2の少なくとも一方を使用する噴射制御は、以下の特徴を有する。
<特徴M2>
第2噴射モードEM2は、4つの駆動素子300_1~300_4のうち2つの駆動素子のみを駆動することでノズル200から液体を噴射する一部駆動モードを含む。この一部駆動モードは、噴射方向に見た平面視において、4つの圧力室330_1~330_4のそれぞれの中心を頂点とした四角形の対角線DL1,DL2上に位置する2つの圧力室330に対応する駆動素子300を駆動することでノズル200から液体を噴射するモードを含む。
<特徴M2>
第2噴射モードEM2は、4つの駆動素子300_1~300_4のうち2つの駆動素子のみを駆動することでノズル200から液体を噴射する一部駆動モードを含む。この一部駆動モードは、噴射方向に見た平面視において、4つの圧力室330_1~330_4のそれぞれの中心を頂点とした四角形の対角線DL1,DL2上に位置する2つの圧力室330に対応する駆動素子300を駆動することでノズル200から液体を噴射するモードを含む。
上記特徴M2は、以下の特徴M3として把握することも可能である。
<特徴M3>
ノズル200は、噴射方向の平面視において、第1圧力室330_1と第4圧力室330_4とを結ぶ直線DL1と、第2圧力室330_2と第3圧力室330_3とを結ぶ直線DL2との交点と重なり、第2噴射モードEM2は、第1駆動素子300_1および第4駆動素子300_4、又は、第2駆動素子300_2および第3駆動素子300_3を駆動する。
<特徴M3>
ノズル200は、噴射方向の平面視において、第1圧力室330_1と第4圧力室330_4とを結ぶ直線DL1と、第2圧力室330_2と第3圧力室330_3とを結ぶ直線DL2との交点と重なり、第2噴射モードEM2は、第1駆動素子300_1および第4駆動素子300_4、又は、第2駆動素子300_2および第3駆動素子300_3を駆動する。
2つのモード2_2_1,2_2_2の両方を使用する噴射制御は、以下の特徴を有する。
<特徴M4>
第2噴射モードEM2は、4つの駆動素子300_1~300_4のうち2つの駆動素子300_1,300_4のみを駆動することでノズル200から液体を噴射するモード2_2_1と、当該2つの駆動素子300_1,300_4とは異なる2つの駆動素子300_2,300_3のみを駆動することでノズル200から液体を噴射するモード2_2_2と、を含む。
<特徴M4>
第2噴射モードEM2は、4つの駆動素子300_1~300_4のうち2つの駆動素子300_1,300_4のみを駆動することでノズル200から液体を噴射するモード2_2_1と、当該2つの駆動素子300_1,300_4とは異なる2つの駆動素子300_2,300_3のみを駆動することでノズル200から液体を噴射するモード2_2_2と、を含む。
この特徴M4によれば、2つの駆動素子300を使用したときの液滴量Ivとして2つの異なる値を実現できるので、ドットの階調再現性を向上できる。
以上の説明からも理解できるように、駆動圧力室数Ncavが2個であるモードでは、ノズル200までの流路長が同じ2つの圧力室330を駆動することが好ましい。また、ノズル列NLの一方側と他方側から1つずつ圧力室330を選択することが好ましい。これは、4つの圧力室330に共通する連通流路350が、ノズル列NLの方向である第1方向Dr1に直交する第2方向Dr2に長尺な場合には特に有効である。更に、4つの圧力室330_1~330_4のそれぞれの中心を頂点とした四角形の対角線DL1,DL2のうちのいずれかの上に配置された2つ圧力室330を駆動することが好ましい。
ユーザーは、入力受付部460を用いて、液体の噴射により媒体PMに記録される画像の画質に関する画質モードとして、低画質モードと高画質モードのいずれを使用するかを設定することが可能である。このとき、噴射制御は以下の特徴を有することが好ましい。
<特徴M5>
制御部450は、低画質モードが選択されている場合には、第1噴射モードEM1のみを実行し、高画質モードが選択されている場合には、第2噴射モードEM2のみ、又は、第1噴射モードEM1及び第2噴射モードEM2の双方を実行する。
<特徴M5>
制御部450は、低画質モードが選択されている場合には、第1噴射モードEM1のみを実行し、高画質モードが選択されている場合には、第2噴射モードEM2のみ、又は、第1噴射モードEM1及び第2噴射モードEM2の双方を実行する。
この特徴M5によれば、印刷速度を重視した印刷と階調再現性を重視した印刷を選択的に実行できる。なお、ユーザーが入力受付部460を用いて画質モードの選択を行う代わりに、画像データに含まれている選択指示に応じて制御部450が画質モードの選択を行うようにしてもよい。
噴射制御は、更に、以下の特徴を有するようにしてもよい。
<特徴M6>
制御部450は、液体の粘度が第1値であるとき第1噴射モードEM1を実行し、液体の粘度が第1値よりも低い第2値であるときに第2噴射モードEM2を実行する。
<特徴M6>
制御部450は、液体の粘度が第1値であるとき第1噴射モードEM1を実行し、液体の粘度が第1値よりも低い第2値であるときに第2噴射モードEM2を実行する。
この特徴M6によれば、粘度の状態に応じて噴射モードを切り替えることで、消費電力の低下を図ることができる。特に、UVインクや油性インクを用いる場合には、低温では粘度が高くて噴射に必要なエネルギーが大きくなるので、粘度に応じて噴射モードを変更することが好ましい。また、擬塑性インクを用いる場合には、流速に応じて粘度が変わるため、インク循環開始直後の高粘度の状態では第1噴射モードEM1を実行し、インク循環開始からしばらく経過した後の低粘度の状態では第2噴射モードEM2を実行するようにしてもよい。
液体の粘度は、以下のような種々の方法を用いて決定又は推定できる。第1の方法は、ユーザーが入力受付部460を用いて液体の粘度情報を入力する方法である。第2の方法は、液体貯留部420に設けられたICチップから自動で制御部450が液体の種類を判断し、その種類に応じて粘度を決定する方法である。この場合には、図示しない温度センサを用いて測定した液体の温度を用いて、温度と粘度との関係から粘度を決定することが好ましい。第3の方法は、本開示の出願人により開示された特開2020-44804号公報に記載された粘度検出手段を用いて、リアルタイムに粘度を検出する方法である。
ユーザーは、更に、入力受付部460を用いて、図3に示した媒体PMとノズル200の距離PGを設定することが可能である。このとき、噴射制御は以下の特徴を有することが好ましい。
<特徴M7>
制御部450は、媒体PMとノズル200との距離PGが第1距離であるときには第1噴射モードEM1を実行し、距離PGが第1距離よりも短い第2距離であるときには第2噴射モードEM2のみ、又は、第1噴射モードEM1及び第2噴射モードEM2の双方を実行する。
<特徴M7>
制御部450は、媒体PMとノズル200との距離PGが第1距離であるときには第1噴射モードEM1を実行し、距離PGが第1距離よりも短い第2距離であるときには第2噴射モードEM2のみ、又は、第1噴射モードEM1及び第2噴射モードEM2の双方を実行する。
この特徴M7によれば、第2噴射モードEM2は第1噴射モードEM1に比べて液滴量Ivが小さいため、媒体PMとノズル200の距離PGが大きいと気流の影響を受けやすいが、距離PGに応じてモードを適切に切り替えることで気流の影響による印刷不良を抑制できる。
入力受付部460は、第1噴射モードEM1と第2噴射モードEM2を含む複数のモードの中から使用者によって選択されたモードの入力を受け付けるようにしてもよい。こうよれば、使用者が自分で使用したいモードを選択できる。
上述した第1実施形態におけるヘッド駆動方法によれば、上記特徴M1~M7の少なくとも一部を適用することにより、第1噴射モードEM1と第2噴射モードEM2を利用して階調再現性を向上できる。また、第1噴射モードEM1および第2噴射モードEM2において、同じ駆動信号生成回路520によって生成された同じ駆動パルスDP1を駆動素子300_1~300_4のそれぞれに供給する構成でも階調再現性を向上できるので、異なる駆動パルスを生成する複数の駆動信号生成回路を設けることで階調再現性を向上させる場合に比べてコストを低減できる。
なお、上述した第1実施形態では、1種類の駆動パルスDP1のみを含む駆動信号を用いていたが、この代わりに、液滴量Ivの異なる複数種類の駆動パルスを含む駆動信号を用いてもよい。このような駆動信号を使用すれば、1ドットで再現できる階調数を更に増やすことができる。これは、以下で説明する他の実施形態でも同様である。
C.他の実施形態
図10は、第2実施形態における制御部450のヘッド駆動機能を示す説明図である。第2実施形態と上述した第1実施形態との主な違いは、Z方向に見た平面視における複数の圧力室330_1~330_4の位置関係のみであり、他の装置構成や制御動作は第1実施形態とほぼ同じである。
