JP7069875B2 - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、インク等の液体を吐出する技術に関する。

圧電素子などの駆動素子によって圧力室内のインクなどの液体をノズルから吐出させる液体吐出ヘッドが知られている。例えば特許文献１のヘッドでは、インク供給部からインクが供給される第１共通流路に連通する第１圧力室と、インク回収部にインクが排出される第２共通流路に連通する第２圧力室とが直列に並べられる。第１圧力室と第２圧力室との間の壁に孔を形成する。これにより、第１共通流路から供給される液体が、第１圧力室から孔を介して第２圧力室へ移動し、第２共通流路へ排出されるインクの循環を形成できるようにしている。特許文献１では、第１共通流路と第２共通流路とを連通する部分にフィルターや脱気装置を設けることで、循環する液体に混入する気泡や異物を除去する。

特開２０１４－６１６９５公報

ところが、特許文献１においてノズルから液体を吐出する場合には、第１圧力室から第２圧力室に移動させた液体をノズルから吐出し、その際に第２圧力室から第１圧力室に液体が逆流してしまわないように、第１圧力室と第２圧力室との間に壁を設けている。しかも、第２圧力室は第２共通流路に連通するから、第２圧力室の液体の一部はノズルから吐出されずに第２共通流路に排出されてしまう。したがって、特許文献１の構成では、第１圧力室と第２圧力室のいずれか一方の容量（体積）以上の液体を吐出するのは困難である。

以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様（態様１）に係る液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズルと、ノズルに連通する連通流路と、連通流路に第１流路で接続される第１圧力室と、連通流路に第２流路で接続される第２圧力室と、ノズルから吐出する液体を貯留し、第１圧力室と第２圧力室とを連通する共通液室と、第１圧力室の圧力を変化させる第１駆動素子と、第２圧力室の圧力を変化させる第２駆動素子と、を備える。

本発明の第１実施形態に係る液体吐出装置の構成図である。 液体吐出装置の機能的な構成図である。 液体吐出部の流路構成の模式図である。 図３のＩＶ－ＩＶ断面で切断した液体吐出部の断面図である。 図４のＶ－Ｖ断面で切断した吐出部の断面図である。 図４のＶＩ－ＶＩ断面で切断した吐出部の断面図である。 第１圧電素子と第２圧電素子の平面図と吐出部の断面図である。 吐出用駆動パルスを示す図である。 循環用駆動パルスを示す図である。 循環用駆動パルスによる振動板の変位を示す図である。 吐出用駆動パルスの印加による吐出部の作用説明図である。 循環用駆動パルスの印加による吐出部の作用説明図である。 第２実施形態に係る液体吐出部の流路構成の模式図である。 図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ断面で切断した液体吐出部の断面図である。 図１３のＸＶ－ＸＶ断面で切断した液体吐出部の断面図である。 図１４のＸＶＩ－ＸＶＩ断面で切断した吐出部の断面図である。 図１４のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ断面で切断した吐出部の断面図である。 第３実施形態に係る液体吐出部の流路構成の模式図である。 図１８のＸＩＸ－ＸＩＸ断面で切断した液体吐出部の断面図である。 図１８のＸＸ－ＸＸ断面で切断した液体吐出部の断面図である。 図１９のＸＸＩ－ＸＸＩ断面で切断した吐出部の断面図である。 図１９のＸＸＩＩ－ＸＸＩＩ断面で切断した吐出部の断面図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る液体吐出装置１０の部分的な構成図である。本実施形態の液体吐出装置１０は、液体の例示であるインクを媒体１２に吐出するインクジェット方式の印刷装置である。媒体１２は、典型的には印刷用紙であるが、樹脂フィルムまたは布帛等の任意の材質の印刷対象を媒体１２とすることもできる。図１に示す液体吐出装置１０は、制御ユニット２０と搬送機構２２とキャリッジ２４と液体吐出ヘッド２６とを具備する。図１では、１個の液体吐出ヘッド２６をキャリッジ２４に搭載した場合を例示しているが、これに限られず、複数個の液体吐出ヘッド２６をキャリッジ２４に搭載してもよい。液体吐出装置１０にはインクを貯留する液体容器１４（カートリッジ）が装着される。

液体容器１４は、液体吐出装置１０の本体に着脱可能な箱状の容器からなるインクタンクタイプのカートリッジである。なお、液体容器１４は、箱状の容器に限られず、袋状の容器からなるインクパックタイプのカートリッジであってもよい。また、インクを補充可能なインクタンクを液体容器１４とすることもできる。液体容器１４に貯留されるインクは、黒色インクであってもよく、カラーインクであってもよい。液体容器１４のインクは、ポンプ（図示略）によって液体吐出ヘッド２６に供給（圧送）される。

制御ユニット２０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）またはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の制御装置２０２と半導体メモリー等の記憶装置２０３とを含んで構成され、記憶装置２０３に記憶された制御プログラムを制御装置２０２が実行することで液体吐出装置１０の各要素を統括的に制御する。図１に示すように、媒体１２に形成すべき画像を表す印刷データＧがホストコンピューター等の外部装置（図示略）から制御ユニット２０に供給される。制御ユニット２０は、印刷データＧで指定された画像が媒体１２に形成されるように液体吐出装置１０の各要素を制御する。

搬送機構２２は、制御ユニット２０による制御のもとで媒体１２をＹ方向に搬送する。液体吐出ヘッド２６は、略箱状のキャリッジ２４に搭載され、液体容器１４から供給されるインクを制御ユニット２０による制御のもとで媒体１２に吐出する。制御ユニット２０は、Ｙ方向（第２方向の例示）に交差するＸ方向（第１方向の例示）に沿ってキャリッジ２４を往復させる。搬送機構２２による媒体１２の搬送とキャリッジ２４の反復的な往復とに並行して液体吐出ヘッド２６が媒体１２にインクを吐出することで媒体１２の表面に所望の画像が形成される。なお、液体容器１４を液体吐出ヘッド２６とともにキャリッジ２４に搭載することも可能である。

液体吐出ヘッド２６の吐出面２６０（媒体１２との対向面）には、ノズル列が配置される。ノズル列は、Ｙ方向に沿って直線状に配列された複数のノズルＮの集合である。ノズルＮからは、液体容器１４から供給されるインクが吐出される。なお、ノズル列の数や配置は、例示したものに限られず、液体吐出ヘッド２６の吐出面２６０に、２つ以上のノズル列を配置してもよく、複数のノズル列を例えば千鳥配列またはスタガ配列とすることも可能である。Ｘ－Ｙ平面（媒体１２の表面に平行な平面）に垂直な方向をＺ方向と表記する。

図２は、液体吐出装置１０の機能的な構成図である。図２では、搬送機構２２やキャリッジ２４等の図示を便宜的に省略している。制御装置２０２が制御プログラムを実行することで、制御装置２０２が駆動信号生成部４０と制御部５０として機能する。制御部５０は、駆動信号生成部４０を制御する。記憶装置２０３には、データテーブルＣが記憶されている。

駆動信号生成部４０は、駆動信号ＣＯＭを生成する。駆動信号ＣＯＭは、所定の周期ごとに駆動パルス（駆動波形）を含む電圧信号である。すなわち駆動信号ＣＯＭは、例えば後述する図８や図９に示すように、基準電位ＶＭに対して電位差を有する電位を含む電圧信号である。駆動パルスの波形形状は任意である。例えば駆動パルスの波形形状を変えることでノズルＮから吐出されるインクの吐出重量を変えることができる。また、駆動信号ＣＯＭの１周期Ｔに複数の駆動パルスを含む構成や、波形が相違する複数の駆動信号ＣＯＭを利用する構成も採用され得る。駆動信号ＣＯＭを生成するためのデータ（例えば電位データ）は、データテーブルＣに記憶されている。制御部５０は、各駆動信号ＣＯＭを生成する場合には、駆動信号ＣＯＭの波形に対応するデータをデータテーブルＣから読み出して、駆動信号生成部４０によって駆動信号ＣＯＭを生成する。

