(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する複数のノズルに連通する複数の圧力室と、前記圧力室を駆動する複数の圧電素子と、を備える液滴噴射ヘッドと、
所定の条件を満たす場合に、前記圧電素子に前記圧力室の基本周波数である第１の周波数で電圧をかけて前記圧電素子を駆動することと、前記圧電素子に前記第１の周波数とは異なる第２の周波数で電圧をかけて前記圧電素子を駆動することと、を備える気泡除去処理を行う、制御部と、を備える液滴噴射装置。
【請求項２】
液体を吐出する複数のノズルに連通する複数の圧力室と、前記圧力室を駆動する複数の圧電素子と、を備える液滴噴射ヘッドと、
所定の条件を満たす場合に、所定時間待機することと、所定時間待機した後に、前記圧電素子に前記圧力室の基本周波数である第１の周波数で電圧をかけて前記圧電素子を駆動することと、を備える気泡除去処理を行う制御部と、を備える液滴噴射装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記液滴噴射ヘッドの噴射異常を検出した時、前記液滴噴射装置の起動時、前記液滴噴射ヘッドの交換時、インクの充填時、インクの交換時、所定の稼働時間毎、及び所定の噴射回数毎、のいずれかに、前記気泡除去処理を行う、請求項１または２記載の液滴噴射装置。
【請求項４】
前記制御部は、複数の前記圧電素子からの電圧値を検出し、
検出した前記電圧値が所定の条件を満たす場合に、前記気泡除去処理をする、請求項１または２記載の液滴噴射装置。
【請求項５】
前記液滴噴射ヘッドは、複数の前記圧力室に連通する共通室と、
前記共通室を含む流路において吐出材料を循環させる循環部と、を備える、請求項１乃至４のいずれかに記載の液滴噴射装置。
【請求項６】
前記第２の周波数は前記基本周波数の２倍の周波数である、請求項１に記載の液滴噴射装置。
【請求項７】
前記圧電素子に所定の第１の周波数で電圧をかけて前記圧電素子を駆動する際の電圧は、液体噴射しない程度の電圧である、請求項１乃至６のいずれかに記載の液滴噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、液滴噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴噴射装置は、各種印刷物の製造に加え、液晶表示装置、電子放出表示装置、プラズマ表示装置及び電気泳動表示装置等の様々な表示装置の製造に用いられる。液滴噴射装置は、例えば、塗布対象物に向けて複数のノズルから液滴をそれぞれ噴射する液滴噴射ヘッドを備える。液滴噴射ヘッドは、例えば液体である塗布材が供給される共通室、共通室に連通する複数の圧力室、複数の圧力室に圧力を加えるための複数の圧電素子、複数の圧電素子に駆動電圧を印加するための複数の電極、各圧力室と対応する位置にノズルを有するノズルプレート、を備える。液滴噴射装置において、気泡が圧力室やノズル付近に混入すると噴射の精度に影響があるため、気泡を確実に除去する技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９６５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、気泡を除去することが可能な液滴噴射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態にかかる液滴噴射装置は、液体を吐出する複数のノズルに連通する複数の圧力室と、前記圧力室を駆動する複数の圧電素子と、を備える液滴噴射ヘッドと、所定の条件を満たす場合に、記圧電素子に前記圧力室の基本周波数である第１の周波数で電圧をかけて前記圧電素子を駆動することと、前記圧電素子に前記第１の周波数とは異なる第２の周波数で電圧をかけて前記圧電素子を駆動することと、を備える気泡除去処理を行う、制御部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係る液滴噴射装置の構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態にかかる液滴噴射ヘッドの構成を示す斜視図。
【図３】同液滴噴射ヘッドの一部を示す斜視図。
【図４】同液滴噴射ヘッドの図３のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図５】同実施形態に係る圧電素子の動作を示す説明図。
【図６】同実施形態に係る液滴噴射ヘッドの圧力室内の、基本周波数で圧電素子を駆動した場合の、圧力分布を示す説明図。
【図７】同液滴噴射ヘッドの圧力室内の、基本周波数の２倍の周波数で圧電素子を駆動した場合の、圧力分布を示す説明図。
【図８】同実施形態に係る液滴噴射装置の制御方法を示すフローチャート。