図10は、第2実施形態における制御部450のヘッド駆動機能を示す説明図である。第2実施形態と上述した第1実施形態との主な違いは、Z方向に見た平面視における複数の圧力室330_1~330_4の位置関係のみであり、他の装置構成や制御動作は第1実施形態とほぼ同じである。
図8で説明した第1実施形態では、複数の圧力室330_1~330_4が千鳥状に配置されていたが、第2実施形態では千鳥状に配置されていない。即ち、第1圧力室330_1と第3圧力室330_3は、第1方向Dr1に関して同じ位置に配置されている。第2圧力室330_2と第4圧力室330_4も、第1方向Dr1に関して同じ位置に配置されている。この第2実施形態では、圧力室330_1~圧力室330_4からノズル200までの流路長FL1~FL4は、すべて同じである。
図11は、第2実施形態における噴射モードを示す説明図である。個々のモードにおける駆動素子300のオン/オフ状態は、図9に示した第1実施形態のモードと同じであるが、液滴量Ivが第1実施形態と異なる。図11の例では、液滴量Ivは、1[pl]から12[pl]までにわたる6つの異なる値となっている。例えば、2つのモード2_2_1,2_2_2の液滴量Ivは5[pl]で同じである。液滴量Ivが第1実施形態と異なる理由は、第2実施形態では流路長FL1~FL4がすべて等しいからである。図11に示す複数のモードをすべて使用した場合には、ドット無しの階調を含めて、1つのドット位置で7個の階調を再現できる。
第2実施形態においても、第1実施形態で説明した特徴M1~M7を適用することができ、第1実施形態とほぼ同様の効果を有する。
なお、第2実施形態では、上記特徴M4で使用される2つのモード2_2_1,2_2_2の液滴量Ivは同じなので、いずれのモードを用いても同じ階調が再現される。第2実施形態において特徴M4を適用する場合には、2つの駆動素子300を駆動するモードが連続して実行されるときに、2つのモード2_2_1,2_2_2を定期的に切り替えることが好ましく、特に、ノズル200から液滴を吐出する毎に交互に2つのモードを切り替えることが好ましい。こうすれば、同じ2つの駆動素子300だけを駆動し続ける場合に比べて、駆動素子300を長寿命化することができる。
図12は、第3実施形態における制御部450のヘッド駆動機能を示す説明図である。第3実施形態と上述した第1実施形態との主な違いは、2つの駆動信号生成回路521,522が設けられている点、及び、これらの駆動信号生成回路521,522で生成された駆動パルスDP1,DP2が4つの駆動端子300_1~300_4に分配されている点であり、他の装置構成や制御動作は第1実施形態とほぼ同じである。
第1駆動信号生成回路521と第2駆動信号生成回路522は、駆動素子300に与える第1共通駆動信号COM1と第2共通駆動信号COM2をそれぞれ生成してスイッチ回路530に供給する。第1共通駆動信号COM1は第1駆動パルスDP1を含んでおり、第2共通駆動信号COM2は第2駆動パルスDP2を含んでいる。駆動パルスDP1,DP2の例については後述する。2つのアナログスイッチ531,534の入力端子には第1共通駆動信号COM1が供給され、他の2つのアナログスイッチ532,533の入力端子には第2共通駆動信号COM2が供給されている。アナログスイッチ531~534は、制御信号S1~S4に応じてオン又はオフすることによって、駆動パルスDP1,DP2を駆動素子300_1~300_4に供給したり、停止したりする。なお、第3駆動素子300_3に供給される第3駆動パルスDP3は、第2駆動素子300_2に供給される第2駆動パルスDP2と同じものである。また、第4駆動素子300_4に供給される第4駆動パルスDP4は、第1駆動素子300_1に供給される第1駆動パルスDP1と同じものである。なお、第3駆動パルスDP3を含む第3共通駆動信号を生成する第3駆動信号生成回路と、第4駆動パルスDP4を含む第4共通駆動信号を生成する第4駆動信号生成回路とを設けるようにしてもよい。
図13は、共通駆動信号COM1,COM2と駆動パルスDP1,DP2の関係を示すタイミングチャートである。第1共通駆動信号COM1は、タイミング信号Tmに同期して、一定の単位期間Tu(制御期間)毎に第1駆動パルスDP1が周期的に発生する信号である。第2共通駆動信号COM2も同様に、タイミング信号Tmに同期して、一定の単位期間Tu毎に第2駆動パルスDP2が周期的に発生する信号である。1つの単位期間Tu内に発生する第1駆動パルスDP1の駆動タイミングt1と第2駆動パルスDP2の駆動タイミングt2は、ずれて設定されている。換言すれば、2つの共通駆動信号COM1,COM2の駆動周期がずれて設定されている。
図14は、第3実施形態における駆動パルスDP1~DP4の例1と、これらによる圧力変化Pr1,Pr2,Prtを示すグラフである。第1駆動パルスDP1は、短い流路長FL1を有する第1圧力室330_1の第1駆動素子300_1に供給され、第2駆動パルスDP2は、長い流路長FL2を有する第2圧力室330_2の第2駆動素子300_2に供給される。
第1駆動パルスDP1は、その駆動タイミングt1で中間電位Vmidからほぼ直線状に下降して、下端電位Vd1に達すると一定時間保持され、その後、電位がほぼ直線状に上昇して上端電位Vu1に達すると一定時間保持され、その後、電位が再びほぼ直線状に下降して中間電位Vmidに戻る台形波形状を有する。第1駆動パルスDP1の振幅AP1は、上端電位Vu1と下端電位Vd1の差である。駆動タイミングt1後の電位下降部分は、振動板310を-Z方向に引き込む動作を行う部分である。また、下端電位Vd1から電位が上昇する電位上昇部分は、振動板310を+Z方向に押し出す動作を行う部分である。第1圧力室330_1内の圧力波は、この電位上昇部分に応じて発生する。
第2駆動パルスDP2は、第1駆動パルスDP1と同じ波形形状を有しており、第1駆動パルスDP1の駆動タイミングt1よりも早い駆動タイミングt2で発生する。第2駆動パルスDP2の中間電位Vmid、下端電位Vd2、上端電位Vu2、及び振幅AP2は、第1駆動パルスDP1の中間電位Vmid、下端電位Vd1、上端電位Vu1、及び振幅AP1とそれぞれ同じである。図14に示した駆動パルスDP1,DP2の形状は一例であり、これ以外の種々の形状の駆動パルスを使用することが可能である。
図14の3段目のグラフに示す圧力変化Pr1,Pr2は、2つの駆動パルスDP1,DP2に応じて圧力室330_1,330_2で発生した圧力波によって、ノズル200の位置において発生する内圧の変化を個別に示している。2つの圧力変化Pr1,Pr2は、ほぼ同じ形状を有しており、そのピーク高さH1,H2が相違する。ピーク高さH2は、ピーク高さH1よりも小さい。図14の4段目のグラフに示す圧力変化Prtは、4つの駆動パルスDP1~DP4に応じて4つの圧力室330_1~330_4で発生した圧力波によって、ノズル200の位置において発生する内圧の変化の合計を示している。圧力変化Prtのピーク高さHtは、圧力変化Pr1,Pr2のピーク高さH1,H2の約4倍である。この例では、圧力変化Pr1,Pr2のピークがほぼ同じタイミングで発生するので、ノズル200の位置における連通流路350の圧力変化Prtを効率良く高めることができる。この結果、液体の噴射効率を高めることができる。
図14に示した駆動パルスDP1~DP4の例1を用いた駆動方法は、以下の特徴を有する。
<特徴Mp1>
第2駆動素子300_2の駆動タイミングは、第1駆動素子300_1の駆動タイミングよりも早く、第3駆動素子300_3の駆動タイミングは、第4駆動素子300_4の駆動タイミングよりも早い。
<特徴Mp1>
第2駆動素子300_2の駆動タイミングは、第1駆動素子300_1の駆動タイミングよりも早く、第3駆動素子300_3の駆動タイミングは、第4駆動素子300_4の駆動タイミングよりも早い。
上記特徴Mp1は、以下の特徴Mp2としても把握できる。
<特徴Mp2>
第2駆動パルスDP2を第2駆動素子300_2に印加するタイミングは、第1駆動パルスDP1を第1駆動素子300_1に印加するタイミングよりも早く、第3駆動パルスDP3を第3駆動素子300_3に印加するタイミングは、第4駆動パルスDP4を第4駆動素子300_4に印加するタイミングよりも早い。
<特徴Mp2>
第2駆動パルスDP2を第2駆動素子300_2に印加するタイミングは、第1駆動パルスDP1を第1駆動素子300_1に印加するタイミングよりも早く、第3駆動パルスDP3を第3駆動素子300_3に印加するタイミングは、第4駆動パルスDP4を第4駆動素子300_4に印加するタイミングよりも早い。
