特許 7602722 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-11

(45)【発行日】2024-12-19

(54)【発明の名称】液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20241212BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021002024

(22)【出願日】2021-01-08

(65)【公開番号】P2022107217

(43)【公開日】2022-07-21

【審査請求日】2023-11-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】酒井 慶太郎

【審査官】長田 守夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１２９５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２１１１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１１４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－８１３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１４４８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２１１１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２８４２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を吐出する液体吐出口と、
前記液体吐出口に連通する流路と、
前記液体吐出口を開閉する弁体と、
前記弁体を駆動するアクチュエータと
を備え、前記弁体が前記液体吐出口を開いている間に、前記流路に供給した液体を前記液体吐出口から吐出する液体吐出ヘッドであって、
前記弁体の１つに対して複数のアクチュエータを設け、
前記複数のアクチュエータは、同時に駆動しないときがあることを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項2】

液体を吐出する液体吐出口と、
前記液体吐出口に連通する流路と、
前記液体吐出口を開閉する弁体と、
前記弁体を駆動するアクチュエータと
を備え、前記弁体が前記液体吐出口を開いている間に、前記流路に供給した液体を前記液体吐出口から吐出する液体吐出ヘッドであって、
前記弁体の１つに対して複数のアクチュエータを設け、
前記複数のアクチュエータを交互に駆動することを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項3】

液体を吐出する液体吐出口と、
前記液体吐出口に連通する流路と、
前記液体吐出口を開閉する弁体と、
前記弁体を駆動するアクチュエータと
を備え、前記弁体が前記液体吐出口を開いている間に、前記流路に供給した液体を前記液体吐出口から吐出する液体吐出ヘッドであって、
前記弁体の１つに対して複数のアクチュエータを設け、
前記複数のアクチュエータは、所定駆動回数おきに前記アクチュエータの切り替えを繰り返して駆動することを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項4】

液体を吐出する液体吐出口と、
前記液体吐出口に連通する流路と、
前記液体吐出口を開閉する弁体と、
前記弁体を駆動するアクチュエータと
を備え、前記弁体が前記液体吐出口を開いている間に、前記流路に供給した液体を前記液体吐出口から吐出する液体吐出ヘッドであって、
前記弁体の１つに対して複数のアクチュエータを設け、
前記液体吐出口の開閉に必要な前記アクチュエータの印加電圧をＶｘとした場合、前記複数のアクチュエータは、それぞれＶｘ／Ｎａ（但しＮａはアクチュエータの個数）の電圧で、かつ同周期で駆動することを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項5】

液体を吐出する液体吐出口と、
前記液体吐出口に連通する流路と、
前記液体吐出口を開閉する弁体と、
前記弁体を駆動するアクチュエータと
を備え、前記弁体が前記液体吐出口を開いている間に、前記流路に供給した液体を前記液体吐出口から吐出する液体吐出ヘッドであって、
前記弁体の１つに対して複数のアクチュエータを設け、
前記液体吐出口の開閉に必要な前記弁体の変位量をｘとした場合、前記複数のアクチュエータは、それぞれｘ／Ｎａ（但しＮａはアクチュエータの個数）の変位量で、かつ同周期で駆動することを特徴とする液体吐出ヘッド。

【請求項6】

前記複数のアクチュエータは、当該アクチュエータの変位方向が同じであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項7】

前記複数のアクチュエータを、前記液体の吐出方向に直列に配置することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項8】

