(57)【要約】【課題】ヘッド大型化やコストアップになることなく、ヘッド全体における温度分布を低減することができ、画像品質の悪化を抑制できる。【解決手段】液滴吐出動作を行うことなく、加圧液室内の液体をノズル孔から排出するか否かの判断は、各温度検出手段の検出温度差に基づいて行う。各温度検出手段の検出温度差が所望の温度差以上になった場合は、液滴吐出動作を行わずに、共通液室内の液体を加圧液室に送液してノズル孔から排出したり、加圧液室内の液体をノズル孔から吸引したりする。そして、加熱された加圧液室の液体を加熱されていない液体に入れ替える。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズル孔と、各ノズル孔に連通する加圧液室と、各加圧液室へ液体を供給する共通液室と、加圧液室を構成する一部に電気機械変換素子を備えた振動板が形成され、前記電気機械変換素子に駆動電圧を印加して前記電気機械変換素子を変形させて前記振動板を介して加圧液室内を圧力変化させる加圧手段とを有する液滴吐出ヘッドを搭載する液滴吐出装置において、
前記各加圧液室内の液体温度を検出する複数の温度検出手段と、
前記加圧液室内の液体を前記ノズル孔から排出する排液手段と、
前記各温度検出手段の検出温度差に基づいて、前記加圧液室内の液体を前記ノズル孔から排出するか否を判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に基づいて、前記排液手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
請求項１記載の液滴吐出装置において、
前記検出温度差が、所定の第１温度差ΔＴ１よりも大きく、所定の第２温度差ΔＴ２（＞ΔＴ１）よりも小さい場合には、温度の低い前記加圧液室に液滴の吐出しない駆動波形の電圧を印加して前記加圧液室内の液体を攪拌させ、前記検出温度差が所定の第２温度差ΔＴ２よりも大きい場合には、前記排液手段によって前記加圧液室内の液体を前記ノズル孔から排出することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液滴吐出装置において、
前記温度検出手段は、共通の駆動波形の電圧が印加される前記各加圧液室において、前記共通液室の液体の流線において上流と下流に相当する位置に設けられていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の液滴吐出装置において、
前記排液手段は、ヘッド部を覆うキャップ部材と、該キャップ部材及び前記ノズル孔を介して前記加圧液室内の液体を吸引する吸引ポンプとを備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の液滴吐出装置において、
前記共通液室に液体を供給する供給口を上流側とし前記共通液室の下流側の端部には、流体抵抗値が前記加圧液室より小さいダミー液室が形成され、前記排液手段によって前記共通液室内の液体を前記ダミー液室のノズル孔から排出することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の液滴吐出装置において、
前記温度検出手段は、少なくとも電力供給配線側に設けることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項７】
請求項１記載の液滴吐出装置において、
前記電気機械変換素子は、前記振動板上に電極層を挟んで焼成した圧電層を含んで積層構造の圧電素子であることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項８】
請求項７記載の液滴吐出装置において、
前記温度検出手段は、圧電層を挟んだ電極層あるいは電極層の一部をパターニングして形成していることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項９】
請求項１記載の液滴吐出装置において、
前記判断手段及び前記制御手段の少なくとも１つは、前記電気機械変換素子が形成された基板上にフリップチップ実装していることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッドで記録液剤を媒体に吐出して画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル孔から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置、及び液滴吐出ヘッドから記録液剤を媒体上に吐出して画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の液滴吐出装置は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置として用いられる。ここでいう画像形成装置は、記録材上に画像を形成するものであるが、その記録材の材質は紙に限定されるものではなく、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等のあらゆる記録材に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を記録材に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を記録材に付与する（単に液滴を吐出する）ことをも意味する。また、液滴として吐出される液体は、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。
【０００３】