駆動パルスDP1~DP4のそれぞれを駆動素子300_1~300_4のそれぞれに印加するタイミングは、駆動素子300_1~300_4の駆動により発生した圧力波が、ノズル200の位置において互いに相殺することなく圧力を高めるように設定されることが好ましい。一例として、2つの駆動素子300_1,300_2の駆動により発生した2つの圧力波が互いに相殺することなく圧力を高めるか否かは、2つの駆動素子300_1,300_2を駆動したときにノズル200から噴射される液体の第1液体量と、1つの駆動素子300_1のみを駆動したときにノズル200から噴射される液体の第2液体量とを比較することによって決定できる。即ち、第1液体量が第2液体量以下の場合には、2つの駆動素子300_1,300_2の駆動により発生した2つの圧力波が互いに相殺しているものと判断できる。一方、第1液体量が第2液体量よりも多い場合には、2つの駆動素子300_1,300_2の駆動により発生した2つの圧力波が互いに相殺することなく圧力を高めているものと判断できる。なお、第1液体量は、第2液体量の1.5倍以上となるように駆動パルスDP1,DP2のタイミングを調整することが好ましい。また、図8のように4つの駆動素子300_1~300_4を駆動する場合には、4つの駆動素子300を駆動したときにノズル200から噴射される液体の第1液体量が、1つの駆動素子300_1のみ駆動したときにノズル200から噴射される液体の第2液体量の3倍以上となるように、駆動パルスDP1~DP4のタイミングを調整することが好ましい。
また、駆動素子300_1~300_4のそれぞれに同じ駆動パルスDP1を供給したときの液体量に比べて、駆動パルスDP1,DP2を駆動素子300_1~300_4に供給したときの液体量の方が大きくなるように駆動パルスDP1,DP2の駆動タイミングの調整を行えば、圧力波のピーク同士を同じタイミングで合成させた合成波とすることができ、噴射効率を向上できる。
図15は、駆動パルスDP1~DP4の例2を示すグラフである。この例2と、図14に示した例1との違いは、第2駆動パルスDP2の波形のみであり、第1駆動パルスDP1は例1と同じである。なお、図15では、圧力変化のグラフは省略している。
例2の駆動パルスDP1~DP4を用いた駆動方法は、以下の特徴を有する。
<特徴Mp3>
第2駆動パルスDP2の振幅AP2は、第1駆動パルスDP1の振幅AP1よりも大きく、第3駆動パルスDP3の振幅は、第4駆動パルスDP4の振幅よりも大きい。
例えば、第2駆動パルスDP2の下端電位Vd2は、第1駆動パルスDP1の下端電位Vd1より低く設定され、第2駆動パルスDP2の上端電位Vu2は第1駆動パルスDP1の上端電位Vu1より高く設定される。
<特徴Mp3>
第2駆動パルスDP2の振幅AP2は、第1駆動パルスDP1の振幅AP1よりも大きく、第3駆動パルスDP3の振幅は、第4駆動パルスDP4の振幅よりも大きい。
例えば、第2駆動パルスDP2の下端電位Vd2は、第1駆動パルスDP1の下端電位Vd1より低く設定され、第2駆動パルスDP2の上端電位Vu2は第1駆動パルスDP1の上端電位Vu1より高く設定される。
上記特徴Mp3を採用する理由は、4つの圧力室330_1~330_4でそれぞれ発生した圧力波がノズル200の位置に到達する前に減衰する減衰量を考えたとき、それらの減衰量の差が無視できない場合に、その差を解消するためである。図8の例では、2つの圧力室330_2,330_3からノズル200までの流路長FL2,FL3が、他の2つの圧力室330_1,330_4からノズル200までの流路長FL1,FL4よりも長いので、2つの圧力室330_2,330_3で発生した圧力波の減衰量が無視できない程度に大きくなる場合が想定される。この場合には、上記特徴Mp3を採用することによって、圧力波の減衰量の差を解消することができる。即ち、4つの圧力室330_1~330_4の圧力波によってノズル200の位置で発生する圧力変化をほぼ同じにすることができ、噴射効率を高めることができる。なお、第1駆動パルスDP1に応じてノズル200の位置において発生する圧力変化のピーク高さを100%としたとき、第2駆動パルスDP2に応じてノズル200の位置において発生する圧力変化のピーク高さが100±5%の範囲に収まるように第2駆動パルスDP2の振幅AP2を調整することが好ましい。
圧力波の減衰量の差と液体の噴射効率の関係は、以下のように理解することができる。例えば、流路長の異なる第1圧力室330_1と第2圧力室330_2に同じ圧力変化を生じさせた場合、ノズル200の位置では、流路長が長い方の第2圧力室330_2の圧力波の振幅がより小さくなる。そのため、第1圧力室330_1からの圧力波が第2圧力室330_2の方へ伝わることで、噴射効率が下がる虞がある。しかし、流路長の長い第2圧力室330_2に生じさせる圧力変化を第1圧力室330_1よりも大きくすることで、第1圧力室330_1からの圧力波が第2圧力室330_2の方へ伝わることを抑制し、噴射効率を向上させることができる。
上記特徴Mp3は、以下のような特徴として理解することも可能である。
<特徴Mp4>
第2駆動素子300_2を駆動することで生じる第2圧力室330_2内の液体の圧力変化の大きさは、第1駆動素子300_1を駆動することで生じる第1圧力室330_1内の液体の圧力変化の大きさより大きい。同様に、第3駆動素子300_3を駆動することで生じる第3圧力室330_3内の液体の圧力変化の大きさは、第4駆動素子300_4を駆動することで生じる第4圧力室330_4内の液体の圧力変化の大きさより大きい。
<特徴Mp4>
第2駆動素子300_2を駆動することで生じる第2圧力室330_2内の液体の圧力変化の大きさは、第1駆動素子300_1を駆動することで生じる第1圧力室330_1内の液体の圧力変化の大きさより大きい。同様に、第3駆動素子300_3を駆動することで生じる第3圧力室330_3内の液体の圧力変化の大きさは、第4駆動素子300_4を駆動することで生じる第4圧力室330_4内の液体の圧力変化の大きさより大きい。
<特徴Mp5>
図3に示した振動板310の第2振動部312の変位量は、第1振動部311の変位量よりも大きく、第3振動部313の変位量は、第4振動部314の変位量よりも大きい。
ここで、振動板310の振動部の変位量とは、駆動パルスDP1又は駆動パルスDP2が印加された際に、振動部が最も+Z側に変位したときの位置と最も-Z側に変位したときの位置との差である。
図3に示した振動板310の第2振動部312の変位量は、第1振動部311の変位量よりも大きく、第3振動部313の変位量は、第4振動部314の変位量よりも大きい。
ここで、振動板310の振動部の変位量とは、駆動パルスDP1又は駆動パルスDP2が印加された際に、振動部が最も+Z側に変位したときの位置と最も-Z側に変位したときの位置との差である。
図15に示した駆動パルスDP1,DP2の例2を用いた駆動方法は、図14に示した例1を用いた駆動方法よりも液体の噴射効率を高められる可能性がある。
図16は、駆動パルスDP1~DP4の例3を示すグラフである。この例3と図14に示した例1との違いは、第2駆動パルスDP2の波形のみであり、第1駆動パルスDP1は例1と同じである。
例3の第2駆動パルスDP2は、第1駆動パルスDP1に比べて、台形波の傾きが大きく設定されている。即ち、第2駆動パルスDP2の電位上昇部分の傾きθ1は、第1駆動パルスDP1の電位上昇部分の傾きθ1よりも大きく設定されている。第2駆動パルスDP2の振幅AP2は、第1駆動パルスDP1の振幅AP1と同じである。また、第2駆動パルスDP2の下端電位Vd2は第1駆動パルスDP1の下端電位Vd1と同じであり、第2駆動パルスDP2の上端電位Vu2は第1駆動パルスDP1の上端電位Vu1と同じである。なお、第2駆動パルスDP2の駆動タイミングt2は、第1駆動パルスDP1の駆動タイミングt1よりも早い。
駆動素子300として圧電素子を用いる場合には、図16のように台形波の電位上昇部分の傾きθ2を大きくすることによって、振動板310の変位速度を速くことができる。つまり、振幅AP2を大きくすることなく、振動板310をZ方向に押し出す際の波形の傾きθ2を急にすることによって、圧力波の振幅を大きくできる。
なお、台形波を用いる場合には、その電位上昇部分の傾きθ2を大きくするほど、駆動素子300の振動が早く開始される傾向にある。従って、第2駆動パルスDP2の駆動タイミングt2を第1駆動パルスDP1の駆動タイミングt1と同じに設定しても、第2駆動素子300_2の実質的な駆動タイミングを早くすることが可能である。この点を考慮すると、第2駆動パルスDP2の駆動タイミングt2を、第1駆動パルスDP1の駆動タイミングt1と同じに設定してもよい。この場合にも、駆動パルスDP1,DP2の駆動タイミングt1,t2は、駆動素子300_1,300_2の駆動により発生した圧力波が、ノズル200の位置において互いに相殺することなく圧力を高めるように設定されることが好ましい。