前記印加電圧Ｖｘは、入力データに応じて可変であることを特徴とする請求項４記載の液体吐出ヘッド。

【請求項9】

前記変位量ｘは、入力データに応じて可変であることを特徴とする請求項５記載の液体吐出ヘッド。

【請求項10】

前記流路に、加圧した状態の液体を供給することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。

【請求項11】

請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドを備えることを特徴とする液体吐出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、ノズル２２に連通するキャビティ２３に吐出液体を加圧供給すると共に、ピン２４でノズル２２を閉塞可能とし、このピン２４をアクチュエータ２５でノズル２２に対して離接可能とし、このアクチュエータ２５を制御装置１２で制御する構成とすることで、ピン２４がノズル２２から離間している間だけ、加圧供給されている吐出液体がノズル２２から液滴として吐出される液滴吐出ヘッドを開示している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、アクチュエータに掛かる負荷を軽減し、十分な寿命を確保することが可能な液体吐出ヘッドを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明は、液体を吐出する液体吐出口と、前記液体吐出口に連通する流路と、前記液体吐出口を開閉する弁体と、前記弁体を駆動するアクチュエータとを備え、前記弁体が前記液体吐出口を開いている間に、前記流路に供給した液体を前記液体吐出口から吐出する液体吐出ヘッドであって、前記弁体の１つに対して複数のアクチュエータを設け、前記複数のアクチュエータは、同時に駆動しないときがあることを特徴とする。

【発明の効果】

【0005】

本発明によれば、アクチュエータに掛かる負荷を軽減し、十分な寿命を確保することが可能な液体吐出ヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す全体斜視図。

【図2】液体吐出ヘッドの全体断面図。

【図3】液体吐出モジュール単体の説明図。

【図4】アクチュエータの制御タイミングチャート。

【図5】本発明に係る液体吐出装置の一例を示す全体斜視図。

【図6】キャリッジの全体斜視図。

【図7】制御ブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本発明の実施形態を、図面を用いて以下に説明する。

【0008】

図１は、本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す全体斜視図である。

【0009】

液体吐出ヘッド３００は、ハウジング３１０、コネクタ３５０、供給ポート３１１および回収ポート３１３を主に備える。ハウジング３１０は、金属材料または樹脂材料からなる。ハウジング３１０の上部には、電気信号の通信のためのコネクタ３５０を備えている。

【0010】

また、ハウジング３１０の左右には、液体をヘッド内に供給するための供給ポート３１１、および液体をヘッドから排出するための回収ポート３１３を設けている。

【0011】

図２は、本発明に係る液体吐出ヘッドの全体断面図（図１のＡ－Ａ線矢視断面図）である。

【0012】

ハウジング３１０は、上部に電気信号の通信のためのコネクタ３５０を備えており、下部には液体を吐出するノズル３０２を備えたノズル板３０１を保持している。また、ハウジング３１０は、供給ポート３１１側からの液体をノズル板３０１上を経て回収ポート３１３側へ送る流路３１２を備えている。

【0013】

供給ポート３１１と回収ポート３１３との間には、流路３１２内のインクをノズル３０２から吐出するための液体吐出モジュール３３０（詳細は後述する）を配置している。液体吐出モジュール３３０は、ノズル３０２の数に対応しており、本例では１列に並べた８個のノズル３０２に対応する８個の液体吐出モジュール３３０を備えた構成を示している。

【0014】

なお、ノズル３０２および液体吐出モジュール３３０の数および配列は上記に限るものではない。例えば、ノズル３０２および液体吐出モジュール３３０の数は、複数ではなく１個であってもよい。また、ノズル３０２および液体吐出モジュール３３０の配列は、１列ではなく複数列で配置してもよい。

【0015】

上記の構成により、供給ポート３１１は加圧した状態の液体を外部から取り込み、液体を矢印ａ１方向へ送り、液体を流路３１２に供給する。流路３１２は、供給ポート３１１からの液体を矢印ａ２方向へ送る。そして、回収ポート３１３は、流路３１２に沿って配置したノズル３０２から吐出しなかった液体を矢印ａ３方向へ排出する。

【0016】

液体吐出モジュール３３０は、ノズル３０２を開閉するニードル弁３３１と、ニードル弁３３１を駆動する圧電素子３３２を備える。ハウジング３１０は、圧電素子３３２の上端部と対向する位置に規制部材３１４を備えている。この規制部材３１４は、圧電素子３３２の上端部に当接しており、圧電素子３３２の固定点をなしている。ここで、ニードル弁３３１は弁体の一例であり、圧電素子３３２はアクチュエータの一例である。