このような画像形成装置における液滴吐出ヘッドの駆動方式では、現在、共通電極、圧電層及び個別電極から構成している圧電素子を用いた電気機械変換方式が主流になっている。この液滴吐出ヘッドでは、加圧液室の天井部分を構成する振動板を介して圧電素子の変形を加圧液室内の圧力変化に変換させることにより、加圧液室の底部分を構成するノズル板に設けられたノズル孔から液滴を吐出させる。このように液滴吐出ヘッドを駆動させると、圧電素子の発熱、駆動制御を行うドライバＩＣの発熱、および、各配線における配線抵抗による発熱によりヘッドおよびインクの温度が上昇する。
【０００４】
複数のノズル孔を有する液滴吐出ヘッドにおいて、温度上昇はノズル列全域にわたって同じではない。印刷データによっては、吐出頻度の高いノズルに連通する加圧液室に発熱が集中するので、ヘッドに温度分布が生じたりする。このような液滴吐出ヘッドのノズル列全域にわたる温度分布があると、ノズル孔毎にインクの吐出特性に差が生じ、印刷品質が低下するという問題がある。この問題を解決する方法として、温度差がある加圧液室のうち、低温の加圧液室のインクをヒータなどの加熱手段によって加熱して、加圧液室間の温度を略均一化する方法がある。しかし、ヒータを実装した場合、コストアップや大型化になるという問題がある。ヒータを実装せずに、加圧液室間の温度を略均一化する液滴吐出装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１の液滴吐出装置では、ノズル孔から液体が吐出しない駆動波形である微駆動波形を圧電素子に印加する。これにより、ヒータを用いることなく、液滴を吐出させないようにしながら加圧液室のインクの温度を上昇させることができる。よって、ヘッド大型化やコストアップすることなく、加圧液室間の温度を略均一化して効率的に全ての加圧液室におけるインクの粘度を所望の粘度に略均一にすることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の液滴吐出装置では、各加圧液室間のインクの温度差が大きい場合、微駆動波形を用いて加圧液室内のインクを攪拌させただけでは所望の温度まで加熱しきれない虞があり、ヘッド全体における温度分布を低減することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ヘッド大型化やコストアップになることなく、ヘッド全体における温度分布を低減することができ、画像品質の悪化を抑制できる液滴吐出装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、液滴を吐出する複数のノズル孔と、各ノズル孔に連通する加圧液室と、各加圧液室へ液体を供給する共通液室と、加圧液室を構成する一部に電気機械変換素子を備えた振動板が形成され、前記電気機械変換素子に駆動電圧を印加して前記電気機械変換素子を変形させて前記振動板を介して加圧液室内を圧力変化させる加圧手段とを有する液滴吐出ヘッドを搭載する液滴吐出装置において、前記各加圧液室内の液体温度を検出する複数の温度検出手段と、前記加圧液室内の液体を前記ノズル孔から排出する排液手段と、前記各温度検出手段の検出温度差に基づいて、前記加圧液室内の液体を前記ノズル孔から排出するか否を判断する判断手段と、前記判断手段の判断結果に基づいて、前記排液手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、例えば、各温度検出手段によって検出した各加圧液室内の液体温度において検出温度差が所望の温度差以上になった場合は、加圧液室内の液体をノズル孔から排出するように、制御手段によって排液手段を制御する。具体的には、共通液室の液体を加圧液室に送液させたり、加圧液室内の液体をノズル孔から吸引させたりする。つまり、加熱された加圧液室内の液体を加熱されていない液体に入れ替える。この結果、加圧液室の液体の熱を素早く放出できる。これにより、短時間に、加圧液室内のインクを、温度の下がった状態にすることができる。よって、ヘッド大型化やコストアップになることなく、ヘッド全体における温度分布を短時間に低減することができ、画像品質の悪化を抑制できるという特有な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態のインクジェット記録装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本実施形態のインクジェット記録装置の機構部の側面図である。
【図３】本実施形態の液滴吐出ヘッドの断面図である。
【図４】本実施形態の液滴吐出ヘッドのアクチュエータ部の部分平面図である。
【図５】本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【図６】本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。
【図７】保護基板の上に共通液室基板を積層した状態の液滴吐出ヘッドを示す斜視図である。
【図８】液滴吐出ヘッド全体の平面図である。
【図９】液滴吐出ヘッド内部の電気配線を模式的に示した図である。
【図１０】共通液室及び加圧液室の内部を模式的に示した図である。
【図１１】本実施形態の液滴吐出ヘッドにおける液室温度調整処理の実施例１を示すフローチャートである。
【図１２】キャップ部材及び吸引ポンプからなる回復装置を用いた送液手段を示す概略図である。
【図１３】本実施形態の液滴吐出ヘッドにおける液室温度調整処理の実施例２を示すフローチャートである。
【図１４】ｃｈのブロック分割した液滴吐出ヘッド全体の平面図である。
【図１５】微駆動波形及び駆動波形を示す波形図である。
【図１６】本実施形態の液滴吐出ヘッドの変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
はじめに、本発明に係る液滴吐出装置の一例であるインクジェット記録装置の構成について図面を参照して説明する。図１は本実施形態のインクジェット記録装置の構成を示す斜視図、図２は本実施形態のインクジェット記録装置の機構部の側面図である。