図17は、駆動パルスDP1~DP4の例4を示すグラフである。これらの駆動パルスDP1~DP4は、圧電素子の代わりに、発熱素子を駆動素子300として用いた場合に使用できる。第1駆動パルスDP1は、プレパルスとしての第1パルス部分P1aと、メインパルスとしての第2パルス部分P2aと、これらの間にある所定長のオフ部分Poffと、を含む矩形形状のパルスである。第1パルス部分P1aは、圧力室330内の液体の膜沸騰の度合いを制御する部分であり、第2パルス部分P2aは膜沸騰させた状態で液体を噴射するためのトリガーとなる部分である。従って、第2パルス部分P2aの立ち上がりタイミングが、噴射の駆動タイミングt1として設定されている。第2駆動パルスDP2も、第1駆動パルスDP1と同様に、プレパルスとしての第1パルス部分P1bと、メインパルスとしての第2パルス部分P2bと、これらの間にある所定長のオフ部分Poffと、を含む矩形形状のパルスであり、第2パルス部分P2bの立ち上がりタイミングが、噴射の駆動タイミングt2として設定されている。
例4の駆動パルスDP1,DP2では、第1パルス部分P1a,P1bのパルス幅を長くすると膜沸騰が強くなり、エネルギー量が大きくなる。一方、第2パルス部分P2a,P2bは、噴射のためのトリガーに過ぎないので、パルス幅を変えても影響はほとんどない。通常は、1回の噴射当たりに利用できる時間幅は決まっているので、例えば、第2駆動パルスDP2の第1パルス部分P1bを長くした場合には、その分だけ第2パルス部分P2bを短くして、第2駆動パルスDP2の全長が一定になるようにすることができる。例えば、第2圧力室330_2における圧力変化の大きさを変えるには、第1パルス部分P1bの幅を長くし、第2パルス部分P2bの幅を短くすればよい。この場合にも、第1駆動パルスDP1に応じてノズル200の位置において発生する圧力変化のピーク高さを100%としたとき、第2駆動パルスDP2に応じてノズル200の位置において発生する圧力変化のピーク高さが100±5%の範囲に収まるように第1パルス部分P1bの幅を調整することが好ましい。
なお、第1パルス部分P1bの幅を調整する代わりに、1つの駆動パルスDP2に含まれる第1パルス部分P1bの回数を多くすることによって、圧力室330_2内の液体に与えるエネルギー量を大きくしても良い。或いは、圧電素子を用いる場合と同様に、第1パルス部分P1bの電圧値を大きくすることによって、圧力室330_2内の液体に与えるエネルギー量を大きくしてもよい。
図14~図17に示した駆動パルスの例から、以下の特徴を把握できる。
<特徴Mp6>
第1圧力室330_1で発生した圧力波と第2圧力室330_2で発生した圧力波が、ノズル200の位置において互いに相殺することなく圧力を高めるように駆動パルスDP1,DP2のタイミングと波形の少なくとも一方を調整する。
<特徴Mp6>
第1圧力室330_1で発生した圧力波と第2圧力室330_2で発生した圧力波が、ノズル200の位置において互いに相殺することなく圧力を高めるように駆動パルスDP1,DP2のタイミングと波形の少なくとも一方を調整する。
<特徴Mp7>
流路長FL1,FL2の違いに起因する圧力波の減衰量の差を解消するように、駆動パルスDP1,DP2の波形を調整する。具体的には、第1駆動パルスDP1に応じてノズル200の位置において発生する圧力変化のピーク高さを100%としたとき、第2駆動パルスDP2に応じてノズル200の位置において発生する圧力変化のピーク高さが100±5%の範囲に収まるように波形を調整することが好ましい。
流路長FL1,FL2の違いに起因する圧力波の減衰量の差を解消するように、駆動パルスDP1,DP2の波形を調整する。具体的には、第1駆動パルスDP1に応じてノズル200の位置において発生する圧力変化のピーク高さを100%としたとき、第2駆動パルスDP2に応じてノズル200の位置において発生する圧力変化のピーク高さが100±5%の範囲に収まるように波形を調整することが好ましい。
第3実施形態における噴射モードとしては、図11で説明した第2実施形態における噴射モードと同じものを使用することができる。従って、第3実施形態も、第1実施形態や第2実施形態とほぼ同様の効果を有する。また、第3実施形態におけるヘッド駆動方法によれば、上記特徴Mp1~Mp7の少なくとも一部を適用することにより、ノズル200から圧力室330_1~330_4までの流路長FL1~FL4の差に起因する圧力波のずれを低減して、噴射効率を向上できる。
図18は、第4実施形態における制御部450のヘッド駆動機能を示す説明図である。第4実施形態と上述した第1実施形態との主な違いは、ノズル200に連通する圧力室として第5圧力室330_5と第6圧力室330_6が追加されている点だけであり、他の装置構成や制御動作は第1実施形態とほぼ同じである。
Z方向に見た平面視において、3つの圧力室330_1~330_3はノズル200に対して一方側である-X側に配置されており、他の3つの圧力室330_4~330_6はノズル200に対して他方側である+X側に配置されている。複数の圧力室330_1~330_6は、千鳥状に配置されている。即ち、ノズル200に対して一方側に配置された圧力室330_1~330_3と、他方側に配置された圧力室330_4~330_6は、第1方向Dr1の位置が互いにずれた位置に配置されている。6つの圧力室330_1~330_6の駆動素子300_1~300_6には、同一の駆動パルスDP1が供給される。
第4実施形態では、6つの圧力室330_1~330_6からノズル200までの流路長FL1~FL6について、以下の式が成立している。
FL2<FL1<FL3 …(4a)
FL5<FL6<FL4 …(4b)
FL1=FL6 …(4c)
FL2=FL5 …(4d)
FL3=FL4 …(4e)
FL2<FL1<FL3 …(4a)
FL5<FL6<FL4 …(4b)
FL1=FL6 …(4c)
FL2=FL5 …(4d)
FL3=FL4 …(4e)
図19は、第4実施形態における噴射モードを示す説明図である。この例では、液滴量Ivは、0.5[pl]から12[pl]までにわたる10個の異なる値となっている。これらの複数のモードをすべて使用した場合には、ドット無しの階調を含めて、1つのドット位置で11個の階調を再現できる。但し、制御部450は、これらの一部のモードのみを使用するように構成されていてもよい。
第4実施形態において、制御部450が使用する噴射モードは、6つの圧力室330_1~330_6のすべてを駆動するモードと、そのうちの4つの圧力室330のみを駆動するモードと、2つの圧力室330のみを駆動するモードと、を含むことが好ましい。これらの3つのモードを含むようにすれば、ドットの階調再現性を高めることができる。
また、2つの圧力室330のみを駆動するモードとしては、ノズル200を通る直線上にある2つの圧力室330を駆動するモードを使用することが好ましい。具体的には、第2圧力室330_2と第5圧力室330_5を駆動するモード2_2_1と、第1圧力室330_1と第6圧力室330_6を駆動するモード2_2_2と、第3圧力室330_3と第4圧力室330_4を駆動するモード2_2_3と、のうちの1つ以上を使用することが好ましい。これらのモードでは、左右から均等に圧力波がノズルに伝えることができるので、噴射効率が高い。特に、第2圧力室330_2と第5圧力室330_5は、ノズル200までの流路長FL2,FL5が他の圧力室よりも短く、これらの圧力室330_2,330_5を駆動するモード2_2_1は液滴量Ivが多い点で好ましい。また、3つのモード2_2_1~2_2_3のうちの2つ以上を使用すれば、ドットの階調再現性を更に高めることができる。
4つの圧力室330を駆動するモードとしては、4個の圧力室330の中心を頂点とする4角形の内部にノズル200が存在するような4つの圧力室330を駆動するモードを使用することが好ましい。具体的には、圧力室330_1,330_2,330_5,330_6を駆動するモード2_4_1が好ましい。このモード2_4_1では、ノズル200の両側からほぼ均等に圧力波を伝えることができる。なお、圧力室330_1,330_3,330_4,330_6を駆動するモード2_4_2や、圧力室330_2,330_3,330_4,330_5を駆動するモード2_4_3を使用してもよい。これらの3つのモード2_4_1~2_4_3のうちの2つ以上を使用すれば、ドットの階調再現性を更に高めることができる。
なお、3つの圧力室330のみを駆動するモードを使用してもよい。この駆動モードとしては、3個の圧力室330の中心を頂点とする3角形の内部にノズル200が存在するような3つの圧力室330を駆動するモードを使用することが好ましい。また、5個の圧力室のみを駆動するモードを使用してもよい。この駆動モードとしては、5個の圧力室330の中心を頂点とする4角形の内部にノズル200が存在するような5つの圧力室330を駆動するモードを使用することが好ましい。