【0017】

上記構成において圧電素子３３２を作動し、ニードル弁３３１が図において上方向へ変位すると、ニードル弁３３１によって閉じていたノズル３０２が開いた状態になり、ノズル３０２から液体が吐出する。また、圧電素子３３２を作動し、ニードル弁３３１が下方向へ変位すると、ニードル弁３３１の先端部がノズル３０２に当接してノズル３０２が閉じた状態になり、ノズル３０２から液体が吐出しなくなる。

【0018】

なお、ノズル３０２から液体を吐出している期間は、ノズル３０２からの吐出効率を下げないようにするため、回収ポート３１３からの液体の排出は一時的に行わないようにしてもよい。

【0019】

図３は、液体吐出ヘッドを構成する液体吐出モジュール単体の説明図である。

【0020】

液体吐出モジュール３３０は、ノズル３０２を開閉するニードル弁３３１と、ニードル弁３３１を駆動する圧電素子３３２とを備えている。ノズル板３０１はハウジング３１０に接合している。また、流路３１２はハウジング３１０に設けた複数の液体吐出モジュール３３０に共通の流路である。

【0021】

ニードル弁３３１の先端には弾性部材３３１ａを備えており、ニードル弁３３１の先端をノズル板３０１に押し付けた際にノズル３０２を確実に閉塞するようにしている。また、ニードル弁３３１とハウジング３１０との間には、軸受部３２１を設け、軸受部３２１とニードル弁３３１との間にはＯリングなどのシール部材３１５を設けている。

【0022】

ハウジング３１０の空間３２２内には、保持部材３３３を介して圧電素子３３２を収容している。保持部材３３３は、７つの部材３３３ａ～３３３ｇからなる。保持部材３３３の下部に位置した部材３３３ａは、ニードル弁３３１の上端部を保持する。部材３３３ａ、部材３３３ｂ、部材３３３ｃおよび部材３３３ｄが形成する空間は、第１の圧電素子３３２１を保持する。また、部材３３３ｄ、部材３３３ｅ、部材３３３ｆおよび部材３３３ｇが形成する空間は、第２の圧電素子３３２２を保持する。

【0023】

保持部材３３３の上部に位置した部材３３３ｇは、その一部が規制部材３１４に当接しており、保持部材３３３が上方へ移動できないように固定点をなしている。また、保持部材３３３をなす７つの部材３３３ａ～３３３ｇは、それぞれが板バネなどの弾性体３３３ｈを介して連結している。

【0024】

上記の構成により、ニードル弁３３１、第１の圧電素子３３２１および第２の圧電素子３３２２は、保持部材３３３を介して同軸上、すなわち、液体の吐出方向に直列に配置している。なお、保持部材３３３には、ステンレス、または他の熱膨張しにくい材料（インバー等）を用いている。

【0025】

第１の圧電素子３３２１および第２の圧電素子３３２２は、変位方向が同じ方向になるように設けており、２つの圧電素子は、図示しない電圧印加手段によって電圧を印加すると、ノズル３０２が開く方向にニードル弁３３１を駆動する。したがって、圧電素子３３２に電圧を印加していないときは、ニードル弁３３１がノズル３０２を閉塞しているので、流路３１２に液体が加圧供給されていても、ノズル３０２から液体が吐出することはない。

【0026】

そして、圧電素子３３２に電圧を印加することで、圧電素子３３２が収縮し、保持部材３３３を介してニードル弁３３１を引っ張るので、ニードル弁３３１がノズル３０２から離間してノズル３０２を開放する。これにより、流路３１２に加圧供給した液体をノズル３０２から吐出する。