図１及び図２に示す本実施形態のインクジェット記録装置１００は、装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ１０１を備えている。そして、このキャリッジ１０１に搭載した液滴吐出ヘッド１及び液滴吐出ヘッド１に対してインクを供給するインクカートリッジ１０２等で構成される印字機構部１０３等を収納している。また、装置本体の下方部には前方側から多数枚の記録紙Ｐを積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）１０４を抜き差し自在に装着されている。更に、記録紙Ｐを手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ１０５を有し、給紙カセット１０４あるいは手差しトレイ１０５から給送される記録紙Ｐを取り込む。そして、印字機構部１０３によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１０６に排紙する。
【００１１】
印字機構部１０３は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１０７と従ガイドロッド１０８とでキャリッジ１０１を主走査方向に摺動自在に保持する。そして、このキャリッジ１０１には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッド１を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と直交する副走査方向に配列している。さらには、キャリッジ１０１には、液滴吐出ヘッド１をインク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ１０１には液滴吐出ヘッド１に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ１０２を交換可能に装着している。
【００１２】
インクカートリッジ１０２は上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッド１へインクを供給する供給口が設けられ、内部にはインクが充填された多孔質体を有している。多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッド１へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、液滴吐出ヘッド１としては各色毎に液滴吐出ヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の液滴吐出ヘッドでもよい。
【００１３】
ここで、キャリッジ１０１は後方側（用紙搬送方向の下流側）を主ガイドロッド１０７に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向の上流側）を従ガイドロッド１０８に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ１０１を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ１０９ａで回転駆動される駆動プーリ１１０と従動プーリ１１１との間にタイミングベルト１１２を張装している。そして、このタイミングベルト１１２をキャリッジ１０１に固定し、主走査モータ１０９ａの正逆回転によりキャリッジ１０１が往復に走査される。
【００１４】
一方、給紙カセット１０４にセットした記録紙Ｐを液滴吐出ヘッド１の下方側に搬送する。このために、給紙カセット１０４から記録紙Ｐを分離給装する給紙ローラ１１３及びフリクションパッド１１４と、記録紙Ｐを案内するガイド部材１１５とを有している。更には、給紙された記録紙Ｐを反転させて搬送する搬送ローラ１１６と、この搬送ローラ１１６の周面に押し付けられる搬送コロ１１７及び搬送ローラ１１６からの記録紙Ｐの送り出し角度を規定する先端コロ１１８を有している。搬送ローラ１１６は副走査モータ１０９ｂによってギヤ列を介して回転駆動される。
【００１５】
そして、キャリッジ１０１の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１１６から送り出された記録紙Ｐを液滴吐出ヘッド１の下方側で案内するため用紙ガイド部材である印写受け部材１１９を設けている。この印写受け部材１１９の用紙搬送方向下流側には、記録紙Ｐを排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１２０と拍車１２１を設けている。さらには、記録紙Ｐを排紙トレイ１０６に送り出す排紙ローラ１２３と拍車１２４と、排紙経路を形成するガイド部材１２５、１２６とを配設している。
【００１６】
このインクジェット記録装置１００で記録時には、キャリッジ１０１を移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド１を駆動することにより、停止している記録紙Ｐにインクを吐出して１行分を記録し、その後、記録紙Ｐを所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または記録紙Ｐの後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ記録紙Ｐを排紙する。
【００１７】
また、キャリッジ１０１の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド１の吐出不良を回復するための回復装置１２７を配置している。回復装置１２７はそれぞれ図示していないキャップ手段と吸引手段とワイピング手段とを有している。キャリッジ１０１は印字待機中にはこの回復装置１２７側に移動されてキャッピング手段で液滴吐出ヘッド１をキャッピングして吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