図20は、第5実施形態における制御部450のヘッド駆動機能を示す説明図である。第5実施形態と上述した第4実施形態との主な違いは、Z方向に見た平面視における複数の圧力室330_1~330_6の位置関係のみであり、他の装置構成や制御動作は第1実施形態とほぼ同じである。
図18で説明した第4実施形態では、複数の圧力室330_1~330_6が千鳥状に配置されていたが、第5実施形態では千鳥状に配置されていない。即ち、第1圧力室330_1と第4圧力室330_4は、第1方向Dr1に関して同じ位置に配置されている。また、第2圧力室330_2と第5圧力室330_5も、第1方向Dr1に関して同じ位置に配置されており、第3圧力室330_3と第6圧力室330_6も、第1方向Dr1に関して同じ位置に配置されている。
第5実施形態では、6つの圧力室330_1~330_6からノズル200までの流路長FL1~FL6について、以下の式が成立している。
FL2<FL1 …(5a)
FL5<FL4 …(5b)
FL1=FL3=FL4=FL6 …(5c)
FL2=FL5 …(5d)
FL2<FL1 …(5a)
FL5<FL4 …(5b)
FL1=FL3=FL4=FL6 …(5c)
FL2=FL5 …(5d)
図21は、第5実施形態における噴射モードを示す説明図である。個々のモードにおける駆動素子300のオン/オフ状態は、図19に示した第4実施形態のモードと同じであるが、液滴量Ivが第1実施形態と異なる。図21の例では、液滴量Ivは、0.5[pl]から12[pl]までにわたる8個の異なる値となっている。これらの複数のモードをすべて使用した場合には、ドット無しの階調を含めて、1つのドットで9個の階調を再現できる。但し、制御部450は、これらの一部のモードのみを使用するように構成されていてもよい。
第5実施形態において、制御部450が使用する噴射モードは、6つの圧力室330_1~330_6のすべてを駆動するモードと、そのうちの4つの圧力室330のみを駆動するモードと、2つの圧力室330のみを駆動するモードと、を含むことが好ましい。これらの3つのモードを含むようにすれば、ドットの階調再現性を高めることができる。なお、3つの圧力室330のみを駆動するモードや、5個の圧力室のみを駆動するモードを使用してもよい。
2つの圧力室330のみを駆動するモードとしては、ノズル200を通る直線上にある2つの圧力室330を駆動するモードを使用することが好ましい。具体的には、第2圧力室330_2と第5圧力室330_5を駆動するモード2_2_1と、第1圧力室330_1と第6圧力室330_6を駆動するモード2_2_2と、第3圧力室330_3と第4圧力室330_4を駆動するモード2_2_3と、のうちの1つ以上を使用することが好ましい。これらのモードでは、左右から均等に圧力波がノズルに伝えることができるので、噴射効率が高い。特に、第2圧力室330_2と第5圧力室330_5は、ノズル200までの流路長FL2,FL5が他の圧力室よりも短く、これらの圧力室330_2,330_5を駆動するモード2_2_1は液滴量Ivが多い点で好ましい。また、3つのモード2_2_1~2_2_3のうちの2つ以上を使用すれば、ドットの階調再現性を更に高めることができる。
4つの圧力室330を駆動するモードするモードとしては、4個の圧力室330の中心を頂点とする4角形の内部にノズル200が存在するような4つの圧力室330を駆動するモードを使用することが好ましい。具体的には、圧力室330_1,330_2,330_5,330_6を駆動するモード2_4_1と、圧力室330_2,330_3,330_4,330_5を駆動するモード2_4_3が好ましい。これらのモード2_4_1,2_4_3では、ノズル200の両側からほぼ均等に圧力波を伝えることができる。なお、圧力室330_1,330_3,330_4,330_6を駆動するモード2_4_2を使用してもよい。これらの3つのモード2_4_1~2_4_3のうちの2つ以上を使用すれば、ドットの階調再現性を更に高めることができる。
図22は、第6実施形態における制御部450のヘッド駆動機能を示す説明図である。第6実施形態と上述した第1実施形態との主な違いは、2つの圧力室330_1,330_2のみが設けられている点、及び、ノズル200が2つの圧力室330_1,330_2の間に配置されている点であり、他の装置構成や制御動作は第1実施形態とほぼ同じである。
Z方向に見た平面視において、2つの圧力室330_1,330_2は、X方向に沿って延びており、その長手方向はX方向に平行である。また、2つの圧力室330_1,330_2は、X方向に沿って配列されている。ノズル200は、2つの圧力室330_1,330_2に挟まれた位置に配置されている。
第6実施形態において、第1圧力室330_1からノズル200までの流路長FL1は、第2圧力室330_2からノズル200までの流路長FL2よりも短い。但し、流路長FL1,FL2を同じに設定してもよい。なお、ノズル200の位置は、図22に示した位置以外の任意の位置に設定可能である。例えば、Z方向に見た平面視において第1圧力室330_1と重なる位置にノズル200が配置されていてもよい。この場合、第1流路長FL1は、第1圧力室330_1に接続された連通孔341の流路長にほぼ相当し、第2流路長FL2は、第2圧力室330_2に接続された連通孔342の流路長と、連通孔341と連通孔342とを接続する連通流路350の流路長とを合計した流路長にほぼ相当する。
図23は、第6実施形態における噴射モードを示す説明図である。この例では、液滴量Ivは、2.5[pl]と3.5[pl]と6[pl]の3個の異なる値となっている。これらの複数のモードをすべて使用した場合には、ドット無しの階調を含めて、1つのドット位置で4個の階調を再現できる。
第6実施形態において、制御部450は、2つの駆動素子300_1,300_2の両方を駆動することでノズル200から液体を噴射する第1噴射モードEM1と、2つの駆動素子300_1,300_2のうちの一方の駆動素子のみを駆動することでノズル200から液体を噴射する第2噴射モードEM2と、を選択的に実行可能である。従って、ドットの階調再現性を向上できる。
上述した各種の実施形態を考慮すると、噴射モードとしては、以下のいずれかの特徴を有するものを使用することが好ましい。
<特徴M8>
1つのノズル200に対応して設けられた圧力室330の数Nを2以上の任意の整数としたとき、N個のうちの2個の圧力室330のみを駆動するモードにおいて、当該2個の圧力室330は、噴射方向に見た平面視において、ノズル200を通る直線上にあり、且つ、ノズル200を挟んで一方側と他方側に存在する圧力室である。
この特徴M8では、更に、2個の圧力室330の中心がノズル200を通る直線上にあることが好ましい。
1つのノズル200に対応して設けられた圧力室330の数Nを2以上の任意の整数としたとき、N個のうちの2個の圧力室330のみを駆動するモードにおいて、当該2個の圧力室330は、噴射方向に見た平面視において、ノズル200を通る直線上にあり、且つ、ノズル200を挟んで一方側と他方側に存在する圧力室である。
この特徴M8では、更に、2個の圧力室330の中心がノズル200を通る直線上にあることが好ましい。
<特徴M9>
1つのノズル200に対応して設けられた圧力室330の数Nを4以上の任意の整数とし、Ndを3以上でN未満の奇数としたとき、N個のうちのNd個の圧力室330のみを駆動するモードにおいて、当該Nd個の圧力室330は、噴射方向に見た平面視において、当該Nd個の圧力室330の中心を頂点とするNd角形の内部にノズル200が存在する圧力室である。
1つのノズル200に対応して設けられた圧力室330の数Nを4以上の任意の整数とし、Ndを3以上でN未満の奇数としたとき、N個のうちのNd個の圧力室330のみを駆動するモードにおいて、当該Nd個の圧力室330は、噴射方向に見た平面視において、当該Nd個の圧力室330の中心を頂点とするNd角形の内部にノズル200が存在する圧力室である。
<特徴M10>
1つのノズル200に対応して設けられた圧力室330の数Nを5以上の任意の整数とし、Neを4以上でN未満の偶数としたとき、N個のうちのNe個の圧力室330のみを駆動するモードにおいて、当該Ne個の圧力室330は、噴射方向に見た平面視において、当該Ne個の圧力室330の中心を頂点とするNe角形の内部にノズル200が存在する圧力室である。
この特徴M10では、更に、ノズル200がNe角形の中心にあることが好ましい。
1つのノズル200に対応して設けられた圧力室330の数Nを5以上の任意の整数とし、Neを4以上でN未満の偶数としたとき、N個のうちのNe個の圧力室330のみを駆動するモードにおいて、当該Ne個の圧力室330は、噴射方向に見た平面視において、当該Ne個の圧力室330の中心を頂点とするNe角形の内部にノズル200が存在する圧力室である。