図２に示すように、液体吐出ヘッド２６は、駆動部２６２と液体吐出部２６４を具備する。駆動部２６２は、制御ユニット２０による制御のもとで液体吐出部２６４を駆動する。液体吐出部２６４は、液体容器１４から供給されるインクを複数のノズルＮから媒体１２に吐出する。液体吐出部２６４は、複数のノズルＮに対応する複数の吐出部２６６（吐出セグメント）を包含する。各吐出部２６６は、駆動部２６２から供給される駆動信号Ｖに応じてノズルＮからインクを吐出したり、インクを吐出しない程度に吐出部２６６のインクを微振動させたりすることができる。

制御ユニット２０が受信した印刷データＧに応じてインクを吐出する場合は、印刷データＧに応じて駆動信号生成部４０が生成した駆動信号ＣＯＭと、印刷データＧに応じてインクの吐出の有無を指示する選択信号ＳＩとが制御ユニット２０から駆動部２６２に供給される。駆動部２６２は、駆動信号ＣＯＭと選択信号ＳＩとに応じた駆動信号Ｖを吐出部２６６ごとに生成して複数の吐出部２６６に並列に出力する。具体的には、駆動部２６２は、複数の吐出部２６６のうち選択信号ＳＩがインクの吐出を指示する吐出部２６６には駆動信号ＣＯＭを駆動信号Ｖとして供給し、選択信号ＳＩがインクの非吐出を指示する吐出部２６６には基準電位ＶＭを駆動信号Ｖとして供給する。

図３は、液体吐出ヘッド２６をＺ方向の負側（媒体１２とは反対側）からみた場合の液体吐出部２６４の流路構成の模式図である。図４は、任意の１個の吐出部２６６に着目した液体吐出部２６４の構成を示す図であり、図３のＩＶ－ＩＶ断面で切断した液体吐出部２６４の断面図である。図５は、図４のＶ－Ｖ断面で切断した吐出部２６６の断面図である。図６は、図４のＶＩ－ＶＩ断面で切断した吐出部２６６の断面図である。

図３に示すように、液体吐出部２６４は、Ｙ－Ｚ平面に平行な仮想面Ｏ－Ｏに対して略面対称である。液体吐出部２６４は、一方向（Ｙ方向）に配列した複数の吐出部２６６と各吐出部２６６に共通の共通液室ＳＲ（リザーバー）とを備える。本実施形態の吐出部２６６は、ノズルＮごとに形成される。共通液室ＳＲには、液体容器１４に連通する導入流路７５４が接続されている。共通液室ＳＲは、Ｙ方向に長尺な空間であり、導入流路７５４を介して液体容器１４から供給されるインクを貯留する。図３では、２個の導入流路７５４からインクが供給される構成を例示するが、共通液室ＳＲに接続される導入流路７５４は１個であってもよく、３個以上であってもよい。本実施形態の共通液室ＳＲは、各吐出部２６６の中央に吐出部２６６の配列方向であるＹ方向に沿って配置される。共通液室ＳＲは、各吐出部２６６に連通される。共通液室ＳＲのインクは各吐出部２６６に供給されて各ノズルＮから吐出される。

図４に示すように、液体吐出部２６４は、流路基板７１の一方側に圧力室基板７２と振動板７３と第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂとが配置されるとともに、他方側に連通板７７とノズル板７６が配置された構造体である。流路基板７１と圧力室基板７２と連通板７７とノズル板７６とは例えばシリコンの平板材で形成される。なお、本実施形態の流路基板７１は、圧力室基板７２側の第１基板７１ａと連通板７７側の第２基板７１ｂとを積層して構成される。このように、本実施形態の流路基板７１は、第１基板７１ａと第２基板７１ｂとを別体で構成した場合を例示するが、これに限られず、第１基板７１ａと第２基板７１ｂとを一体で構成してもよい。複数のノズルＮはノズル板７６に形成される。ノズル板７６のうち媒体１２に対向する面が、液体吐出ヘッドの吐出面２６０を構成する。

図４に示すように、任意の１個の吐出部２６６は、仮想面Ｏ－Ｏに対して略面対称の構造体であり、仮想面Ｏ－ＯよりもＸ方向の負側の第１構造部Ｐ１と仮想面Ｏ－ＯよりもＸ方向の正側の第２構造部Ｐ２とは実質的に共通する。吐出部２６６の第１構造部Ｐ１は、第１圧電素子７４Ａと振動板７３と第１圧力室ＳＡ（キャビティ）と第１流路ＥＡと第１分岐流路ＤＡを包含する。吐出部２６６の第２構造部Ｐ２は、第２圧電素子７４Ｂと振動板７３と第２圧力室ＳＢ（キャビティ）と第２流路ＥＢと第２分岐流路ＤＢを包含する。第１圧電素子７４Ａは、第１圧力室ＳＡの圧力を変化させる第１駆動素子の例示である。第２圧電素子７４Ｂは、第２圧力室ＳＢの圧力を変化させる第２駆動素子の例示である。

図４および図５に示すように、圧力室基板７２には、第１圧力室ＳＡを構成する開口部７２２ａと第２圧力室ＳＢを構成する開口部７２２ｂとがノズルＮごとに形成される。開口部７２２ａは、圧力室基板７２の第１構造部Ｐ１側に形成され、開口部７２２ｂは、第２構造部Ｐ２側に形成される。振動板７３は、圧力室基板７２のうち流路基板７１とは反対側の表面に設置された弾性的に振動可能な板状部材である。本実施形態では、第１構造部Ｐ１の振動板７３と第２構造部Ｐ２の振動板７３とが一体の場合を例示するが、別体であってもよい。振動板７３は、圧力室基板７２に積層して接合され、第１圧力室ＳＡの壁面の一部と第２圧力室ＳＢの壁面の一部を構成する。

なお、本実施形態では、圧力室基板７２と振動板７３とを別体で形成する場合を例示するが、圧力室基板７２と振動板７３とを一体で形成してもよい。例えば所定の厚みの板状部材のうち開口部７２２ａと開口部７２２ｂとに対応する領域について厚み方向の一部を選択的に除去することで、圧力室基板７２と振動板７３とを一体で形成することが可能である。

以上の構成によれば、開口部７２２ａの内側で振動板７３と流路基板７１とに挟まれる空間が第１圧力室ＳＡとして機能し、開口部７２２ｂの内側で振動板７３と流路基板７１とに挟まれる空間が第２圧力室ＳＢとして機能する。

第１基板７１ａには、共通液室ＳＲを構成する開口部７１２ａが形成される。開口部７１２ａは、第１基板７１ａのうち第２基板７１ｂ側の面に設けられる。開口部７１２ａは、Ｚ方向の正側に開口し、その開口面は、第２基板７１ｂで閉じられる。開口部７１２ａのＺ方向の負側には、開口部７１２ｂが連通している。

開口部７１２ｂは、第１基板７１ａのうち圧力室基板７２側に貫通し、圧力室基板７２に形成された開口部７２４に連通する。開口部７１２ａと開口部７１２ｂと開口部７２４とは、Ｙ方向に長尺である。開口部７１２ｂは、平面視で開口部７１２ａよりもＸ方向の幅が狭く、開口部７２４とのＸ方向の幅は、開口部７１２ｂのＸ方向の幅と同等である。なお、「平面視で」とは、「Ｚ方向から見て」の意味であり、以降も同様である。

開口部７２４は、圧力室基板７２のＺ方向の負側に開口し、その開口面は可撓膜７２５で閉じられる。以上の構成によれば、開口部７１２ａと開口部７１２ｂと開口部７２４との内側で、可撓膜７２５と第２基板７１ｂとで挟まれた空間が共通液室ＳＲとして機能する。可撓膜７２５は、共通液室ＳＲ内のインクの圧力変動を吸収する可撓性のフィルム（コンプライアンス基板）である。