【００１８】
更に、吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド１の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出す。続いて、吐出口面に付着したインクやゴミ等はワイピング手段により吐出口面を払拭することで除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００１９】
このように、このインクジェット記録装置１００においてはアクチュエータユニットを有する液滴吐出ヘッドを搭載しているので、安定したインク滴吐出特性が得られ、画像品質を向上することができる。
【００２０】
図３は本実施形態の液滴吐出ヘッドの断面図である。図４は本実施形態の液滴吐出ヘッドのアクチュエータ部の部分平面図である。同図に示す液滴吐出ヘッド１は、主として、ノズル基板１０、液室基板２０、振動板３０及び保護基板４０を重ねた積層構造となって構成されている。ノズル基板１０には、厚さ３０〜５０［μｍ］のＳＵＳ（Steel Use Stainless）基板にプレス加工と研磨加工とによりノズル孔１１が形成されている。このノズル孔１１は液室基板の加圧液室と連通している。液室基板２０は、シリコン基板上にシリコン酸化膜を介してシリコンが張り合わされたＳＯＩ基板を用いている。振動板３０はＳＯＩ基板のＳｉ層表面にパイロ酸化法を適用してシリコン酸化膜を形成されている。そして、振動板３０の上において、アクチュエータ部が、共通電極である下部電極５１となる白金膜、圧電体層（ＰＺＴ）５２、個別電極である上部電極５３となる白金膜の多層構成からなる。このようなアクチュエータ部が、シリコンをエッチングすることで形成された加圧液室１２に対向する領域に形成されている。
【００２１】
下部電極５１及び上部電極５３は、それぞれ配線部材５４により引き出され、下部電極パッド部５７および上部電極パッド部５８に、それぞれ電気的に接続している。更に、下部電極５１と配線部材５４との層間に、および、上部電極５３と配線部材５４との層間に、それぞれ配置する層間絶縁膜５５、及び配線部材５４を保護するための耐湿層としてパッシベーション膜５６がアクチュエータ部の上面及び側面を覆うように配置されている。また、保護基板４０の共通液室から、液室基板２０の加圧液室へインクを供給する流路となる部分の振動板に、複数の供給孔を作製した振動板フィルタ６０を設けている。保護基板４０は、共通液室としてインク流路となる溝部、圧電素子の保護及び変位を妨げないための圧電素子保護空間、及び、流路隔壁の剛性を高めて液室全体を支えるための柱を、形成した基板である。
【００２２】
次に、本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造方法について、製造工程を示す工程断面図である図５及び図６に従って説明する。
先ず、図５の（ａ）に示すように、厚み４００［μｍ］の＜１００＞シリコン基板２０１の表面にシリコン酸化膜２０２を０．２［μｍ］及びシリコンを２．０［μｍ］を張り合わせたＳＯＩ基板を用いる。このＳＯＩ基板表面にパイロ（Ｗｅｔ）酸化法によりシリコン酸化膜を０．３［μｍ］形成し、これを振動板層とする。その後、圧電素子の下部電極となる白金（Ｐｔ）層２０３をスパッタ法により振動板層の上に０．２［μｍ］成膜し、パターニングする。更に、図５の（ｃ）に示すように、ゾルゲル法により圧電体層２０４を下部電極となる白金層２０３の上に２［μｍ］成膜し、さらに上部電極となる白金（Ｐｔ）層２０５を０．１［μｍ］成膜する。その後、リソエッチ法により上部電極及び圧電体層をパターニングする。後述するが温度検出手段としての測温抵抗体を上部電極となる白金層のパターニング工程で同時に作成している。この測温抵抗体は下部電極の白金層を用いることもできる。
【００２３】
次に、図５の（ｄ）に示すように、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により層間絶縁膜２０６を０．３［μｍ］成膜し、リソエッチ法により配線コンタクトを取るためのビアホール２０７を形成する。層間絶縁膜２０６は、次に形成する配線部材と上部電極との導通部２０８と、バイパス配線部材への導通部２０９、およびインク供給孔となる貫通部２１０をパターニングしている。更に、図５の（ｅ）に示すように、アルミ材料により、引き出し電極２１１を形成する。この引き出し電極２１１は、圧電体の駆動による振動板の振動による応力を受けるので、振動により断線しないように、やわらかいアルミ材料を使い、１［μｍ］程度の厚い膜厚で形成されている。
【００２４】
次に、図５の（ｆ）に示すように、アルミ配線保護のためのパッシベーション膜としてプラズマＣＶＤ法によるシリコン窒化膜２１２を２［μｍ］成膜し、パターニングする。そして、振動板のインク供給孔となる部分２１３を事前にエッチングする。単にインク供給孔を開口するのではなく、ノズル孔の内径より小さい複数の供給孔を振動板の部材に形成する。供給孔を形成するマスクを変えるだけで、作製プロセスは大きな開口を作るのと同じであるため、コストアップすることなく異物侵入防止の振動板フィルタを作製することができる。本実施形態の開口を形成するには、加工に方向性のない誘導結合型プラズマ（Inductively Coupled Plasmas;ＩＣＰ）ドライエッチングを使うのが使い勝手が良い。その後、図６の（ａ）に示すように、金をメッキ法により積層して、上部電極パッド部２１４と下部電極パッド部２１５とを同時に形成する。上部電極パッド部２１４及び下部電極パッド部２１５を金で形成することで、図示しないドライバＩＣとの電気的接続を低温のワイヤボンディングで接続している。また、金は抵抗値が低く、上部電極及び下部電極の抵抗値を下げる効果が大きい。図示しないドライバＩＣの実装は、ワイヤボンディングではなく、プリップチップ実装を用い、パッド部には図示しないドライバＩＣのチップがフリップチップ実装している。更に、下部電極パッド部２１５は、上部電極パッド部２１４と形成工程を分けて形成してもよく、パッド部の材料として銅、アルミなどを使用することもできる。その場合は、外部と保護されていない上部電極パッド部２１４には腐食から保護する保護層が必要となる場合もある。