【0027】

なお、上記の説明では、２つの圧電素子３３２１、３３２２を、液体の吐出方向に直列に配置した構成としたが、圧電素子の配置はこれに限るものではない。例えば２つの圧電素子３３２１、３３２２は並列に配置してももよい。また、圧電素子の数についても、２つに限るものではなく、３つ以上でもよい。

【0028】

上述のように、本実施形態は、液体を吐出するノズル３０２と、ノズル３０２に連通する流路３１２と、ノズル３０２を開閉するニードル弁３３１と、ニードル弁３３１を駆動する圧電素子３３２とを備え、ニードル弁３３１がノズル３０２を開いている間に、流路３１２に供給した液体をノズル３０２から吐出する液体吐出ヘッド３００であって、ニードル弁３３１の１つに対して複数の圧電素子３３２１、３３２２を設ける。

【0029】

また、上述のように、複数の圧電素子３３２１、３３２２は、当該圧電素子の変位方向が同じである。

【0030】

さらに、上述のように、複数の圧電素子３３２１、３３２２を、液体の吐出方向に直列に配置する。

【0031】

これにより、圧電素子に掛かる負荷を軽減し、十分な寿命を確保することが可能な液体吐出ヘッドを提供することができる。

【0032】

図４は、アクチュエータの制御タイミングチャートである。

【0033】

図４（ａ）は、第１の圧電素子３３２１と第２の圧電素子３３２２とを交互に駆動する場合を示している。この場合は、ヘッド駆動制御部９０２（詳細は図７で説明する）からの駆動波形に対して、第１の圧電素子３３２１と第２の圧電素子３３２２とを交互に駆動する。例えば、第１滴目の駆動パルスに対しては第１の圧電素子３３２１、第２滴目の駆動パルスに対しては第２の圧電素子３３２２、第３滴目の駆動パルスに対しては第１の圧電素子３３２１のように２つの圧電素子を交互に駆動する。

【0034】

また、交互に切り替える周期は、１回の液体吐出毎に限るものではない。例えば、第１の圧電素子３３２１で複数回駆動を行った後に、第２の圧電素子３３２２で同じ回数の駆動を行うという要領で、所定駆動回数おきに２つの圧電素子の切り替えを繰り返すようにしてもよい。

【0035】

以上のように、第１の圧電素子３３２１と第２の圧電素子３３２２とが同時に駆動しないときがあるようにすることで、圧電素子単体の駆動周波数を半減し、圧電素子に掛かる負荷を低減することができる。

【0036】

図４（ｂ）は、図４（ａ）と異なる実施例であり、第１の圧電素子３３２１と第２の圧電素子３３２２とで分担して、ニードル弁３３１を動かす場合を示している。すなわち、ノズル３０２を開閉するために必要となる圧電素子の印加電圧をＶｘとした場合に、各圧電素子３３２１、３３２２にＶｘ／２ずつの電圧を印加する。そして、ヘッド駆動制御部９０２からの駆動波形に対して、第１の圧電素子３３２１と第２の圧電素子３３２２とにＶｘ／２の電圧を同周期で印加する。

【0037】

図４（ｃ）は、図４（ｂ）と同様、第１の圧電素子３３２１と第２の圧電素子３３２２とで分担して、ニードル弁３３１を動かす場合を示している。図４（ｂ）が印加電圧の視点で捉えていたのに対し、図４（ｃ）は変位量の視点で捉えている点が異なる。すなわち、ノズル３０２を開閉するために必要となるニードル弁３３１の変位量をｘとした場合に、各圧電素子３３２１、３３２２でｘ／２ずつの変位量を生成する。そして、ヘッド駆動制御部９０２からの駆動波形に対して、第１の圧電素子３３２１と第２の圧電素子３３２２とでｘ／２の変位量を同周期で生成する。