【図９】第２実施形態に係る液滴噴射装置の制御方法を示すフローチャート。
【図１０】第３実施形態に係る液滴噴射装置のブロック図
【図１１】同実施形態に係る電圧波形の例を示す図。
【図１２】他の実施形態に係る液滴噴射ヘッドの構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、第１実施形態に係る液滴噴射装置１の構成について、図１乃至図８を参照して説明する。なお、図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ互いに直交する３方向を示す。また、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。図１は液滴噴射装置１の構成を示すブロック図である。図２は液滴噴射ヘッド１０の構成を示す斜視図であり、図３は液滴噴射ヘッド１０の一部を示す斜視図である。図４は液滴噴射ヘッド１０の断面図である。
【０００８】
図１に示すように、液滴噴射装置１は、液滴を吐出する液滴噴射ヘッド１０と、液滴噴射ヘッド１０を移動するヘッド移動機構２１と、噴射対象物を移動可能に支持する対象物移動機構２２と、液滴噴射装置１の各部の動作を制御する制御装置３０とを備える。
【０００９】
図２乃至図５に示す液滴噴射ヘッド１０は、いわゆるシェアモードシェアウォール方式の液滴噴射ヘッド１０である。液滴噴射ヘッド１０は、圧力室Ｃ１を構成する複数の溝１６が形成された圧電基板１１と、圧電基板１１の側面に設けられ圧力室Ｃ１に連通する複数のノズルを有するノズルプレート１２と、圧力室Ｃ１及び圧力室Ｃ１の上に形成される共通室Ｃ２を介して圧電基板１１を覆うカバープレート１３と、を備える。液滴噴射ヘッド１０内部には、ノズルに連通する複数の圧力室Ｃ１と、複数の圧力室Ｃ１に連通する空間である共通室Ｃ２と、を含む流路が構成されている。
【００１０】
なお、液滴噴射装置１において、液滴噴射ヘッド１０は、Ｘ方向が上下方向に沿って、ノズル１２ａが下方に向くように配置され、印刷時には、液滴噴射ヘッド１０の下方で印刷対象物が搬送される。したがって、圧力室Ｃ１は、上下方向に沿って配置され、圧力室Ｃ１の上方に共通室Ｃ２が連続する。
【００１１】
圧電基板１１は、一方側の領域に、積層圧電体１５を備える。積層圧電体１５は、第１の圧電部材と第２の圧電部材とが積層されて構成されている。第１の圧電部材と第２の圧電部材とは分極方向が逆向きになるように分極され、接着層２５を介して接着されている。第１の圧電部材や第２の圧電部材として、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が用いられる。
圧電基板１１の表面に複数の溝１６が並列して形成される。溝１６は、圧電基板１１の一方側の側方及び上方が開口し、圧電基板１１の一方側端部から所定長さに形成されている。溝１６は上面視において、長手方向がＸ方向に沿う細長形状であり、所定深さを有している。加工上図４に示すように底面が湾曲した形状となる。これらの複数の溝１６は圧力室Ｃ１を構成する。各溝１６で構成される圧力室Ｃ１の内面底部及び両側面には、電極１７が形成されている。
【００１２】
電極１７は、溝１６の内部から圧電基板１１の上面に至って形成され、圧電基板１１の上面に形成された配線パターン１８に接続されている。
【００１３】
積層圧電体１５のうち、複数の溝１６の間に残る支柱状の部分は、圧電素子１９を構成する。圧電素子１９は、圧力室Ｃ１にインク導入用およびインク噴射用の圧力を加える複数の静電容量性負荷となる。各圧電素子１９は第１の圧電素子１９ａ及び第２の圧電素子１９ｂを積層して備える。複数の圧電素子１９の基端部が連続し、圧電基板１１は、断面が櫛歯形状になっている。一方側の領域において、複数の細長い圧電素子１９が複数の溝１６を介してＹ方向に並んで配置される。
【００１４】
基板１１の上面には配線パターン１８が形成されている。基板１１の他方側の上面部分はカバープレート１３に覆われず、露出している。この他方側の上面に、液滴噴射ヘッド１０を駆動するための駆動回路を有する回路基板２３が搭載されている。回路基板２３の回路は配線パターン１８を介して圧力室Ｃ１内の電極１７に接続されている。
【００１５】
圧電素子駆動回路３７は、制御装置３０内の圧電素子駆動部３４からの噴射指令に従い、各圧力室の圧電素子に接続される電極に、所定の電圧を印加する。圧電素子駆動電源３８は、圧電素子駆動回路３７と接続され、圧電素子１９を駆動するために必要な電源を供給する。
【００１６】
カバープレート１３は、共通室Ｃ２に連通し外部からインクを流入させるためのインク供給口１３ａを有する矩形の板状部材である。カバープレート１３は、圧電基板１１の上面に対向して配置され、溝１６が形成されている領域を覆う。カバープレート１３は、複数の圧力室Ｃ１に連通して形成される共通室Ｃ２を介して、基板１１上に対向配置される。