【００２５】
その後、図６の（ｂ）に示すように別途ガラス基板にブラスト加工で柱を形成した保護基板２１６を液室基板側に接合し、図６の（ｃ）に示すように液室基板の保護基板接合面とは反対面を、所望の厚さまで研磨する。保護基板２１６はシリコン基板にリソエッチ法で凹部を加工したものでも良く、シリコン基板をＴＭＡＨ、ＫＯＨなどのアルカリエッチング液を用いたウェットエッチングにより加工したものでも構わない。また、樹脂モールドやメタルインジェクションモールドなどの成型部品でも構わない。また、ドライバ回路をアクチュエータ基板上に一体形成する際に、パイロ酸化法で形成した酸化膜をＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）酸化法で形成し、酸化膜の形成領域を選択することで、駆動回路を同一基板上に形成することもできる。その後、図６の（ｃ）に示すようにシリコン基板である液室基板２１７の反対面にＩＣＰドライエッチングにより加圧液室２１８、流体抵抗部２１９及びインク供給部２２０となる凹部を形成する。最後に、図６の（ｄ）に示すように、ノズル孔２２１を形成したノズル基板２２２を液室基板２１７の流路隔壁形成面に接着、圧電素子の上部電極及び下部電極と接続されたアルミ配線部を駆動回路に接続することで液滴吐出ヘッドが完成する。ノズル基板は別途厚さ３０〜５０［μｍ］のＳＵＳ基板にプレス加工と研磨加工を行い作製する。
【００２６】
図７は保護基板の上に共通液室基板を積層した状態の液滴吐出ヘッドを示す斜視図である。同図に示す液滴吐出ヘッド３００では、ノズル孔列が４列構成になっている。共通液室基板３０１は、ＳＵＳ板のプレスで作製している。共通液室基板３０１の上部には、図示しないダンパ部材、フレーム部材を接合して、インク供給路を形成する。共通液室基板３０１には、インクが流入する供給口３０２の設置位置を示している。４本の共通液室３０３は、それぞれ加圧液室列の端部に向かって断面積が徐々に小さくなるようになることで、充填時のインク流速を確保している。インクの流れから共通液室３０３では、供給口３０２の箇所が上流、加圧液室列の端部の箇所が下流となる。外部回路との接続部３０４側は、共通液室３０３の下流となる。
【００２７】
図８は液滴吐出ヘッド全体の平面図、図９は液滴吐出ヘッド内部の電気配線を模式的に示したものである。図８及び図９に示す液滴吐出ヘッドでは、各圧電素子３０５の上部電極３０６から引き出した個別配線３０７に対して、外部接続パッド部３０８を作製し、ドライバＩＣ３０９を直接フリップチップ実装している。このドライバＩＣ３０９は、２列を直列に接続していると共に、ドライバＩＣ３０９は両側の圧電素子３０５を制御している。薄膜ピエゾ型の液滴吐出ヘッドで、加圧液室を高密度で配置する場合、電気配線も高密度になり、立体配線になるパッド部からの取出しが難しい。フリップチップ実装はこのような高密度配線するには有利だが、ドライバＩＣ３０９が液室基板３１０に密着するので、ドライバＩＣ３０９の発熱が加圧液室のインクに伝わり易い。図８及び図９に示す液滴吐出ヘッドでは、ヘッド内に３個の温度検出手段としての測温抵抗体３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃが設けられている。測温抵抗体３１１ａの設置場所は、共通液室におけるインク供給口付近（上流）であり、測温抵抗体３１１ｂ、３１１ｃの設置場所は、共通液室における両端部（下流）である。上述したように、測温抵抗体３１１は上部電極の形成工程を利用して同時に作製した。マスクパターンの変更だけで済むのでコストを抑えることができる。
【００２８】
このように圧電素子のｃｈ（ｃｈは液滴吐出ヘッドの構成全体を示す）が高密度化した液滴吐出ヘッドでは、吐出データによっては、駆動する圧電素子のｃｈが偏るなどした場合、発熱箇所が偏り、液滴吐出ヘッド内の温度分布が大きくなる。また、共通液室及び保護基板の流路を通ってインクが供給されるが、インクの流線に沿って暖められたインクが流れてくるので、一様に駆動した場合でも共通液室の下流側の温度上昇が大きくなる。また、外部との接続部である外部接続パッド部３０８や個別配線３０７の部分も発熱源となり、電力供給側の下流がより温度上昇が高くなることがわかった。
【００２９】
そこで、液滴吐出ヘッド内に３個の測温抵抗体３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃを設けて、各検出温度の差が所定温度以上になった場合は、印刷を中断して、加圧液室内の液体を送液する。ヘッドの温度上昇で加熱された液体を送液して加圧液室から排出することは、加圧液室の温度を放熱するには非常に効果がある。この放熱処理により、ヘッド温度上昇前の状態に近づくのでヘッド内の温度を均一化できる。特に、上述のように、ヘッド内の温度分布は共通液室の流線に沿って下流側の温度が上昇し易い。図１０に示すように、共通液室３２１の下流側端部にダミー液室３２２を設けておくことで、吸引あるいは加圧による送液により、ダミー液室３２２のノズル孔から共通液室３２１の加熱された液体が排出される。供給口３２３からは、加熱されていない液体が共通液室３２１を流れて共通液室３２１のインクの温度を均一化して、効率よくヘッド内の温度を均一化する。具体的には、加圧液室３２４の列の両端側にダミー液室３２２を設け、このダミー液室３２２には振動板フィルタ３２５及び流体抵抗部（不図示）を設けていない。このため、流体抵抗値が小さいので、加圧あるいは吸引力により、共通液室３２１の液体が排出され易い。