【0038】

なお、印加電圧Ｖｘおよび変位量ｘは、一定値に限るものではない。印加電圧Ｖｘおよび変位量ｘは、入力データに応じて可変にしてもよい。

【0039】

上述のように、本実施形態において、複数の圧電素子３３２１、３３２２は、同時に駆動しないときがあるようにしている。

【0040】

また、上述のように複数の圧電素子３３２１、３３２２を交互に駆動する。また、上述のように複数の圧電素子３３２１、３３２２は、所定駆動回数おきに圧電素子３３２１、３３２２の切り替えを繰り返して駆動する。
ド。

【0041】

また、上述のようにノズル３０２の開閉に必要な圧電素子の印加電圧をＶｘとした場合、複数の圧電素子３３２１、３３２２は、それぞれＶｘ／２（分母は圧電素子の個数）の電圧で、かつ同周期で駆動する。

【0042】

また、上述のようにノズル３０２の開閉に必要なニードル弁３３１の変位量をｘとした場合、複数の圧電素子３３２１、３３２２は、それぞれｘ／２（分母は圧電素子の個数）の変位量で、かつ同周期で駆動する。

【0043】

これにより、圧電素子単体の駆動周波数を半減し、圧電素子に掛かる負荷を低減することができる。

【0044】

また、上述のように印加電圧Ｖｘは、入力データに応じて可変である。さらに、変位量ｘは、入力データに応じて可変である。

【0045】

これにより、印加電圧Ｖｘ、変位量ｘを大きい値にすると大きなサイズの液滴を吐出することが可能になり、印加電圧Ｖｘ、変位量ｘを小さい値にすると小さなサイズの液滴を吐出することが可能になる。その結果、吐出したい液滴のサイズに柔軟に対応することが可能になる。

【0046】

図５は、本発明に係る液体吐出装置の一例として示した印刷装置の全体斜視図である。

【0047】

印刷装置１０００は、対象物の一例である被描画物１００に対向して設置している。印刷装置１０００は、Ｘ軸レール１０１と、このＸ軸レール１０１と交差するＹ軸レール１０２と、Ｘ軸レール１０１およびＹ軸レール１０２と交差するＺ軸レール１０３を備える。

【0048】

Ｙ軸レール１０２は、Ｘ軸レール１０１がＹ方向（正側および負側）に移動可能なように、Ｘ軸レール１０１を保持する。また、Ｘ軸レール１０１は、Ｚ軸レール１０３がＸ方向（正側および負側）に移動可能なように、Ｚ軸レール１０３を保持する。そして、Ｚ軸レール１０３は、キャリッジ１がＺ方向（正側および負側）に移動可能なように、キャリッジ１を保持する。ここで、キャリッジ１は液体吐出ユニットの一例である。

【0049】

印刷装置１０００は、キャリッジ１をＺ軸レール１０３に沿ってＺ方向に動かす第１のＺ方向駆動部９２と、Ｚ軸レール１０３をＸ軸レール１０１に沿ってＸ方向に動かすＸ方向駆動部７２を備える。また、印刷装置１０００は、Ｘ軸レール１０１をＹ軸レール１０２に沿ってＹ方向に動かすＹ方向駆動部８２を備える。さらに、印刷装置１０００は、キャリッジ１に対してヘッド保持体７０をＺ方向に動かす第２のＺ方向駆動部９３を備える。ここで、ヘッド保持体７０は、保持体の一例である。

【0050】

上記構成の印刷装置１０００は、キャリッジ１をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に動かしながら、ヘッド保持体７０に設けた液体吐出ヘッドから液体の一例であるインクを吐出し、被描画物１００に描画を行う。なお、キャリッジ１およびヘッド保持体７０のＺ方向の移動は、必ずしもＺ方向に平行であることを意味するものではなく、少なくともＺ方向の成分を含んでいれば斜めの移動であってもよい。

【0051】

なお、図５において被描画物１００の表面形状は平面としているが、被描画物１００の表面形状は、車やトラックの車体、航空機の機体などのように鉛直に近い面、曲率半径の大きい面、もしくは多少の凹凸を有する面でもよい。