本実施形態の共通液室ＳＲは、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとを連通する。具体的には、第１基板７１ａには吐出部２６６ごとに、第１分岐流路ＤＡと第２分岐流路ＤＢとが形成される。第１分岐流路ＤＡは、共通液室ＳＲから分岐して、共通液室ＳＲを各吐出部２６６の第１圧力室ＳＡに連通する個別流路である。第２分岐流路ＤＢは、共通液室ＳＲから分岐して、共通液室ＳＲを各吐出部２６６の第２圧力室ＳＢに連通する個別流路である。共通液室ＳＲからのインクは、第１分岐流路ＤＡを介して第１圧力室ＳＡに充填され、第２分岐流路ＤＢを介して第２圧力室ＳＢに充填される。

第１分岐流路ＤＡは、開口部７１２ａのうち平面視で開口部７１２ｂよりも第１圧力室ＳＡ側で第１圧力室ＳＡに重なる領域に配置される。また、第２分岐流路ＤＢは、開口部７１２ａのうち平面視で開口部７１２ｂよりも第２圧力室ＳＢ側で第２圧力室ＳＢに重なる領域に配置される。このような配置によれば、各第１分岐流路ＤＡは、開口部７１２ａからＺ方向の負側に延出して第１圧力室ＳＡに接続し、各第２分岐流路ＤＢは、開口部７１２ａからＺ方向の負側に延出して第２圧力室ＳＢに接続するように構成できる。

図４および図６に示すように、連通板７７には、ノズルＮに連通する連通流路７７２がノズルＮごとに形成される。第１流路ＥＡによって連通流路７７２に第１圧力室ＳＡが連通されると共に、第２流路ＥＢによって連通流路７７２に第２圧力室ＳＢが連通される。連通流路７７２は、ノズルＮに連通する流路７７２Ｃと、第１構造部Ｐ１側の流路７７２Ａ、７７２ａと、第２構造部Ｐ２側の流路７７２Ｂ、７７２ｂとで構成される。

連通流路７７２の流路７７２Ｃは、液体吐出部２６４のＸ方向の略中央に配置され、平面視で流路７７２Ａと流路７７２Ｂとの間にある。流路７７２Ａは、第１流路ＥＡに連通される流路であり、平面視で第１圧力室ＳＡに重なる。流路７７２ａは、流路７７２Ａよりも流路断面積の小さい絞り流路であり、流路７７２Ａを流路７７２Ｃに連通する。流路７７２Ｂは、第２流路ＥＢに連通される流路であり、平面視で第２圧力室ＳＢに重なる。流路７７２ｂは、流路７７２Ｂよりも流路断面積の小さい絞り流路であり、流路７７２Ｂを流路７７２Ｃに連通する絞り流路である。流路７７２ａと流路７７２ｂとを絞り流路とすることで、流路７７２Ａおよび流路７７２ＢからノズルＮに向かうインクの流速を高めることができる。ただし、流路７７２ａの流路断面積を流路７７２Ａと同等にし、流路７７２ｂの流路断面積を流路７７２Ｂと同等にしてもよい。

流路基板７１には、第１流路ＥＡを構成する貫通孔７１８ａと第２流路ＥＢを構成する貫通孔７１８ｂとが形成される。貫通孔７１８ａは、第１構造部Ｐ１側に配置され、第１基板７１ａと第２基板７１ｂとを貫通して連通流路７７２に第１圧力室ＳＡを連通する。貫通孔７１８ｂは、第２構造部Ｐ２側に配置され、第１基板７１ａと第２基板７１ｂとを貫通して連通流路７７２に第２圧力室ＳＢを連通する。

第１流路ＥＡは、第１圧力室ＳＡのＸ方向の負側に配置され、第１圧力室ＳＡのＸ方向の正側に第１分岐流路ＤＡが配置される。第２圧力室ＳＢのＸ方向の正側に第２流路ＥＢが配置され、第２圧力室ＳＢのＸ方向の負側に第２分岐流路ＤＢが配置される。これら第１流路ＥＡと第１分岐流路ＤＡとは、平面視で第１圧力室ＳＡに重なり、第２流路ＥＢと第２分岐流路ＤＢとは、平面視で第２圧力室ＳＢに重なる。このように構成することで、液体吐出部２６４をＸ方向に小さくできるので、液体吐出ヘッド２６をＸ方向に小型化できる。

本実施形態において第１圧力室ＳＡと連通流路７７２の流路７７２Ａの形状は、平面視で矩形（長方形、正方形など）である。ただし、第１圧力室ＳＡと流路７７２Ａの形状は、例示したものに限られず、平行四辺形、楕円形、円形などの形状であってもよい。また、第２圧力室ＳＢと連通流路７７２の流路７７２Ｂの形状も、平面視で矩形（長方形、正方形など）である。ただし、第２圧力室ＳＢと流路７７２Ｂの形状は、例示したものに限られず、平行四辺形、楕円形、円形などの形状であってもよい。

なお、本実施形態において、第１分岐流路ＤＡおよび第１流路ＥＡと、第２分岐流路ＤＢおよび第２流路ＥＢとは、Ｚ方向に延在する場合を例示したが、Ｚ方向に傾斜していてもよい。また、第１分岐流路ＤＡおよび第１流路ＥＡはそれぞれ、平面視で第１圧力室ＳＡに重なる場合を例示したが、平面視で第１圧力室ＳＡに重ならない部分を有していてもよい。第２分岐流路ＤＢおよび第２流路ＥＢはそれぞれ、平面視で第２圧力室ＳＢに重なる場合を例示したが、平面視で第２圧力室ＳＢに重ならない部分を有していてもよい。

以上の構成によれば、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとは共通液室ＳＲで連通し、ノズルＮの連通流路７７２は、第１流路ＥＡで第１圧力室ＳＡに接続されると共に、第２流路ＥＢで第２圧力室ＳＢに接続される。第１圧電素子７４Ａの駆動によって第１圧力室ＳＡの圧力を変化させることができ、第２圧電素子７４Ｂの駆動によって第２圧力室ＳＢの圧力を変化させることができる。したがって、共通液室ＳＲからのインクは、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとに供給され、第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂとを駆動することで、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとのインクを連通流路７７２に流すことができる。これにより、共通液室ＳＲはインクの供給流路として機能し、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢの両方からのインクをノズルＮから吐出できるので、１つの圧力室からのインクしかノズルＮから吐出できない場合に比較して、ノズルＮからのインクの吐出量を増大できる。

また、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとはそれぞれ、第１分岐流路ＤＡと第２分岐流路ＤＢによって共通液室ＳＲに連通されると共に、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢによって連通流路７７２に連通される。これにより、例えば共通液室ＳＲ→第１分岐流路ＤＡ→第１圧力室ＳＡ→第１流路ＥＡ→連通流路７７２→第２流路ＥＢ→第２圧力室ＳＢ→共通液室ＳＲのように循環するインクの流れを形成できる。このように、共通液室ＳＲはインクの循環流路の一部として機能し、ノズルＮの連通流路７７２と第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとの間で共通流路を介して循環するインクの流れを形成できる。以上のとおり、本実施形態では、１つの共通液室ＳＲがインクの供給流路と循環流路の機能を兼ねることができる。したがって、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢに別々に共通流路を設ける場合に比較して、循環する流路の長さが短くなるので、流路抵抗が低減されるから、循環効率を高めることができる。

しかも本実施形態ではノズルＮのメニスカスに近い連通流路７７２において吐出部２６６ごとに循環するインクの流れを形成できるので、ノズルＮのメニスカスから遠い循環用共通流路を介してインクを循環させる場合に比較して、メニスカスからのインクの乾燥とそれによる増粘を抑制する効果が極めて高い。また、本実施形態では、インク供給用の共通液室ＳＲとは別にインク循環用の共通流路を備えなくても、インク供給用の共通液室ＳＲを循環流路の一部として機能させることができる。したがって、インクをノズルＮから吐出する場合に、第１圧力室ＳＡまたは第２圧力室ＳＢのインクの一部が循環用の共通流路に排出されてしまうということもないので、循環用の共通流路を備える場合に比較して、ノズルＮからのインクの吐出量の低減を抑制できる。

以下、このような第１圧電素子７４Ａおよび第２圧電素子７４Ｂの具体的構成例について説明する。図７は、任意の１個の吐出部２６６における第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂの具体的な構成例を示す図である。図７の上側の図は、第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４ＢをＺ方向から見た平面図であり、図７の下側の図は、吐出部２６６を図４と同様のＩＶ－ＩＶ断面で切断した断面図である。