【００３０】
図１１は本実施形態の液滴吐出ヘッドにおける冷却シーケンスの実施例１を示すフローチャートである。同図において、記録命令を受けると、通常通り印刷準備を行う（ステップＳ１０１）。印刷準備とは、キャップ部材からヘッド部を外すだけでなく、増粘したインクを空吐出受けに吐出して排除する印刷前の空吐出などを含む。キャッピングの経過時間などに依っては、吸引機構で増粘インクを排除するメンテナンス処理を実行する場合もあるが、それらを含んでいる。印刷準備の後、通常は、印刷モード（普通紙高速、普通紙号画質、光沢紙など）と、検出温度に基づいて駆動波形を選択する。複数の測温抵抗体を設けて、各測温抵抗体の検出温度の温度差が所定温度以内かを判断する（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）。本実施例では、温度検出手段としての測温抵抗体を３個設けていて、３つの検出温度の温度差が５［℃］以内かを判断する。温度補償として２［℃］で駆動波形を切り替えているが頻繁に送液すると液体消費を早めてしまうので、印刷を停止して送液処理する所定温度の５［℃］は、広めに設定した判断基準温度である。
【００３１】
各温度センサの検出温度の温度差が所定温度以内の場合は、検出温度の平均値を参照して、駆動波形を選択、選択した駆動波形で、画像データに従い印刷動作（吐出動作）を行う（ステップＳ１０４：ＹＥＳ、ステップＳ１０５、Ｓ１０６）。本実施例では、印刷動作は１ページ単位としている。１ページ印刷終了後、温度検出のステップＳ１０２に戻り、検出温度差（ヘッド内の温度分布）の判断、および駆動波形の選択を行う。１ページ単位で印刷しているが（１ページの間、駆動波形は入れ換えない）、印刷単位を１scanに変えて、１scan毎にヘッド内の温度分布をチェックしても良い。そして、各測温抵抗体の検出温度の温度差が所定温度差を越えた場合は、ヘッド内の温度分布が大きいと判断して、印刷動作を中断して、共通液室及び加圧液室内の液体を送液して排出する（ステップＳ１０４：ＮＯ、ステップＳ１０８）。
【００３２】
本実施例の送液手段は、図１２に示すように、通常の液滴吐出ヘッド４００が備えているキャップ部材４０２及び吸引ポンプ４０３からなる回復装置４０４を転用している。このようにノズル孔から排出する場合は、印刷制御手段４０６からの制御信号に基づいてヘッド制御手段４１１によって印刷を停止させ、クリーニングモード選択手段４０７によって冷却シーケンス用のクリーングモードを選択する。そして、クリーニング制御手段４０８によってポンプ制御手段４１０を介して吸引ポンプ４０３を駆動させキャップ部材４０２で覆われたヘッド内のインクを吸引して排液タンク４０５に排出する。メニスカスが維持されないので、送液後、吐出可能な状態にするために、ワイピングにより、ノズル孔にメニスカスを形成することはいうまでもない。送液処理とワイピングは、気泡排出やメニスカス再形成にも効果があるので、液滴が吐出しないで駆動することによる部分的な温度上昇を、根本からリセットすることができる。送液処理を実施してもヘッド内の温度分布が所定温度差に収まらない場合は、再度、送液処理を実行する。しかし、２、３回実施しても温度分布が所定温度差に収まらない場合は、異常状態になっている可能性が高いので、エラー表示して停止するなど、エラー処理に移行する。本実施例では、回復装置４０４によりノズル孔から吸引して送液しているが、共通液室から上流側に、加圧手段を別途設けて、加圧して送液しても良い。また、送液はノズルから排出するに限らず、循環タイプの共通液室では、液を循環すれば良い。更に、加圧液室が循環タイプの場合は、共通液室から加圧液室を経由して循環させても良い。この循環タイプの液滴吐出ヘッドでは気泡排出性の向上などから循環させているが、ヘッド内の温度差を検出して循環させているわけではない。
【００３３】
印刷速度が遅ければ、ヘッド内の温度分布は発生し難いが、ヘッド内で温度分布が発生するよな極端に使用ノズル孔が遍在する画像データを印刷すること自体少ないので、印刷速度を遅く設定するのは、プリンタとして印刷全体の生産性が低下してしまう。従って、本実施形態のように、極端な画像データの場合には、均一化処理する方がプリンタとしての生産性を確保することができる。本発明により、生産性を確保すると共に、ヘッド内の温度分布によるインクの温度の違いが原因で発生する滴速度、滴体積の差を抑制でき、着弾位置の乱れ、濃度の濃淡、異常吐出によるノズルダウンなどの問題を抑制することができる。なお、本実施例では、測温抵抗体の数を３個としているが、測温抵抗体の数はこれに限ったものではない。
【００３４】
図１３は本実施形態の液滴吐出ヘッドにおける冷却シーケンスの実施例２を示すフローチャートである。同図において、同図において、記録命令を受けると、通常通り上記印刷準備を行う（ステップＳ２０１）。印刷準備の後、通常は、印刷モード（普通紙高速、普通紙号画質、光沢紙など）と、検出温度に基づいて駆動波形を選択する。複数の測温抵抗体を設けて、各測温抵抗体の検出温度の温度差Ｔが所定温度ΔＴ１＝２［℃］以内か、所定温度ΔＴ２＝５［℃］以内かを判断する（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）。本実施例では、測温抵抗体を３個設け、３つの測温抵抗体の検出温度の温度差ＴがΔＴ１＝２［℃］以上、ΔＴ２＝５［℃］未満になった場合は、印刷を停止して、温度の低い部分に、液滴を吐出しない駆動波形である微駆動波形を印加して加熱する（ステップＳ１０４：ＮＯ、ステップＳ２０８：ＹＥＳ、ステップＳ１０９）。これにより、ヘッド内の温度の均一化処理をする。測温抵抗体の検出温度の温度差Ｔが、所定温度差ΔＴ２＝５［℃］以上になった場合、ヘッド内の温度差が大きく、微駆動による加熱では均一化するのに時間がかかるため、送液処理を行う。送液処理は上記実施例１と同様に、キャップ部材と吸引ポンプの回復装置を利用して実施する構成とした。これにより、ヘッド内の温度差が大きい場合でも、いち早く均一化することができる。