この特徴M10では、更に、ノズル200がNe角形の中心にあることが好ましい。
これらの特徴M8~M10の1つ以上を適用すれば、噴射効率を高めることができる。
・変形例1
上述の各形態では、液体噴射ヘッド100を保持するキャリッジ434を往復させるシリアル方式の液体噴射装置400が例示されるが、複数のノズル200が媒体PMの全幅にわたり分布するライン方式の液体噴射装置にも本開示を適用することが可能である。即ち、液体噴射ヘッド100を保持するキャリッジは、シリアル方式のキャリッジに限定されず、ライン方式において液体噴射ヘッド100を支持する構造体でもよい。この場合、例えば、複数の液体噴射ヘッド100が媒体PMの幅方向に並んで配置され、当該複数の液体噴射ヘッド100が1つのキャリッジに一括して保持される。
上述の各形態では、液体噴射ヘッド100を保持するキャリッジ434を往復させるシリアル方式の液体噴射装置400が例示されるが、複数のノズル200が媒体PMの全幅にわたり分布するライン方式の液体噴射装置にも本開示を適用することが可能である。即ち、液体噴射ヘッド100を保持するキャリッジは、シリアル方式のキャリッジに限定されず、ライン方式において液体噴射ヘッド100を支持する構造体でもよい。この場合、例えば、複数の液体噴射ヘッド100が媒体PMの幅方向に並んで配置され、当該複数の液体噴射ヘッド100が1つのキャリッジに一括して保持される。
・変形例2
上述の各形態では、循環機構60を備える液体噴射装置400が例示されるが、液体噴射装置400は循環機構60を備えていなくてもよい。即ち、筐体部160の開口部161,162の双方が液体貯留部420から液体を導入するための導入口であり、第1共通液室110および第2共通液室120の双方を、液体貯留部420から供給された液体をノズル200へ供給するための流路として使用してもよい。
上述の各形態では、循環機構60を備える液体噴射装置400が例示されるが、液体噴射装置400は循環機構60を備えていなくてもよい。即ち、筐体部160の開口部161,162の双方が液体貯留部420から液体を導入するための導入口であり、第1共通液室110および第2共通液室120の双方を、液体貯留部420から供給された液体をノズル200へ供給するための流路として使用してもよい。
・変形例3
上述の各形態では、1つのノズルに対応して2つ、4つ、又は6つの圧力室330が設けられている構成であったが、3つ、5つ、7つなどの奇数個の圧力室330が1つのノズルに対応して設けられていてもよい。また、8つ以上の圧力室330が1つのノズルに対応して設けられていてもよい。
上述の各形態では、1つのノズルに対応して2つ、4つ、又は6つの圧力室330が設けられている構成であったが、3つ、5つ、7つなどの奇数個の圧力室330が1つのノズルに対応して設けられていてもよい。また、8つ以上の圧力室330が1つのノズルに対応して設けられていてもよい。
・変形例4
上述の各形態では、圧力室331~334のそれぞれに対して1つの接続流路320が接続されていたが、同じ第1共通液室110に接続された圧力室331,332に対して共通の接続流路320を設けるようにしても良い。つまり、複数の圧力室330に対応して1つの接続流路320を設ける構成であってもよい。同じ第2共通液室120に接続された圧力室333,334についても同様である。変形例4において個々の圧力室331~334に対応した4つの個別流路を考える場合、例えば、第1個別流路は、接続流路320を含まないことになる。第2~第4個別流路も同様に把握することが可能である。
上述の各形態では、圧力室331~334のそれぞれに対して1つの接続流路320が接続されていたが、同じ第1共通液室110に接続された圧力室331,332に対して共通の接続流路320を設けるようにしても良い。つまり、複数の圧力室330に対応して1つの接続流路320を設ける構成であってもよい。同じ第2共通液室120に接続された圧力室333,334についても同様である。変形例4において個々の圧力室331~334に対応した4つの個別流路を考える場合、例えば、第1個別流路は、接続流路320を含まないことになる。第2~第4個別流路も同様に把握することが可能である。
・変形例5
上述の各形態では、接続流路320は、Z方向に延在する流路であったが、接続流路320はZ方向に交差する方向に延在する流路であってもよいし、Z方向に延在する部分とZ方向に交差する方向に延在する部分の双方を含む流路であってもよい。
上述の各形態では、接続流路320は、Z方向に延在する流路であったが、接続流路320はZ方向に交差する方向に延在する流路であってもよいし、Z方向に延在する部分とZ方向に交差する方向に延在する部分の双方を含む流路であってもよい。
・変形例6
上述の形態で例示した液体噴射装置は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示パネル等の表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。また、生体に関する有機物の溶液を噴射する液体噴射装置は、例えばバイオチップを製造する製造装置として利用される。
上述の形態で例示した液体噴射装置は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示パネル等の表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。また、生体に関する有機物の溶液を噴射する液体噴射装置は、例えばバイオチップを製造する製造装置として利用される。
・他の形態:
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態(aspect)によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態(aspect)によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
(1)本開示の第1形態による液体噴射装置は、液体を噴射するノズルと、前記ノズルに連通する第1乃至第4圧力室と、前記第1乃至第4圧力室のそれぞれに対応して設けられた第1乃至第4駆動素子と、前記第1乃至第4駆動素子を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記第1乃至第4駆動素子の全てを駆動することで前記ノズルから液体を噴射する第1噴射モードと、前記第1乃至第4駆動素子のうち一部の駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射する第2噴射モードと、を実行可能である。
この液体噴射装置によれば、ドットの階調再現性を向上できる。
この液体噴射装置によれば、ドットの階調再現性を向上できる。
(2)上記液体噴射装置において、前記第2噴射モードは、前記第1乃至第4駆動素子のうち2つの駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードと、前記第1乃至第4駆動素子のうち当該2つの駆動素子とは異なる2つの駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードと、を含むものとしてもよい。
この液体噴射装置によれば、駆動素子を長寿命化できる。
この液体噴射装置によれば、駆動素子を長寿命化できる。
(3)上記液体噴射装置において、前記第1圧力室から前記ノズルまでの流路長と、前記第2圧力室から前記ノズルまでの流路長と、前記第3圧力室から前記ノズルまでの流路長と、前記第4圧力室から前記ノズルまでの流路長とは、同じであるものとしてもよい。
この液体噴射装置によれば、2つのモードにおける噴射量を均一にすることができる。
この液体噴射装置によれば、2つのモードにおける噴射量を均一にすることができる。
(4)上記液体噴射装置において、前記第1噴射モードにおいて前記第1乃至第4駆動素子のそれぞれに供給する駆動パルス、および、前記第2噴射モードにおいて前記第1乃至第4駆動素子のうち前記一部の駆動素子のそれぞれに供給する駆動パルスは、同じであるものとしてもよい。
この液体噴射装置によれば、同じ波形でも高い階調再現性を表現できるので、駆動信号生成回路の構成を簡素化できる。
この液体噴射装置によれば、同じ波形でも高い階調再現性を表現できるので、駆動信号生成回路の構成を簡素化できる。
(5)上記液体噴射装置において、前記第2噴射モードは、前記第1乃至第4駆動素子のうち2つの駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射する一部駆動モードを含むものとしてもよい。
(6)上記液体噴射装置において、前記一部駆動モードは、前記第1乃至第4圧力室のうち前記ノズルまでの流路長が他の圧力室よりも短い2つの圧力室に対応する2つの駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードを含むものとしてもよい。