【0052】

図６は、図５に示した印刷装置のキャリッジの全体斜視図であり、キャリッジ１を被描画物１００側から見たものである。

【0053】

キャリッジ１はヘッド保持体７０を備えている。また、キャリッジ１は、図５に示した第１のＺ方向駆動部９２からの動力によりＺ軸レール１０３に沿ってＺ方向（正側および負側）へ移動可能である。

【0054】

ヘッド保持体７０は、図５に示した第２のＺ方向駆動部９３からの動力によりキャリッジ１に対してＺ方向（正側および負側）へ移動可能である。また、ヘッド保持体７０は液体吐出ヘッド３００を取り付けるためのヘッド固定板７０ａを備えている。

【0055】

本実施形態では、図１乃至図３等で説明した液体吐出ヘッド３００を、ヘッド固定板７０ａに６個取り付けた構成を例示しており、６個の液体吐出ヘッド３００ａ～３００ｆを積層状に並べて設けている。

【0056】

液体吐出ヘッド３００ａ～３００ｆは、それぞれ複数のノズル３０２を備えている。なお、ヘッド３００ａ～３００ｆで用いるインクの色の種類や数は、各ヘッド毎に異なる色としてもよいし、すべて同じ色としてもよい。例えば、印刷装置１０００として例示した液体吐出装置が、単色を用いる塗装装置である場合は、ヘッド３００ａ～３００ｆで用いるインクは同色でよい。また、ヘッド３００を構成するヘッドの数は６つに限るものではない。６つより多くてもよく、また、６つより少なくてもよい。

【0057】

液体吐出ヘッド３００は、図示のように各ヘッドのノズル列が水平面（Ｘ－Ｚ面）と交差し、かつ複数のノズル３０２の配列方向をＸ軸に対して傾けた状態でヘッド固定板７０ａに固定する。この状態でノズル３０２は、重力方向と交差する方向（Ｚ方向正側）にインクを吐出する。ここで、ノズル３０２は液体吐出口の一例である。

【0058】

図７は、本発明に係る液体吐出装置の一例として示した印刷装置におけるインク吐出制御まわりのブロック図である。

【0059】

印刷装置１０００は、コントローラ９０１、ヘッド駆動制御部９０２等を備えている。また、コントローラ９０１にはコンピュータ９０３を接続している。コンピュータ９０３は、ＲＩＰ（Routing Information Protocol）部９０３１、レンダリング部９０３２等を備える。

【0060】

ＲＩＰ部９０３１は、カラープロファイルやユーザの設定に応じて画像処理を行う機能を有する。レンダリング部９０３２は、被描画物１００（図５参照）に描画する画像データを、スキャン毎（例えばキャリッジ１が１回のＸ軸方向正側（または負側）への移動で描画する単位毎）の画像データに分解する機能を有する。ここで、画像データは、入力データの一例である。

【0061】

また、コンピュータ９０３には、入力装置９０３３を接続している。入力装置９０３３はキーボード、マウス、タッチパネル等からなり、入力装置９０３３は、被描画物１００に描画する画像データ、座標データの設定、描画モードの選択等、ユーザからの入力を受け付ける。

【0062】

コントローラ９０１は、システム制御部９０１１、画像データ格納部９０１２、メモリ制御部９０１３、吐出周期信号生成部９０１４およびキャリッジ制御部９０１５等を備える。システム制御部９０１１は、コンピュータ９０３から画像データや指令を受信し、印刷装置１０００の全体動作を制御する。

【0063】

画像データ格納部９０１２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等のメモリを備え、コンピュータ９０３から受信した画像データ等を格納する。メモリ制御部９０１３は、システム制御部９０１１からの指令に基づき、画像データ格納部９０１２への画像データ等の書き込み、画像データ格納部９０１２からの画像データ等の読み出しを行う。

【0064】

吐出周期信号生成部９０１４は、エンコーダセンサ１０９の出力信号と、コンピュータ９０３から受信した画像データの解像度を示す情報とに基づき、インクの吐出周期信号を生成する。