図７に示すように、第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂとは、それぞれ独立して変形可能であり、Ｘ方向に沿って並べて配置される。第１圧電素子７４Ａは、平面視で第１流路７１６側（Ｚ方向からみてＸ方向の負側）にあり、第２圧電素子７４Ｂは、平面視で第２流路７１８側（Ｚ方向からみてＸ方向の正側）にある。本実施形態では、第１圧電素子７４Ａが第１分岐流路ＤＡと第１流路ＥＡとに平面視で重なり、第２圧電素子７４Ｂが第２分岐流路ＤＢと第２流路ＥＢに平面視で重なる場合を例示する。

図７の平面図に示すように、第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂとはそれぞれ、相互に対向する第１電極７４２と第２電極７４６との間に圧電体層７４４を介在させた積層体である。本実施形態では、１つの圧電素子において、駆動パルスの印加によって変形可能な２つの能動領域のうちの一方を第１圧電素子７４Ａとし、他方を第２圧電素子７４Ｂとする。具体的には、第１電極７４２および第２電極７４６の一方に駆動信号Ｖが供給され、所定の基準電位ＶＭが他方に供給されることで、第１電極７４２と第２電極７４６と圧電体層７４４とが平面視で（Ｚ方向から見て）重なる２つの能動領域が変形して振動する。この２つの能動領域がそれぞれ、第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂとして機能する。

なお、相互に独立した個別の第１電極７４２と第２電極７４６を有する第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂとを別々に配置するようにしてもよい。ただし、本実施形態のように第１駆動素子と第２駆動素子とを１つの圧電素子の能動領域として形成する方が、相互に独立した個別の第１電極７４２と第２電極７４６を有する第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂとを別々に配置するよりも、集積度を高めることができ、電気配線も簡素化できる。

本実施形態の第１電極７４２は、各吐出部２６６に対応する第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂのすべてに渡って連続するように振動板７３の表面に形成され、共通電極として構成される。第１電極７４２の表面（振動板７３とは反対側の表面）には、圧電体層７４４が形成される。各第２電極７４６は、第１電極７４２に対して振動板７３とは反対側に積層され、圧電体層７４４は、各第２電極７４６に渡り、第１電極７４２と各第２電極７４６とに挟まれるように積層される。このように、本実施形態の各第２電極７４６は、第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂとで相互に電気的に独立した個別電極である。

第１圧電素子７４Ａの第２電極７４６は、第１圧力室ＳＡごとに形成され、第２圧電素子７４Ｂの第２電極７４６は、第２圧力室ＳＢごとに形成される。第１電極７４２と各第２電極７４６はそれぞれ、リード電極（図示略）を介して駆動部２６２に電気的に接続される。このような構成によれば、共通電極である第１電極７４２に基準電位ＶＭが供給され、個別電極である第１圧電素子７４Ａの第２電極７４６と第２圧電素子７４Ｂの第２電極７４６とに別々に駆動信号Ｖが供給される。なお、本実施形態では、第１電極７４２を共通電極にして、第２電極７４６を個別電極にした場合を例示したが、この構成に限られず、第２電極７４６を共通電極にして、第１電極７４２を個別電極にしてもよい。

図８および図９は、本実施形態の第１圧電素子７４Ａおよび第２圧電素子７４Ｂを駆動する駆動パルスの具体例を示す図である。図８は、インクをノズルＮから吐出させるための吐出用駆動パルスＷ１の例示であり、図９は、インクをノズルＮから吐出させずに循環させるための循環用駆動パルスＷ２の例示である。図１０は、循環用駆動パルスＷ２による振動板７３の変位の例示である。図１１は、図８の吐出用駆動パルスＷ１で第１圧電素子７４Ａおよび第２圧電素子７４Ｂを駆動した場合の吐出部２６６の作用説明図である。図１２は、図９の循環用駆動パルスＷ２で第１圧電素子７４Ａおよび第２圧電素子７４Ｂを駆動した場合の吐出部２６６の作用説明図である。

図８の上段は、第１圧電素子７４Ａに印加する吐出用駆動パルスＷ１ａの例示であり、図８の下段は、第２圧電素子７４Ｂに印加する吐出用駆動パルスＷ１ｂの例示である。吐出用駆動パルスＷ１ａ、Ｗ１ｂは、媒体１２への印刷時にインクをノズルＮから吐出する動作、液体吐出ヘッド２６のメンテナンス時にインクをノズルＮから吐出して増粘インクや付着物を除去するフラッシング動作を行う場合などに用いられる。

本実施形態の吐出用駆動パルスＷ１ａ、Ｗ１ｂは、同じ形状の波形で同位相である。ただし、吐出用駆動パルスＷ１ａ、Ｗ１ｂの波形は、振幅や周波数などが異なる形状であってもよい。このように、第１圧電素子７４Ａに印加する駆動パルスと、第２圧電素子７４Ｂに印加する駆動パルスとを同位相にすることで、インクを吐出する場合に第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂとを同時に同方向に駆動できる。これにより、インクを吐出する場合に、第１圧力室ＳＡのインクが第１流路ＥＡから連通流路７７２に向かう流れと、第２圧力室ＳＢのインクが第２流路ＥＢから連通流路７７２に向かう流れとが形成され易くなるので、ノズルＮからのインクの吐出量を増大できる。

以下、吐出用駆動パルスＷ１ａ、Ｗ１ｂによる吐出部２６６の動作について具体的に説明する。図８の吐出用駆動パルスＷ１ａ、Ｗ１ｂはそれぞれ、基準電位ＶＭに対する高位側電位ＶＨおよび低位側電位ＶＬを有する。吐出用駆動パルスＷ１ａ、Ｗ１ｂによれば、基準電位をＶＭとすると、基準電位ＶＭよりも電位を低くすることで、ノズルＮ内のメニスカスを連通流路７７２側へ引き込むことができる。逆に、基準電位ＶＭよりも電位を高くすることで、ノズルＮ内のメニスカスを連通流路７７２とは反対側のノズルＮの開口部（インクが吐出されるノズルＮの開口部）側に押し出してインクを吐出できる。なお、吐出用駆動パルスＷ１ａ、Ｗ１ｂの波形は図８に示すものに限られない。吐出用駆動パルスＷ１ａ、Ｗ１ｂの波形は、例えばノズルＮ内のメニスカスを連通流路７７２側へ引き込む場合には基準電位ＶＭよりも電位が高く、逆にノズルＮ内のメニスカスをノズルＮの開口部側に押し出す場合には基準電位ＶＭよりも電位が低い波形でもよい。

吐出用駆動パルスＷ１ａによる駆動信号Ｖの供給により第１圧電素子７４Ａが変形することで振動板７３が振動し、第１圧力室ＳＡの圧力が変化する。吐出用駆動パルスＷ１ｂによる駆動信号Ｖの供給により第２圧電素子７４Ｂが変形することで振動板７３が振動し、第２圧力室ＳＢの圧力が変化する。このとき、図１１の矢印に示すように、第１圧力室ＳＡのインクが第１流路ＥＡから連通流路７７２に流れると共に、第２圧力室ＳＢのインクが第２流路ＥＢから連通流路７７２に流れる。これにより、第１圧力室ＳＡのインクと第２圧力室ＳＢのインクとがノズルＮから吐出される。

吐出用駆動パルスＷ１ａ、Ｗ１ｂの場合には、ノズルＮからインクが吐出されるので、第１流路ＥＡおよび第２流路ＥＢには、第１圧力室ＳＡまたは第２圧力室ＳＢに戻って循環する流れよりも、ノズルＮに向かう流れが発生し易い。しかも、吐出用駆動パルスＷ１ａ、Ｗ１ｂは、同位相であるから、連通流路７７２には、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢの両方からノズルＮに向かう流れが生じ易くなるので、第１流路ＥＡおよび第２流路ＥＢの一方のみを備える場合に比較して、インクの吐出量を増大できる。