この液体噴射装置によれば、噴射効率がよい。
この液体噴射装置によれば、噴射効率がよい。
(7)上記液体噴射装置において、前記一部駆動モードは、前記ノズルが液体を噴射する噴射方向に見て、前記第1乃至第4圧力室のそれぞれの中心を頂点とした四角形の対角線上に位置する2つの圧力室に対応する2つの駆動素子を駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードを含むものとしてもよい。
この液体噴射装置によれば、噴射効率がよい。
この液体噴射装置によれば、噴射効率がよい。
(8)上記液体噴射装置において、前記第1圧力室と前記第2圧力室とは、前記ノズルが液体を噴射する噴射方向に直交する第1方向に並んで配置され、前記第3圧力室と前記第4圧力室とは、前記第1方向に並んで配置されるものとしてもよい。前記第1及び第2圧力室と、前記第3及び第4圧力室とは、前記第1方向、および、前記第1方向に直交する第2方向の双方にずれて配置され、前記第1圧力室から前記ノズルまでの流路長は、前記第2圧力室から前記ノズルまでの流路長よりも短く、前記第4圧力室から前記ノズルまでの流路長は、前記第3圧力室から前記ノズルまでの流路長よりも短いものとしてもよい。前記第2噴射モードは、前記第1駆動素子および前記第4駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードを含むものとしてもよい。
この液体噴射装置によれば、ノズルまでの流路長が同じであり、ノズルを挟んで対向する位置に在る2つの圧力室からの圧力波によって噴射を行うため、エネルギー損失の少ない第2噴射モードを実行できる。
この液体噴射装置によれば、ノズルまでの流路長が同じであり、ノズルを挟んで対向する位置に在る2つの圧力室からの圧力波によって噴射を行うため、エネルギー損失の少ない第2噴射モードを実行できる。
(9)上記液体噴射装置において、前記第1及び第2圧力室に連通する第1共通液室と、前記第3及び第4圧力室に連通する第2共通液室と、を備えるものとしてもよい。
(10)上記液体噴射装置において、前記第1共通液室は、前記第1及び第2圧力室へ液体を供給するための流路であり、前記第2共通液室は、前記第3及び第4圧力室から液体を回収するための流路であるものとしてもよい。
(11)上記液体噴射装置において、前記第2噴射モードは、前記第1駆動素子および前記第2駆動素子のうち一方の駆動素子、および、前記第3駆動素子および前記第4駆動素子のうち一方の駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードを含むものとしてもよい。
この液体噴射装置によれば、噴射効率がよい。
この液体噴射装置によれば、噴射効率がよい。
(12)上記液体噴射装置において、前記ノズルが液体を噴射する噴射方向に直交する第1方向に、前記ノズルを含む複数のノズルが並ぶことで構成されたノズル列を備え、前記第1及び第2圧力室は、前記ノズル列に対して、前記第1方向および前記噴射方向の双方に直交する第2方向の一方側に配置され、前記第3及び第4圧力室は、前記ノズル列に対して、前記第2方向の他方側に配置されていてもよい。前記第2噴射モードは、前記第1駆動素子および前記第2駆動素子のうち一方の駆動素子、および、前記第3駆動素子および前記第4駆動素子のうち一方の駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードを含むものとしてもよい。
この液体噴射装置によれば、噴射効率がよい。
この液体噴射装置によれば、噴射効率がよい。
(13)上記液体噴射装置において、前記ノズルに接続され、前記ノズルと前記第1乃至第4圧力室とを連通させる連通流路を備え、前記連通流路は、前記第1方向の寸法よりも前記第2方向の寸法の方が長いものとしてもよい。
この液体噴射装置によれば、連通流路が第2方向に沿って長尺なので、上述した駆動モードを実施した際にノズル近傍で第2方向の一方側と他方側から伝わった圧力波を合体させることができる。その結果、噴射効率が向上する。
この液体噴射装置によれば、連通流路が第2方向に沿って長尺なので、上述した駆動モードを実施した際にノズル近傍で第2方向の一方側と他方側から伝わった圧力波を合体させることができる。その結果、噴射効率が向上する。
(14)上記液体噴射装置において、前記制御部は、前記液体の噴射により媒体に記録される画像の画質に関する画質モードとして、低画質モードが選択されている場合には、前記第1噴射モードのみを実行し、前記低画質モードよりも画質の高い高画質モードが選択されている場合には、前記第2噴射モードのみ、又は、前記第1噴射モードおよび前記第2噴射モードの双方を実行するものとしてもよい。
この液体噴射装置によれば、印刷速度を重視した印刷と階調再現性を重視した印刷を選択できる。
この液体噴射装置によれば、印刷速度を重視した印刷と階調再現性を重視した印刷を選択できる。
(15)上記液体噴射装置において、前記制御部は、前記液体の粘度が第1値であるとき前記第1噴射モードを実行し、前記液体の粘度が前記第1値よりも低い第2値であるときに前記第2噴射モードを実行するものとしてもよい。
この液体噴射装置によれば、粘度の状態に応じて噴射モードを切り替えることで、消費電力の低下を図ることができる。
この液体噴射装置によれば、粘度の状態に応じて噴射モードを切り替えることで、消費電力の低下を図ることができる。
(16)上記液体噴射装置において、前記制御部は、前記ノズルから噴射された前記液体を受ける媒体と前記ノズルとの距離が第1距離であるとき前記第1噴射モードを実行し、前記媒体との前記ノズルとの距離が前記第1距離よりも短い第2距離であるときに前記第2噴射モードのみ、又は、前記第1噴射モードおよび前記第2噴射モードの双方を実行するものとしてもよい。
この液体噴射装置によれば、第2噴射モードは第1噴射モードに比べて液滴量が小さいため、媒体とノズルの距離が大きいと気流の影響を受けやすいが、距離に応じてモードを適切に切り替えることで気流の影響による印刷不良を抑制できる。
この液体噴射装置によれば、第2噴射モードは第1噴射モードに比べて液滴量が小さいため、媒体とノズルの距離が大きいと気流の影響を受けやすいが、距離に応じてモードを適切に切り替えることで気流の影響による印刷不良を抑制できる。
(17)上記液体噴射装置において、前記第1噴射モードおよび前記第2噴射モードを含む複数のモードの中から使用者によって選択されたモードの入力を受け付ける入力受付部を備えるものとしてもよい。
この液体噴射装置によれば、使用者が自分で使用したいモードを選択できる。
この液体噴射装置によれば、使用者が自分で使用したいモードを選択できる。
(18)上記液体噴射装置において、前記第2噴射モードは、前記第1乃至第4駆動素子のうち1つの駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードを含むものとしてもよい。
この液体噴射装置によれば、階調再現性を向上できる。
この液体噴射装置によれば、階調再現性を向上できる。
(19)上記液体噴射装置において、前記第2噴射モードは、前記第1乃至第4駆動素子のうち3つの駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードを含むものとしてもよい。
この液体噴射装置によれば、階調再現性を向上できる。
この液体噴射装置によれば、階調再現性を向上できる。
(20)本開示の第2形態による液体噴射装置は、液体を噴射するノズルと、前記ノズルに連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室のそれぞれに対応して設けられた複数の駆動素子と、前記複数の駆動素子を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記複数の駆動素子の全てを駆動することで前記ノズルから液体を噴射する第1噴射モードと、前記複数の駆動素子のうち一部の駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射する第2噴射モードと、を実行可能である。
この液体噴射装置によれば、階調再現性を向上できる。
この液体噴射装置によれば、階調再現性を向上できる。
本開示は、液体噴射ヘッドの駆動方法および液体噴射装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置の製造方法や、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