【００３５】
なお、所定温度差ΔＴ１＝２［℃］以上を設定しているのは、本実施例の液滴吐出ヘッドの場合、同じ駆動波形で吐出させた時、２［℃］以内ならば、滴速度、滴体積が許容範囲であることを確認しているからである。実際、温度補償として用意している駆動波形は、２度のステップで波形を切り替えている。本実施例では、図１４のように測温抵抗体の３個に合わせて、液滴吐出ヘッドのｃｈを３つのブロックに分けて処理している。測温抵抗体を２個にする場合は後述する変形例に記載する。測温抵抗体を増やした場合は、測温抵抗体に対応した領域で液滴吐出ヘッドのｃｈのブロック化すれば良い。ヘッド内の温度均一化処理は、検出温度順に並べて、その温度差から、例えば、微駆動の周波数を段階的に変えていくなど、中間処理をすれば良い。なお、印刷再開前には、一度、ヘッド全体のノズルを空吐出して、増粘インクを排出してから印刷を実行する。
【００３６】
また、ヘッド内の温度差が大きくなる原因として、気泡巻き込みなど吐出不良による放熱不足で部分的に温度上昇していることが疑われるが、本実施例のように加圧液室の液体も送液する処理は、気泡排出やメニスカス再形成にも効果がある。この結果、液滴が吐出しないで駆動することによる部分的な温度上昇を、根本からリセットすることができる。また、ヘッド内における測温抵抗体の検出温度の温度差Ｔが、所定温度差ΔＴ１＝２［℃］以上、所定温度差ΔＴ２＝５［℃］未満の場合の微駆動による均一化処理において、上記の薄膜ピエゾ型の液滴吐出ヘッドの場合がある。この場合は、ピエゾへの充放電がドライバＩＣでの消費電力（発熱量）に直接関係する。このため、図１５（ｂ）のように傾きが小さく電圧値が大きい微駆動の方が、図１５（ａ）のように電圧の小さい微駆動よりもドライバＩＣの発熱が大きい。図１５（ｃ）は参考としての吐出波形である。従って、ドライバＩＣでの発熱で温度を上げて、速く均一化したい場合には、微駆動波形は図１５（ｂ）のように傾きを小さく（必然的に液室共振から外れる）、電圧値が大きい微駆動波形を使うことが好ましい。
【００３７】
図１６は本実施形態の液滴吐出ヘッドの変形例を示す平面図である。本変形例では、温度検出手段としての測温抵抗体３１１ｄをインク供給口付近の上流部に、測温抵抗体３１１ｅを電力供給側の下流部にそれぞれ設けている。ヘッド内の温度分布（温度勾配）を精度よく計測するには、測温抵抗体の数を多くすることが好ましいが、配線の引き回しや、パッド数の増加で、ヘッド面積を大きくなるため、小型化、低コスト化の面からは好ましくない。ヘッド内の温度分布（少なくとも温度傾斜）を計測するためには、測温抵抗体は少なくとも２個必要である。そして、２個の測温抵抗体の配置は、インク供給の流線の上流部、つまり供給口付近と、電力供給側下流部、つまり、外部配線パッド側の共通液室端部付近が好ましい。駆動によりヘッド自体が発熱するため、インクよりもヘッド流路の温度が高く、その中を通って来る間にインクが蓄熱する。このため、流線が長い方がヘッド温度も上昇しやすい。
【００３８】
更に、このように高密度化したヘッドでは、配線や、外部接続の電力供給経路自体の発熱も無視できない。そのため、電力供給側の共通液室端部がこのヘッドでは温度上昇する割合が高い。均一に駆動した場合に、この部分の温度上昇が一番大きいことを確認している。逆に、インク供給口付近は、新しいインクが流入してくるので、インクの蓄熱が少なく、温度上昇し難い。つまり、確率的に温度差が一番大きくなるのが、インク供給口付近の上流部と、電力供給側の下流部であるので、測温抵抗体の数を絞って、ヘッド内の温度分布（温度勾配）を検出するには、この配置が好ましい。ｃｈをブロック化する必要から、供給口付近（上流）の測温抵抗体の配置は、供給口から、電力供給部の反対側に少し移動した位置に設けることが好ましい。
【００３９】
以上に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。
（態様１）
各加圧液室内の液体温度を検出する複数の温度検出手段と、加圧液室内の液体をノズル孔から排出する排液手段と、各温度検出手段の検出温度差に基づいて、加圧液室内の液体をノズル孔から排出するか否を判断する判断手段と、判断手段の判断結果に基づいて、排液手段を制御する制御手段と、を備えた。これによれば、上記実施形態の実施例１について説明したように、測温抵抗体３１１ａ〜３１１ｅ等の各温度検出手段の検出温度差が所望の温度差以上になった場合は、液滴吐出動作を行くことなく加圧液室内の液体をノズル孔から排出する。具体的には、共通液室の液体を加圧液室に送液したり、加圧液室内の液体をノズル孔から吸引したりする。つまり、加熱された加圧液室内の液体を加熱されていない液体に入れ替える。この結果、加圧液室の液体の熱を素早く放出できる。これにより、短時間に、加圧液室内のインクを、温度の下がった状態にすることができる。よって、ヘッド大型化やコストアップになることなく、ヘッド全体における温度分布を短時間に低減することができ、画像劣化を防止できる。
（態様２）