なお、吐出用駆動パルスＷ１ａ、Ｗ１ｂは、図８に例示したものに限られない。例えば吐出用駆動パルスＷ１ａ、Ｗ１ｂの波形の傾き、電位の最大値、電位の最小値、波形の振幅、波形の周波数の少なくとも１つ以上を変えることによって、ノズルＮから吐出されるインクの吐出量を変えることができる。例えば波形の振幅を大きくすることで、インクの吐出量を増大できる。また、１周期Ｔに含まれる吐出用駆動パルスＷ１ａ、Ｗ１ｂの数や波形の形状を変えることによって、媒体１２に着弾されるインクのドットサイズを変えることもできる。

図９の上段は、第１圧電素子７４Ａに印加する循環用駆動パルスＷ２ａの例示であり、図９の下段は、第２圧電素子７４Ｂに印加する循環用駆動パルスＷ２ｂの例示である。循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂは、インクをノズルＮから吐出させずに各吐出部２６６内で循環させる場合に用いられる。例えば液体吐出ヘッド２６をＸ方向に移動させながら、１パスごとにインクの吐出を行う場合に、パスとパスとの間で循環用駆動パルスＷ２により第１圧力室ＳＡおよび第２圧力室ＳＢを振動させてインクを循環させる。また、印刷ジョブと印刷ジョブとの間でインクを循環させるようにしてもよく、メンテナンス時にインクを循環させてもよい。

ノズルＮ内に形成されるメニスカスは、インクと空気との気液界面である。そのため、メニスカスでは乾燥により水分などの溶媒の蒸発が進み、インクに含まれる溶媒と溶質とのバランスが崩れ、インクの増粘や溶質の析出などが進行し易い。インクの増粘や溶質の析出などが進むと、インクがノズルＮから吐出され難くなり、吐出不良やノズルＮの目詰まりの原因となる虞がある。本実施形態では、ノズルＮの近傍の連通流路７７２でインクを循環させることができるので、ノズルＮのメニスカスにおけるインクの乾燥と増粘を効果的に抑制できる。また、上記フラッシング動作によって増粘インクをノズルＮから排出させる場合に比較してインクの無駄な消費を抑制できる。

本実施形態の循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂは、同じ形状の波形で異なる位相である。ただし、循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂの波形は、振幅や周波数などが異なる形状であってもよい。このように、第１圧電素子７４Ａに印加する駆動パルスと、第２圧電素子７４Ｂに印加する駆動パルスとを異なる位相にすることで、第１圧電素子７４Ａの駆動によって第１流路ＥＡに伝わる振動と、第２圧電素子７４Ｂの駆動によって第２流路ＥＢに伝わる振動との位相を異ならせることができる。これにより、第１圧力室ＳＡから第１流路ＥＡへの振動の伝わり方と、第２圧力室ＳＢから第２流路ＥＢへの振動の伝わり方を異ならせることができる。また、インクを循環させる場合に、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢのインクは、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢとのうち振動が伝わり易い方に流れ易い。

したがって、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢへの振動の伝わり方を異ならせることで、連通流路７７２と第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとの間で特定の一方向に循環するインクの流れが形成され易くなる。具体的には、インクを循環させる場合に第１流路ＥＡと第２流路ＥＢのうち一方が往路となると、他方が復路となり易いから、ノズルＮの連通流路７７２と第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとの間で共通液室ＳＲを介して循環するインクの流れを形成し易くすることができる。

以下、循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂによる吐出部２６６の動作について具体的に説明する。図９の循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂはそれぞれ、基準電位ＶＭに対する高位側電位ＶＨおよび低位側電位ＶＬを有する。循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂのそれぞれは、吐出用駆動パルスＷ１ａ、Ｗ１ｂのそれぞれよりも振幅が小さい波形である。このような波形によれば、周期Ｔを繰り返して複数の循環用駆動パルスＷ２を印加することで第１圧力室ＳＡおよび第２圧力室ＳＢを微振動させることができるので、ノズルＮからインクが吐出されずに循環する流れが形成され易くなる。なお、図９では、循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂの波形が同じ形状である場合を例示するが、これに限られず、振幅や周波数などが互いに異なる形状であってもよい。

図９は、１周期Ｔの波形を１波形としたときに、循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂの位相差ｄＴが１周期Ｔの１／２波形である場合を例示する。これによれば、循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂとで互いに逆位相になるから、循環用駆動パルスＷ２ａが高位側電位ＶＨのときに、循環用駆動パルスＷ２ｂが低位側電位ＶＬになり、循環用駆動パルスＷ２ａが低位側電位ＶＬのときに、循環用駆動パルスＷ２ｂが高位側電位ＶＨになる。したがって、第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂとが互いに逆方向に振動するので、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢの一方が往路で他方が復路となって、ノズルＮの連通流路７７２と第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとの間で共通液室ＳＲを介して一方向に循環するインクの流れを生じさせ易い。

具体的には、循環用駆動パルスＷ２ａを第１圧電素子７４Ａに印加し、循環用駆動パルスＷ２ｂを第２圧電素子７４Ｂに印加することによって、第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂとがそれぞれ別々に変形して微振動する。これにより、振動板７３のうち第１圧電素子７４Ａに平面視で重なる領域は、図１０の上段に示すように振動し、振動板７３のうち第２圧電素子７４Ｂに平面視で重なる領域は、図１０の下段に示すように位相がずれて振動する。これによれば、第１圧力室ＳＡのうち第１圧電素子７４Ａに平面視で重なる領域と、第２圧力室ＳＢのうち第２圧電素子７４Ｂに平面視で重なる領域とは、逆位相で振動させることができる。

したがって、本実施形態では、第１圧電素子７４Ａ側にある第１流路ＥＡと第２圧電素子７４Ｂ側にある第２流路ＥＢには、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとからの振動が逆位相で伝わる。すると、図１２の矢印に示すように、第１圧力室ＳＡのインクが第１流路ＥＡを通って連通流路７７２に流れ、ノズルＮからインクが吐出されずに、第２流路ＥＢを通って第２圧力室ＳＢに流れ、第２圧力室ＳＢから共通液室ＳＲを介して第１圧力室ＳＡに戻るというインクの流れ（Ｙ方向を中心とする反時計回りの流れ）が発生する。具体的には、共通液室ＳＲ→第１分岐流路ＤＡ→第１圧力室ＳＡ→第１流路ＥＡ→連通流路７７２→第２流路ＥＢ→第２圧力室ＳＢ→共通液室ＳＲのように循環するインクの流れを形成できる。これにより、ノズルＮの連通流路７７２と第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとの間で循環するインクの流れを形成できるので、インクの乾燥と増粘を抑制できる。

なお、循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂは、図９に例示したものに限られない。例えば図９では、高位側電位ＶＨおよび低位側電位ＶＬの間の電位を基準電位ＶＭとした場合を例示したが、図９の低位側電位ＶＬを基準電位ＶＭとしてもよい。また、循環用駆動パルスＷ２の波形の傾き、電位の最大値、電位の最小値、波形の振幅、波形の周波数の少なくとも１つ以上を変えたり、１周期Ｔに含まれる循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂのそれぞれの数や波形の形状を変えたりすることによって、循環するインクの流れの流速やインクの振動周波数を変えることもできる。またインクの種類に応じて、循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂのそれぞれの波形や数を変えることもできる。例えば顔料系インクのような凝集性の高いインクの方が、染料系インクのような凝集性の低いインクよりも、ノズルＮのメニスカス近傍で増粘し易い。したがって、高凝集性のインクの場合の方が、低凝集性のインクの場合よりも循環効率が高くなるように、循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂのそれぞれの波形の形状や数を変えるようにしてもよい。

また、本実施形態では、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢとの流路断面積が、圧力室側から連通流路７７２側に渡って同等である。すなわち図７に示すように第１流路ＥＡの流路断面積Ａ１は、第２流路ＥＢの流路断面積Ａ２と同等である。ここでの流路断面積は、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢとのそれぞれが延びる方向に交差する流路断面の断面積であり、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢとをそれぞれ、Ｘ－Ｙ平面で切断した場合の流路断面の断面積である。図７の例示では、第１流路ＥＡは、第１圧力室ＳＡに接続する圧力室側流路口から連通流路７７２に接続する連通流路側流路口まで流路断面積Ａ１は変わらない。第２流路ＥＢも、第２圧力室ＳＢに接続する圧力室側流路口から連通流路７７２に接続する連通流路側流路口まで流路断面積Ａ２は変わらない。