【0065】

ここで、エンコーダセンサ１０９は、例えば印刷装置１０００のＸ軸レール１０１に沿って設置したリニアエンコーダ（図示せず）のスリットを光学的に検出して前述の出力信号を発生する。なお、エンコーダセンサ１０９は、キャリッジ１のＸ方向の位置を検知できる構成であればよく、リニアエンコーダ方式に限るものではない。リニアエンコーダ方式以外に、例えばＸ方向駆動部７２の駆動モータの回転をカウントする方式に置き換えてもよい。

【0066】

キャリッジ制御部９０１５は、エンコーダセンサ１０９の出力信号に基づきキャリッジ１の位置情報を算出して、Ｘ方向駆動部７２の速度を制御する。なお、本例においては、システム制御部９０１１にてキャリッジ１の移動速度の変化量を算出している。そしてシステム制御部９０１１は、この変化量に基づきキャリッジ１の速度制御を行う。

【0067】

以上のようにコントローラ９０１は、システム制御部９０１１、画像データ格納部９０１２、メモリ制御部９０１３、吐出周期信号生成部９０１４およびキャリッジ制御部９０１５等を備えている。コントローラ９０１は、演算処理装置および記憶装置を有し、記憶装置内に事前に記録されているプログラムを演算処理装置が実行することで、これら各機能部を実現する。

【0068】

次に、ヘッド駆動制御部９０２を説明する。液体吐出ヘッド３００の駆動を制御するヘッド駆動制御部９０２は、駆動波形データ格納部９０２１、駆動波形生成部９０２２、Ｄ／Ａコンバータ９０２３、電圧増幅部９０２４および電流増幅部９０２５等を備える。駆動波形データ格納部９０２１は、液体吐出ヘッド３００を駆動するための駆動波形を格納する。

【0069】

駆動波形生成部９０２２は、駆動波形データ格納部９０２１から読み出した駆動波形データを、吐出周期信号生成部９０１４からの吐出周期信号を契機としてＤ／Ａコンバータ９０２３に出力する。Ｄ／Ａコンバータ９０２３は、駆動波形生成部９０２２から受信した駆動波形データをアナログデータに変換し、そのアナログデータを電圧増幅部９０２４に出力する。電圧増幅部９０２４は、Ｄ／Ａコンバータ９０２３から受信したアナログデータの電圧を増幅する。また、電流増幅部９０２５は、電圧増幅部９０２４から受信したアナログデータの電流を増幅する。

【0070】

以上のようにヘッド駆動制御部９０２は、駆動波形データ格納部９０２１、駆動波形生成部９０２２、Ｄ／Ａコンバータ９０２３、電圧増幅部９０２４および電流増幅部９０２５等を備えている。ヘッド駆動制御部９０２で生成した駆動波形によって、液体吐出ヘッド３００のノズル毎の駆動制御を実現する。

【0071】

なお、ここに示した制御構成は一例であり、これに限るものではない。例えば、ＲＩＰ部９０３１とレンダリング部９０３２は、コンピュータ９０３に設けるのではなく、コントローラ９０１のシステム制御部９０１１に設ける構成としてもよい。

【0072】

なお、本発明において、液体は、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどでもよい。

【0073】

これらは例えば、インクジェット用インク、塗装用塗料、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

【0074】

また、本発明に係る液体吐出装置は、上述の印刷装置の形態に限るものではない。例えば、複数の関節によって人間の腕のように自由な動きを可能とした多関節ロボットのロボットアームの先端に、本発明の液体吐出ヘッドを取り付けた形態でもよい。

【0075】

以上説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。

【0076】

[第１態様]
第１態様は、液体を吐出する液体吐出口（例えばノズル３０２）と、前記液体吐出口に連通する流路（例えば流路３１２）と、前記液体吐出口を開閉する弁体（例えばニードル弁３３１）と、前記弁体を駆動するアクチュエータ（例えば圧電素子３３２）とを備え、前記弁体が前記液体吐出口を開いている間に、前記流路に供給した液体を前記液体吐出口から吐出する液体吐出ヘッド（例えば液体吐出ヘッド３００）であって、前記弁体の１つに対して複数のアクチュエータ（例えば第１の圧電素子３３２１および第２の圧電素子３３２２）を設けることを特徴とするものである。