54…振動板、59…配線基板、60…循環機構、61…第1供給ポンプ、62…第2供給ポンプ、63…貯留容器、64…回収流路、65…供給流路、70…駆動回路、100…液体噴射ヘッド、110…第1共通液室、120…第2共通液室、130…ノズル別流路、140…連通板、145…連通孔隔壁、150…封止膜、160…筐体部、161…開口部、162…開口部、200…ノズル、240…ノズルプレート、250…圧力室基板、300,301~304…駆動素子、310…振動板、311…第1振動部、312…第2振動部、313…第3振動部、314…第4振動部、320、321~324…接続流路、330、331~334…圧力室、340、341~344…連通孔、350…連通流路、351…第1部分、352…第2部分、353…第3部分、400…液体噴射装置、420…液体貯留部、430…移動機構、432…ベルト、434…キャリッジ、440…搬送機構、450…制御部、460…入力受付部、510…主制御回路、520…駆動信号生成回路、521…第1駆動信号生成回路、522…第2駆動信号生成回路、530…スイッチ回路、531~536…アナログスイッチ、540…デコーダー
Claims (20)
- 液体を噴射するノズルと、
前記ノズルに連通する第1乃至第4圧力室と、
前記第1乃至第4圧力室のそれぞれに対応して設けられた第1乃至第4駆動素子と、
前記第1乃至第4駆動素子を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1乃至第4駆動素子の全てを駆動することで前記ノズルから液体を噴射する第1噴射モードと、前記第1乃至第4駆動素子のうち一部の駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射する第2噴射モードと、を実行可能である、
ことを特徴とする液体噴射装置。 - 前記第2噴射モードは、前記第1乃至第4駆動素子のうち2つの駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードと、前記第1乃至第4駆動素子のうち当該2つの駆動素子とは異なる2つの駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードと、を含む、
請求項1に記載の液体噴射装置。 - 前記第1圧力室から前記ノズルまでの流路長と、前記第2圧力室から前記ノズルまでの流路長と、前記第3圧力室から前記ノズルまでの流路長と、前記第4圧力室から前記ノズルまでの流路長とは、同じである、
請求項2に記載の液体噴射装置。 - 前記第1噴射モードにおいて前記第1乃至第4駆動素子のそれぞれに供給する駆動パルス、および、前記第2噴射モードにおいて前記第1乃至第4駆動素子のうち前記一部の駆動素子のそれぞれに供給する駆動パルスは、同じである、
請求項1乃至3の何れか一項に記載の液体噴射装置。 - 前記第2噴射モードは、前記第1乃至第4駆動素子のうち2つの駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射する一部駆動モードを含む、
請求項1乃至4の何れか一項に記載の液体噴射装置。 - 前記一部駆動モードは、前記第1乃至第4圧力室のうち前記ノズルまでの流路長が他の圧力室よりも短い2つの圧力室に対応する2つの駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードを含む、
請求項5に記載の液体噴射装置。 - 前記一部駆動モードは、前記ノズルが液体を噴射する噴射方向に見て、前記第1乃至第4圧力室のそれぞれの中心を頂点とした四角形の対角線上に位置する2つの圧力室に対応する2つの駆動素子を駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードを含む、
請求項5又は6に記載の液体噴射装置。 - 前記第1圧力室と前記第2圧力室とは、前記ノズルが液体を噴射する噴射方向に直交する第1方向に並んで配置され、
前記第3圧力室と前記第4圧力室とは、前記第1方向に並んで配置され、
前記第1及び第2圧力室と、前記第3及び第4圧力室とは、前記第1方向、および、前記第1方向に直交する第2方向の双方にずれて配置され、
前記第1圧力室から前記ノズルまでの流路長は、前記第2圧力室から前記ノズルまでの流路長よりも短く、
前記第4圧力室から前記ノズルまでの流路長は、前記第3圧力室から前記ノズルまでの流路長よりも短く、
前記第2噴射モードは、前記第1駆動素子および前記第4駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードを含む、
請求項6又は7に記載の液体噴射装置。 - 前記第1及び第2圧力室に連通する第1共通液室と、
前記第3及び第4圧力室に連通する第2共通液室と、
を備える請求項1乃至8の何れか一項に記載の液体噴射装置。 - 前記第1共通液室は、前記第1及び第2圧力室へ液体を供給するための流路であり、
前記第2共通液室は、前記第3及び第4圧力室から液体を回収するための流路である、
を備える請求項9に記載の液体噴射装置。 - 前記第2噴射モードは、前記第1駆動素子および前記第2駆動素子のうち一方の駆動素子、および、前記第3駆動素子および前記第4駆動素子のうち一方の駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードを含む、
請求項9又は10に記載の液体噴射装置。 - 前記ノズルが液体を噴射する噴射方向に直交する第1方向に、前記ノズルを含む複数のノズルが並ぶことで構成されたノズル列を備え、
前記第1及び第2圧力室は、前記ノズル列に対して、前記第1方向および前記噴射方向の双方に直交する第2方向の一方側に配置され、
前記第3及び第4圧力室は、前記ノズル列に対して、前記第2方向の他方側に配置され、
前記第2噴射モードは、前記第1駆動素子および前記第2駆動素子のうち一方の駆動素子、および、前記第3駆動素子および前記第4駆動素子のうち一方の駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードを含む、
請求項1乃至11の何れか一項に記載の液体噴射装置。 - 前記ノズルに接続され、前記ノズルと前記第1乃至第4圧力室とを連通させる連通流路を備え、
前記連通流路は、前記第1方向の寸法よりも前記第2方向の寸法の方が長い、
請求項12に記載の液体噴射装置。 - 前記制御部は、前記液体の噴射により媒体に記録される画像の画質に関する画質モードとして、
低画質モードが選択されている場合には、前記第1噴射モードのみを実行し、
前記低画質モードよりも画質の高い高画質モードが選択されている場合には、前記第2噴射モードのみ、又は、前記第1噴射モードおよび前記第2噴射モードの双方を実行する、
請求項1乃至13の何れか一項に記載の液体噴射装置。 - 前記制御部は、前記液体の粘度が第1値であるとき前記第1噴射モードを実行し、前記液体の粘度が前記第1値よりも低い第2値であるときに前記第2噴射モードを実行する、
請求項1乃至13の何れか一項に記載の液体噴射装置。 - 前記制御部は、
前記ノズルから噴射された前記液体を受ける媒体と前記ノズルとの距離が第1距離であるとき前記第1噴射モードを実行し、
前記媒体との前記ノズルとの距離が前記第1距離よりも短い第2距離であるときに前記第2噴射モードのみ、又は、前記第1噴射モードおよび前記第2噴射モードの双方を実行する、
請求項1乃至13の何れか一項に記載の液体噴射装置。 - 前記第1噴射モードおよび前記第2噴射モードを含む複数のモードの中から使用者によって選択されたモードの入力を受け付ける入力受付部を備える、
請求項1乃至16の何れか一項に記載の液体噴射装置。 - 前記第2噴射モードは、前記第1乃至第4駆動素子のうち1つの駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードを含む、
請求項1乃至17の何れか一項に記載の液体噴射装置。 - 前記第2噴射モードは、前記第1乃至第4駆動素子のうち3つの駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射するモードを含む、
請求項1乃至18の何れか一項に記載の液体噴射装置。 - 液体を噴射するノズルと、
前記ノズルに連通する複数の圧力室と、
前記複数の圧力室のそれぞれに対応して設けられた複数の駆動素子と、
前記複数の駆動素子を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記複数の駆動素子の全てを駆動することで前記ノズルから液体を噴射する第1噴射モードと、前記複数の駆動素子のうち一部の駆動素子のみを駆動することで前記ノズルから液体を噴射する第2噴射モードと、を実行可能である、
ことを特徴とする液体噴射装置。
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