このように第１流路ＥＡと第２流路ＥＢとで流路断面積が同等であれば、流路抵抗も同程度になる。そのため、インクを吐出する場合に第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂを同位相で駆動することによって図１１の矢印の流れが生じると、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢとから同等の量のインクが連通流路７７２に流れ込み易い。したがって、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢの一方だけからインクを吐出する場合に比較して、ノズルＮからのインクの吐出量は略２倍になる。

なお、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢとで流路断面積が同等の場合には、図１２の矢印とは逆向きの流れ（Ｙ方向を中心とする時計回りの流れ）、すなわち第２圧力室ＳＢのインクが第２流路ＥＢを通って連通流路７７２に流れ、第１流路ＥＡを通って第１圧力室ＳＡから共通液室ＳＲを介して第２圧力室ＳＢに戻るというインクの流れも発生し得る。具体的には、共通液室ＳＲ→第２分岐流路ＤＢ→第２圧力室ＳＢ→第２流路ＥＢ→連通流路７７２→第１流路ＥＡ→第２圧力室ＳＢ→共通液室ＳＲのように循環するインクの流れを形成できる。このような流れによるインクの循環でもインクの増粘を抑制できる。

ただし、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢの流路断面積が同等の場合のように、循環するインクの流れとして、図１２の矢印の方向の流れと逆向きの流れとがほぼ同様の確からしさで発生し得るよりも、特定の一方向に循環するインクの流れが発生し易い方が、循環するインクの流れを短時間で効率よく形成し易い。

この点、本実施形態では、第１流路ＥＡ側の第１圧電素子７４Ａと第２流路ＥＢ側の第２圧電素子７４Ｂを独立して駆動させることができるから、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢへの振動の伝わり方を異ならせることができる。これにより、連通流路７７２と第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとの間で特定の一方向に循環するインクの流れが形成され易くなる。したがって、ノズルＮの連通流路７７２と第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとの間で循環するインクの流れを短時間で効率よく形成でき、インクの循環効率を高めることができる。

例えば図９によれば、最初に循環用駆動パルスＷ２ａが高位側電位ＶＨになるから、第１圧電素子７４Ａが駆動することで、第１圧力室ＳＡから第１流路７１６に向けてインクを押し出す方向に振動板７３が変位する。このとき、第２圧電素子７４Ｂには未だ循環用駆動パルスＷ２ｂが印加されない。したがって、図１２の矢印に示すように、第１圧力室ＳＡのインクが第１流路ＥＡを通って連通流路７７２に流れ、第２流路ＥＢを通って第２圧力室ＳＢに流れるというインクの流れ（Ｙ方向を中心とする反時計回りの流れ）が形成され易くすることができる。その後は、第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂとが交互に逆向きに駆動するから、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢとで交互に、インクを押し出す方向と引き込む方向に振動するので、図１２に示すように循環するインクの流れが加速する。これにより、インクの循環効率が飛躍的に向上する。

図９では、第１圧電素子７４Ａが第２圧電素子７４Ｂよりも先に駆動するように循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂの位相をずらした場合を例示したが、これに限られず、第２圧電素子７４Ｂが第１圧電素子７４Ａよりも先に駆動するように循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂの位相をずらすようにしてもよい。これによれば、最初に循環用駆動パルスＷ２ｂが高位側電位ＶＨになるから、第２圧電素子７４Ｂが駆動することで、第２圧力室ＳＢから第２流路ＥＢに向けてインクを押し出す方向に振動板７３が変位する。このとき、第１圧電素子７４Ａには未だ循環用駆動パルスＷ２ａが印加されない。したがって、図１２の矢印とは逆向きに、第２圧力室ＳＢのインクが第２流路ＥＢを通って連通流路７７２に流れ、第１流路ＥＡを通って第１圧力室ＳＡに流れるというインクの流れ（Ｙ方向を中心とする時計回りの流れ）が形成され易くすることができる。

このように、本実施形態によれば、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢとで流路断面積が同等の場合であっても、特定の一方向に循環するインクの流れが形成され易くすることができるから、短時間で効率よく循環するインクの流れを形成でき、循環効率を高めることができる。本実施形態では、循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂの位相差ｄＴが１周期Ｔの１／２波形分である場合を例示したが、これに限られず、例えば位相差ｄＴを１周期Ｔの１波形分や複数波形分としてもよい。循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂの位相差ｄＴを大きくすることで、一方向に循環するインクの流れが形成され易くすることができる。

なお、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢとで流路断面積が同等の場合に限られるものではなく、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢとでは、互いに流路断面積が異なる部分があるように構成するようにしてもよい。例えば図７に示す第１流路ＥＡのうち圧力室側流路口の流路断面積Ａ１を、第２流路ＥＢのうち圧力室側流路口の流路断面積Ａ２よりも大きくするようにしてもよい。このように、第１流路ＥＡと第２流路ＥＢとで圧力室側流路口の流路断面積が異なるようにすることで、位相の異なる循環用駆動パルスＷ２ａ、Ｗ２ｂによってインクを循環させる場合に、第１圧力室ＳＡのインクは、流路断面積が大きい第１流路ＥＡに流れ出し易く、流路断面積の小さい第２流路ＥＢから第２圧力室ＳＢにインクが流れ込み易くなる。したがって、第１流路ＥＡが往路で第２流路ＥＢが復路となって、ノズルＮの連通流路７７２と第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとの間で一方向に循環するインクの流れを生じさせ易い。

また、例えば第２流路ＥＢのうち圧力室側流路口の流路断面積Ａ２が、第１流路ＥＡのうち圧力室側流路口の流路断面積Ａ１よりも大きくなるようにしてもよい。これによれば、インクを循環させる場合に、第２圧力室ＳＢのインクは、流路断面積が大きい第２流路ＥＢに流れ出し易く、流路断面積の小さい第１流路７１６から第１圧力室ＳＡにインクが流れ込み易くなるから、第２流路ＥＢが往路で第１流路ＥＡが復路となって、ノズルＮの連通流路７７２と第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとの間で一方向に循環するインクの流れを生じさせ易い。

本実施形態の第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとはＸ方向に並べて配置され、平面視で第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとの間に共通液室ＳＲが配置される。この構成によれば、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとに別々に連通する２つの共通液室ＳＲを、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢと共に平面視でＸ方向に並べて配置する場合に比較して、Ｘ方向に小型化できる。なお、本実施形態では、図３に示すように平面視で第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとの間に、仮想面Ｏ－Ｏに沿って各ノズルＮを配置した場合を例示するが、ノズルＮを配置は図示したものに限られず、連通流路７７２のどの位置にノズルＮを配置してもよい。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態について説明する。以下に例示する各形態において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。第２実施形態では、第１実施形態とは第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとの配置を変えた場合を例示する。

図１３は、第２実施形態に係る液体吐出ヘッド２６をＺ方向の負側からみた場合の液体吐出部２６４の流路構成の模式図である。図１４および図１５は、任意の１個の吐出部２６６に着目した液体吐出部２６４の構成を示す図である。図１４は、図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ断面で切断した液体吐出部２６４の断面図である。図１５は、図１３のＸＶ－ＸＶ断面で切断した液体吐出部２６４の断面図である。図１６は、図１４のＸＶＩ－ＸＶＩ断面で切断した吐出部２６６の断面図である。図１７は、図１４のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ断面で切断した吐出部２６６の断面図である。

図１３に示すように、第２実施形態では、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとがＹ方向に並べて配置され、平面視で共通液室ＳＲのＸ方向の一方側（図１３ではＸ方向の負側）に第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとが配置される。図１３に示す液体吐出部２６４においては、平面視で第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢよりもＸ方向の正側に、仮想面Ｏ－Ｏに沿ってノズルＮが配置される。図１３に示す任意の１個の吐出部２６６は、Ｘ－Ｚ平面に平行な仮想面Ｏ’－Ｏ’に対して略面対称の構造体である。仮想面Ｏ’－Ｏ’よりもＹ方向の負側の構造を第１構造部Ｐ１’とし、仮想面Ｏ’－Ｏ’よりもＹ方向の正側の構造を第２構造部Ｐ２’とする。