（態様１）において、温度検出温度の検出温度差が、所定の第１温度差ΔＴ１よりも大きく、所定の第２温度差ΔＴ２（＞ΔＴ１）よりも小さい場合には、液滴吐出を停止して温度の低い加圧液室に液滴の吐出しない駆動波形の電圧を印加して加圧液室内の液体を攪拌させ、検出温度差が所定の第２温度差ΔＴ２よりも大きい場合には、冷却シーケンスを実施する。これによれば、上記実施形態の実施例２について説明したように、ヘッド内の温度差の程度によって、微駆動による加熱でヘッド内の温度を均一化する場合と、送液によりヘッド内の温度差を均一化する場合を分けることで、速く復帰できる。
（態様３）
（態様１）又は（態様２）において、温度検出手段は、共通の駆動波形の電圧が印加される各加圧液室において、共通液室の液体の流線において上流と下流に相当する位置に設けられている。これによれば、上記実施形態の実施例２について説明したように、駆動動作によって加熱されたインクが共通液室に流れて温度分布が発生し易い。このため、ヘッド内の温度差を検出するには共通液室の流線に沿って測温抵抗体３１１ａ〜３１１ｅ等の温度検出手段を設けるのが好ましい。
（態様４）
（態様１）又は（態様２）において、排液手段は、ヘッド部を覆うキャップ部材と、該キャップ部材４０２及びノズル孔を介して加圧液室内の液体を吸引する吸引ポンプ４０３とを備える。これによれば、上記実施形態について説明したように、通常の装置に設けられているキャップ部材４０２及び吸引ポンプ４０３を含む回復装置を転用することで、追加の構成が不要になる、よって、コストアップを抑制できる。
（態様５）
（態様１）又は（態様２）において、共通液室に液体を供給する供給口を上流側とし共通液室の下流側の端部には、加圧液室の流体抵抗より小さいダミー液室が形成され、冷却シーケンスを実施した場合、共通液室内の液体をダミー液室のノズル孔から排出する。これによれば、上記実施形態について説明したように、温度上昇し易い共通液室の下流側の液体をダミー液室のノズル孔から排出し易くなり、共通液室内の温度を効率良く、かつ素早く均一化できる。
（態様６）
（態様１）又は（態様２）において、温度検出手段は、少なくとも電力供給配線側に設ける。これによれば、上記実施形態について説明したように、電力供給用の配線も発熱源になるため、配線の少ない上流側よりも、配線が集中する下流側に設ける。ヘッド内の温度差を精度よく検出することができる。
（態様７）
（態様１）において、電気機械変換素子は、振動板上に電極層を挟んで焼成した圧電層を含んで積層構造の圧電素子である。これによれば、上記実施形態について説明したように、所謂薄膜ピエゾ型の電気機械変換素子は電界強度及び歪み量も大きいため、素子自体が発熱し易く、ヘッド内に温度分布ができやすい。このため、排液手段によって加圧液室内の液体をノズル孔から排出することで温度分布を低減するのに有効である。
（態様８）
（態様７）において、温度検出手段は、圧電層を挟んだ電極層あるいは電極層の一部をパターニングして形成している。上記実施形態について説明したように、所謂薄膜ピエゾ型の電気機械変換素子における上部電極層あるいは下部電極層は、白金などの貴金属層を形成する。この貴金属層をパターニングすることで、白金抵抗体の温度による抵抗値変化に代表される測温抵抗体を形成することが可能となる。これにより、プロセスを増やさずに温度検出手段が形成できる。
（態様９）
（態様１）において、判断手段及び制御手段の少なくとも１つは、電気機械変換素子が形成された基板上にフリップチップ実装している。これによれば、上記実施形態について説明したように、ドライバＩＣの発熱がヘッド内の温度分布の原因になるため、加圧液室内の液体をノズル孔から排出することで温度分布を低減するのに有効である。
（態様１０）
（態様１）〜（態様９）のいずれかの液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッドで記録液剤を媒体に吐出して画像形成を行う。これによれば、上記実施形態について説明したように、吐出特性に優れ、安定した画像形成を行うことができる。
【符号の説明】
【００４０】
３００  液滴吐出ヘッド
３０１  共通液室基板
３０２  供給口
３０３  共通液室
３０４  接続部
３０５  圧電素子
３０６  上部電極
３０７  個別配線
３０８  外部接続パッド部
３０９  ドライバＩＣ
３１０  液室基板
３１１ａ  測温抵抗体
３１１ｂ  測温抵抗体
３１１ｃ  測温抵抗体
３１１ｄ  測温抵抗体
３１１ｅ  測温抵抗体
３２１  共通液室
３２２  ダミー液室
３２３  供給口
３２４  加圧液室
３２５  振動板フィルタ
４００  液滴吐出ヘッド
４０１  インクタンク
４０２  キャップ部材
４０３  吸引ポンプ
４０４  回復装置
４０５  排液タンク
４０６  印刷制御手段
４０７  クリーングモード選択手段
４０８  クリーニング制御手段
４０９  ＣＬ指令検知手段
４１０  ポンプ制御手段
４１１  ヘッド制御手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４１】
【特許文献１】特開２００９−１８３８６６号公報
【図１】
2014177092.tif 000003
【図２】
2014177092.tif 000004
【図３】
2014177092.tif 000005
【図４】
2014177092.tif 000006
【図５】
2014177092.tif 000007
【図６】
2014177092.tif 000008
【図７】
2014177092.tif 000009
【図８】
2014177092.tif 000010
【図９】
2014177092.tif 000011
【図１０】
2014177092.tif 000012
【図１１】
2014177092.tif 000013
【図１２】
2014177092.tif 000014
【図１３】
2014177092.tif 000015
【図１４】
2014177092.tif 000016
【図１５】
2014177092.tif 000017
【図１６】
2014177092.tif 000018