【0077】

[第２態様]
第２態様は、第１態様において、前記複数のアクチュエータ（例えば第１の圧電素子３３２１および第２の圧電素子３３２２）は、当該アクチュエータの変位方向が同じであることを特徴とするものである。

【0078】

[第３態様]
第３態様は、第１態様または第２態様において、前記複数のアクチュエータ（例えば第１の圧電素子３３２１および第２の圧電素子３３２２）を、前記液体の吐出方向に直列に配置することを特徴とするものである。

【0079】

第１態様乃至第３態様によれば、圧電素子に掛かる負荷を軽減し、十分な寿命を確保することが可能な液体吐出ヘッドを提供することができる。

【0080】

[第４態様]
第４態様は、第１態様乃至第３態様のいずれかにおいて、前記複数のアクチュエータ（例えば第１の圧電素子３３２１および第２の圧電素子３３２２）は、同時に駆動しないときがあることを特徴とするものである。

【0081】

[第５態様]
第５態様は、第１態様乃至第４態様のいずれかにおいて、前記複数のアクチュエータ（例えば第１の圧電素子３３２１および第２の圧電素子３３２２）を交互に駆動することを特徴とするものである。

【0082】

[第６態様]
第６態様は、第１態様乃至第５態様のいずれかにおいて、前記複数のアクチュエータ（例えば第１の圧電素子３３２１および第２の圧電素子３３２２）は、所定駆動回数おきに前記アクチュエータの切り替えを繰り返して駆動することを特徴とするものである。

【0083】

[第７態様]
第７態様は、第１態様乃至第６態様のいずれかにおいて、前記液体吐出口（例えばノズル３０２）の開閉に必要な前記アクチュエータ（例えば圧電素子３３２）の印加電圧をＶｘとした場合、前記複数のアクチュエータ（例えば第１の圧電素子３３２１および第２の圧電素子３３２２）は、それぞれＶｘ／Ｎａ（但しＮａはアクチュエータの個数）の電圧で、かつ同周期で駆動することを特徴とするものである。

【0084】

[第８態様]
第８態様は、第１態様乃至第７態様のいずれかにおいて、前記液体吐出口（例えばノズル３０２）の開閉に必要な前記弁体（例えばニードル弁３３１）の変位量をｘとした場合、前記複数のアクチュエータ（例えば第１の圧電素子３３２１および第２の圧電素子３３２２）は、それぞれｘ／Ｎａ（但しＮａはアクチュエータの個数）の変位量で、かつ同周期で駆動することを特徴とするものである。

【0085】

第４態様乃至第８態様によれば、アクチュエータ単体に掛かる負荷を低減することができる。

【0086】

[第９態様]
第９態様は、第７態様において、前記印加電圧Ｖｘは、入力データ（例えば画像データ）に応じて可変であることを特徴とするものである。

【0087】

[第１０態様]
第１０態様は、第８態様において、前記変位量ｘは、入力データ（例えば画像データ）に応じて可変であることを特徴とするものである。

【0088】

第９態様および第１０態様によれば、吐出したい液滴のサイズに柔軟に対応することができる。

【符号の説明】

【0089】

３００ 液体吐出ヘッド
３０１ ノズル板
３０２ ノズル（液体吐出口）
３１０ ハウジング
３１２ 流路
３３０ 液体吐出モジュール
３３１ ニードル弁（弁体）
３３２ 圧電素子（アクチュエータ）
３３２１ 第１の圧電素子
３３２２ 第２の圧電素子
３３３ 保持部材

【先行技術文献】

【特許文献】

【0090】

【文献】特開２０１０－２４１００３号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】