図１４の断面図に示すように、吐出部２６６の第１構造部Ｐ１’は、図４の第１構造部Ｐ１とほぼ同様の構造になる。具体的には第１構造部Ｐ１’は、第１圧電素子７４Ａと振動板７３と第１圧力室ＳＡと第１流路ＥＡと第１分岐流路ＤＡを包含する。図１５の断面図に示すように吐出部２６６の第２構造部Ｐ２’は、図４の第２構造部Ｐ２をＸ方向の負側と正側を反対にしたものとほぼ同様の構造になる。具体的には第２構造部Ｐ２’は、第２圧電素子７４Ｂと振動板７３と第２圧力室ＳＢと第２流路ＥＢと第２分岐流路ＤＢを包含する。

図１６に示すように、第２実施形態の圧力室基板７２には、第１圧力室ＳＡを構成する開口部７２２ａと第２圧力室ＳＢを構成する開口部７２２ｂとがＹ方向に並べて配置される。図１６の開口部７２２ａと開口部７２２ｂとは、共通液室ＳＲを構成する開口部７１２ｂよりもＸ方向の負側にある。図１７に示すように、第２実施形態の連通流路７７２は、第１構造部Ｐ１側の流路７７２Ａと第２構造部Ｐ２側の流路７７２Ｂとが、ノズルＮに連通する流路７７２ＣよりもＸ方向の負側にある。

このような第２実施形態の構成によれば、平面視で共通液室ＳＲのＸ方向の負側に第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとが配置されるから、平面視で共通液室ＳＲを挟んで共通液室ＳＲのＸ方向の一方側に第１圧力室ＳＡが配置され、他方側に第２圧力室ＳＢが配置される場合に比較して、Ｘ方向に小型化できる。

第２実施形態の構成によっても、インクを吐出する場合には、例えば図８に示すような同位相の吐出用駆動パルスを第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂとに印加する。これにより、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとのインクをノズルＮから吐出できる。したがって、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢの一方のみからインクを吐出する場合に比較してノズルＮからの吐出量を増大できる。また、インクを循環させる場合には、例えば図９に示すような異なる位相の循環用駆動パルスを第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂとに印加する。これにより、ノズルＮからインクを吐出させずに、ノズルＮの連通流路７７２と第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとの間で循環するインクの流れを形成できる。また、第２実施形態によっても、１つの共通液室ＳＲがインクの供給流路と循環流路の機能を兼ねることができる。したがって、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢに別々に共通流路を設ける場合に比較して、循環する流路の長さが短くなるので、流路抵抗が低減されるから、循環効率を高めることができる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態では、１個の吐出部２６６が備える第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとをそれぞれ複数にした場合を例示する。このように構成することで、ノズルＮから吐出する吐出量を増大できる。

図１８は、第３実施形態に係る液体吐出ヘッド２６をＺ方向の負側からみた場合の液体吐出部２６４の流路構成の模式図である。図１９および図２０は、任意の１個の吐出部２６６に着目した液体吐出部２６４の構成を示す図である。図１９は、図１８のＸＩＸ－ＸＩＸ断面で切断した液体吐出部２６４の断面図である。図２０は、図１８のＸＸ－ＸＸ断面で切断した液体吐出部２６４の断面図である。図２１は、図１９のＸＸＩ－ＸＸＩ断面で切断した吐出部２６６の断面図である。図２２は、図１９のＸＸＩＩ－ＸＸＩＩ断面で切断した吐出部２６６の断面図である。

図１８に示すように、第３実施形態では、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとがＹ方向に２個ずつ並べて配置される。図１８に示す液体吐出部２６４は、Ｙ－Ｚ平面に平行な仮想面Ｏ－Ｏに対して略面対称であり、平面視で第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとの間に、仮想面Ｏ－Ｏに沿って各ノズルＮが配置される。任意の１個の吐出部２６６は、Ｘ－Ｚ方向に平行な仮想面Ｏ’－Ｏ’に対して略面対称の構造体であり、仮想面Ｏ’－Ｏ’よりもＹ方向の負側の第１構造部Ｐ１’’と、仮想面Ｏ’－Ｏ’よりもＹ方向の正側の第２構造部Ｐ２’’とは実質的に共通する。

図１９の断面図に示すように、吐出部２６６の第１構造部Ｐ１’’は、図４の第１構造部Ｐ１および第２構造部Ｐ２とほぼ同様の構造になる。具体的には第１構造部Ｐ１’は、第１圧電素子７４Ａと振動板７３と第１圧力室ＳＡと第１流路ＥＡと第１分岐流路ＤＡを包含すると共に、第２圧電素子７４Ｂと振動板７３と第２圧力室ＳＢと第２流路ＥＢと第２分岐流路ＤＢを包含する。

図２０の断面図に示すように、吐出部２６６の第２構造部Ｐ２’’についても、図４の第１構造部Ｐ１および第２構造部Ｐ２とほぼ同様の構造になる。具体的には第１構造部Ｐ１’は、第１圧電素子７４Ａと振動板７３と第１圧力室ＳＡと第１流路ＥＡと第１分岐流路ＤＡを包含すると共に、第２圧電素子７４Ｂと振動板７３と第２圧力室ＳＢと第２流路ＥＢと第２分岐流路ＤＢを包含する。

図２１に示すように、第３実施形態の圧力室基板７２には、２個の第１圧力室ＳＡのそれぞれを構成する２個の開口部７２２ａがＹ方向に並べて配置される。また、２個の第２圧力室ＳＢのそれぞれを構成する２個の開口部７２２ｂがＹ方向に並べて配置される。第１構造部Ｐ１’’の第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとはそれぞれ、平面視で共通液室ＳＲを挟んで共通液室ＳＲのＸ方向の一方側と他方側に配置される。第２構造部Ｐ２’’の第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとはそれぞれ、平面視で共通液室ＳＲを挟んで共通液室ＳＲのＸ方向の一方側と他方側に配置される。図２２に示すように、第３実施形態の連通流路７７２は、第１構造部Ｐ１’’の流路７７２Ａおよび流路７７２Ｂと、第２構造部Ｐ２’’の流路７７２Ａおよび流路７７２Ｂとが、ノズルＮに連通する流路７７２Ｃに連通する。

このような第３実施形態によれば、インクを吐出させる場合には、第１構造部Ｐ１’’と第２構造部Ｐ２’’の第１圧電素子７４Ａおよび第２圧電素子７４Ｂに同位相の吐出用駆動パルスを印加する。これにより、第１構造部Ｐ１’’の第１圧力室ＳＡおよび第２圧力室ＳＢからのインクと、第２構造部Ｐ２’’の第１圧力室ＳＡおよび第２圧力室ＳＢからのインクとを、ノズルＮから吐出させることができるので、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢの一方のみからのインクを吐出させる場合に比較して略４倍の吐出量のインクを吐出できる。

また、インクを循環させる場合には、第１構造部Ｐ１’’の第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂとに異なる位相の吐出用駆動パルスを印加すると共に、第２構造部Ｐ２’’の第１圧電素子７４Ａと第２圧電素子７４Ｂとに異なる位相の吐出用駆動パルスを印加する。第１構造部Ｐ１’’の第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとノズルＮの連通流路との間に循環するインクの流れを形成できると共に、第２構造部Ｐ２’’の第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとノズルＮの連通流路との間で循環するインクの流れを形成できる。

また、第３実施形態によっても、１つの共通液室ＳＲがインクの供給流路と循環流路の機能を兼ねることができる。したがって、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢに別々に共通流路を設ける場合に比較して、循環する流路の長さが短くなるので、流路抵抗が低減されるから、循環効率を高めることができる。なお、１個の吐出部２６６あたりの第１構造部Ｐ１’’と第２構造部Ｐ２’’の数をさらに増やすことも可能である。これにより、第１圧力室ＳＡと第２圧力室ＳＢとの数が増えるので、ノズルＮから吐出するインクの吐出量をさらに増大させることができる。

＜変形例＞
以上に例示した態様および実施形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示や上述の態様から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。

（１）上述した実施形態では、液体吐出ヘッド２６を搭載したキャリッジ２４をＸ方向に沿って反復的に往復させるシリアルヘッドを例示したが、液体吐出ヘッド２６を媒体１２の全幅にわたり配列したラインヘッドにも本発明を適用可能である。

（２）上述した実施形態では、圧力室に機械的な振動を付与する圧電素子を駆動素子とした圧電方式の液体吐出ヘッド２６を例示したが、加熱により圧力室の内部に気泡を発生させる発熱素子を駆動素子とした熱方式の液体吐出ヘッドを採用することも可能である。

（３）上述した実施形態で例示した液体吐出装置１０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、本発明の液体吐出装置１０の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を吐出する液体吐出装置は、液晶表示装置のカラーフィルターや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等を形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を吐出する液体吐出装置は、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、液体の一種として生体有機物の溶液を吐出するチップ製造装置としても利用される。

１０…液体吐出装置、１２…媒体、１４…液体容器、２０…制御ユニット、２０２…制御装置、２０３…記憶装置、２２…搬送機構、２４…キャリッジ、２６…液体吐出ヘッド、２６０…吐出面、２６２…駆動部、２６４…液体吐出部、２６６…吐出部、４０…駆動信号生成部、５０…制御部、７１…流路基板、７１ａ…第１基板、７１ｂ…第２基板、７１２ａ…開口部、７１２ｂ…開口部、７１６…第１流路、７１８…第２流路、７１８ａ…貫通孔、７１８ｂ…貫通孔、７２…圧力室基板、７２２ａ…開口部、７２２ｂ…開口部、７２４…開口部、７２５…可撓膜、７３…振動板、７４Ａ…第１圧電素子、７４Ｂ…第２圧電素子、７４２…第１電極、７４４…圧電体層、７４６…第２電極、７５４…導入流路、７６…ノズル板、７７…連通板、７７２…連通流路、７７２Ａ…流路、７７２Ｂ…流路、７７２Ｃ…流路、７７２ａ…流路、７７２ｂ…流路、ｄＴ…位相差、Ａ１…流路断面積、Ａ２…流路断面積、Ｃ…データテーブル、ＣＯＭ…駆動信号、ＤＡ…第１分岐流路、ＤＢ…第２分岐流路、ＥＡ…第１流路、ＥＢ…第２流路、Ｇ…印刷データ、Ｎ…ノズル、Ｏ’－Ｏ’…仮想面、Ｏ－Ｏ…仮想面、Ｐ１…第１構造部、Ｐ１’…第１構造部、Ｐ１’’…第１構造部、Ｐ２…第２構造部、Ｐ２’…第２構造部、Ｐ２’’…第２構造部、ＳＡ…第１圧力室、ＳＢ…第２圧力室、ＳＩ…選択信号、ＳＲ…共通液室、Ｔ…周期、Ｖ…駆動信号、ＶＨ…高位側電位、ＶＬ…低位側電位、ＶＭ…基準電位、Ｗ１…吐出用駆動パルス、Ｗ１ａ、Ｗ１ｂ…吐出用駆動パルス、Ｗ２…循環用駆動パルス、Ｗ２ａ、Ｗ２ｂ…循環用駆動パルス。

Claims (15)

1. 液体を吐出する第１ノズルを含む複数のノズルが第１方向に配列されたノズル列と、
   前記第１ノズルに連通する第１連通流路と、
   前記ノズル列よりも前記第１方向と交差する第２方向の一方側の位置に配置された第１圧力室と、
   前記第１圧力室の圧力を変化させる第１駆動素子と、
   前記第１圧力室と前記第１連通流路を接続し、前記第１圧力室から前記第１連通流路へと液体が流れる第１流路と、
   前記ノズル列よりも前記第２方向の前記一方側の位置に配置された第２圧力室と、
   前記第２圧力室の圧力を変化させる第２駆動素子と、
   前記第２圧力室と前記第１連通流路を接続し、前記第２圧力室から前記第１連通流路へと液体が流れる第２流路と、
   前記ノズル列よりも前記第２方向の他方側の位置に配置された第３圧力室と、
   前記第３圧力室の圧力を変化させる第３駆動素子と、
   前記第３圧力室と前記第１連通流路を接続し、前記第１連通流路から前記第３圧力室へと液体が流れる第３流路と、
   前記ノズル列よりも前記第２方向の前記他方側の位置に配置された第４圧力室と、
   前記第４圧力室の圧力を変化させる第４駆動素子と、
   前記第４圧力室と前記第１連通流路を接続し、前記第１連通流路から前記第４圧力室へと液体が流れる第４流路と、を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記第１圧力室と共通液室を連通する第１分岐流路と、
   前記第２圧力室と共通液室を連通する第２分岐流路と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記第１駆動素子と前記第２駆動素子とは、それぞれに印加される駆動パルスによって独立して変位可能な圧電素子であり、
   前記第１駆動素子に印加される駆動パルスと、前記第２駆動素子に印加される駆動パルスとは、同位相である
   請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第１駆動素子と前記第２駆動素子とは、それぞれに印加される駆動パルスによって独立して変位可能な圧電素子であり、
   前記第１駆動素子に印加される駆動パルスと、前記第２駆動素子に印加される駆動パルスは、異なる位相である
   請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記第１圧力室、前記第２圧力室、前記第３圧力室、前記第４圧力室のそれぞれは、前記第２方向に延在することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記第１圧力室と前記第２圧力室は、前記第１方向に並んで配置され、
   前記第３圧力室と前記第４圧力室は、前記第１方向に並んで配置されることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記第１圧力室と前記第３圧力室は、前記第２方向に並んで配置され、
   前記第２圧力室と前記第４圧力室は、前記第２方向に並んで配置されることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記第１流路と前記第２流路は、前記第１方向に並んで配置され、
   前記第３流路と前記第４流路は、前記第１方向に並んで配置されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記第１流路と前記第３流路は、前記第２方向に並んで配置され、
   前記第２流路と前記第４流路は、前記第２方向に並んで配置されることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記第１ノズルは、前記第１方向における前記第１流路と前記第２流路の間の位置であり、且つ、前記第１方向と交差する第２方向における前記第１流路と前記第３流路の間の位置に配置されることを特徴とする請求項８または９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 液体を吐出する第２ノズルであって、前記第１ノズルに対して隣接して設けられた第２ノズルと、
    前記第２ノズルに連通する第２連通流路と、
    第５圧力室と、
    前記第５圧力室の圧力を変化させる第５駆動素子と、
    前記第２圧力室と前記第２連通流路を接続する第５流路と、
    第６圧力室と、
    前記第６圧力室の圧力を変化させる第６駆動素子と、
    前記第６圧力室と前記第２連通流路を接続する第６流路と、
    第７圧力室と、
    前記第７圧力室の圧力を変化させる第７駆動素子と、
    前記第７圧力室と前記第２連通流路を接続する第７流路と、
    第８圧力室と、
    前記第８圧力室の圧力を変化させる第８駆動素子と、
    前記第８圧力室と前記第２連通流路を接続する第８流路と、を更に備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記第５圧力室と前記第６圧力室は、前記第１方向に並んで配置され、
    前記第７圧力室と前記第８圧力室は、前記第１方向に並んで配置されることを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記第１圧力室と前記第３圧力室と前記第５圧力室と前記第７圧力室は、前記第２方向に並んで配置され、
    前記第２圧力室と前記第４圧力室と前記第６圧力室と前記第８圧力室は、前記第２方向に並んで配置されることを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出ヘッド。
14. 前記第１連通流路のうちの前記第２方向において前記第１ノズルと重なる部分の断面積は、前記第１連通流路のうちの前記第２方向において前記第１ノズルと重ならない部分の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
15. 請求項１から請求項１４の何れかに記載の液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッド内の液体の流れを制御する制御部と、を備える液体吐出装置。
    

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