【００１７】
ノズルプレート１２は、所定厚さを有する方形状であり、溝１６の一端側を覆うように、基板１１の一方側の側面に設けられる。ノズルプレート１２には、厚さ方向に貫通する複数のノズル１２ａを有するノズル列が形成されている。複数のノズル１２ａは、複数の圧力室Ｃ１に対応する位置にそれぞれ配置される。
【００１８】
基板１１と、カバープレート１３と、ノズルプレート１２とによって、液滴噴射ヘッド１０内には、Ｙ方向に並列する複数の圧力室Ｃ１と、複数の圧力室Ｃ１の上部に形成され各圧力室Ｃ１に連通する空間である共通室Ｃ２と、を含む流路が形成される。Ｙ方向に複数並列した圧力室Ｃ１の、Ｘ方向一方側の領域はカバープレート１３に覆われ、他方側の領域は隣接する共通室Ｃ２に連通する。
【００１９】
図１は、本実施形態にかかる液滴噴射装置１の制御系を示すブロック図である。制御装置３０は、コントローラを含む制御部３１と、液滴噴射ヘッド１０の噴射状況を検出する検出部３２と、気泡除去処理条件を満たすか否かを判定する判定部３３と、液滴噴射ヘッドの圧電素子を駆動する圧電素子駆動部３４と、移動機構及び対象物移動機構部を駆動する移動機構駆動部３５と、を備えている。
【００２０】
検出部３２は、液滴噴射装置１が回復処理としての気泡除去処理を行う条件に関する検出情報を検出する。例えば本実施形態では、検出部３２は、噴射状態検出機構３６、例えばカメラと、画像処理装置を組み合わせた自動認識装置で構成される。検出部３２は、例えば、カメラによって液滴噴射後の噴射対象物の画像を取得する。
【００２１】
判定部３３は、検出部３２の検出結果に基づき、液滴噴射ヘッド１０の噴射異常を検知し、検知結果に応じた信号を制御部３１に送信する。例えば本実施形態ではカメラによって撮像された画像に基づき、予め設定された条件を満たすか否かを判定する。例えば検出部３２によって取得された液滴噴射後の噴射対象物の画像について、予め登録された基準画像と比較する。それにより噴射の不足、過多、位置ずれなどを判定する。
【００２２】
制御部３１は、各種プログラムに応じて、液滴噴射ヘッド１０、ヘッド移動機構２１、及び対象物移動機構２２の動作を制御し、液滴噴射動作を行わせる機能を備える。また、制御部３１は、気泡除去処理条件を満たす場合に、気泡除去処理を行わせる機能を備える。具体的には、気泡除去処理は、圧電素子１９に第１の電圧をかけて圧電素子１９を駆動することと、圧電素子１９に第１の電圧とは異なる第２の電圧をかけて圧電素子１９を駆動することとを備える。
【００２３】
本実施形態にかかる液滴噴射装置１の制御方法について、図８のフローチャートを参照して説明する。
【００２４】
液滴噴射装置１において、ノズル１２ａから液体である塗布材（吐出材料）を吐出して印刷を行う印刷処理について説明する。制御部３１は、例えばオペレータの入力操作等による印刷開始の指示入力を検出する（ＳＴ１）。印刷開始を指示する入力があった場合（ＳＴ１のｙｅｓ）、印刷処理として液滴噴射ヘッド１０、ヘッド移動機構及び対象物移動機構を駆動する（ＳＴ２）。
【００２５】
具体的に、液滴噴射ヘッド１０の駆動処理として、制御部３１は、例えば液滴噴射ヘッド１０の駆動回路により配線パターン１８を介して駆動素子に駆動電圧を印加することで、駆動する圧力室Ｃ１内の電極１７と、両隣の電極１７に電位差を与える。すると、第１の圧電素子１９と第２の圧電素子１９は互いに逆向きに変形し、両圧電素子１９の変形により、駆動素子が屈曲変形する。一例として、図５の（ａ）に示すように、駆動する圧力室Ｃ１の容積が増える方向に圧電素子１９を変形させ圧力室Ｃ１内を負圧にすることで、インクを圧力室Ｃ１内に導く。続いて図５の（ｂ）に示すように、圧力室Ｃ１の容積が減る方向に圧電素子１９を変形させ、圧力室Ｃ１内を加圧することで、ノズル１２ａから液滴が吐出される。以上の屈曲変形を交互に繰り返すことで連続的にノズル１２ａから液滴を吐出させる。
【００２６】
またＳＴ２において、制御部３１は、液滴噴射ヘッド１０の駆動と同時に、ヘッド移動機構及び対象物移動機構を駆動することで、液滴噴射ヘッド１０のノズル１２ａを対象物の所定位置に対向させるように位置を調整する。
【００２７】
液滴噴射装置１の噴射異常を発生させる原因のうち主なものとして気泡の混入が挙げられる。圧力室Ｃ１内に気泡が生じた場合、その圧力室Ｃ１に対応するノズル１２ａは噴射不能となる。このため、圧力室Ｃ１内から気泡を除去する必要が生じる。
【００２８】
印刷処理中、制御部３１は、検出部３２に検出情報を検知させる（ＳＴ３）。そして、検出結果にもとづき、判定部３３に、気泡除去処理を行うための条件を満たすか否かを判定させる（ＳＴ４）。気泡除去処理を行うための条件を満たさないと判定した場合には（ＳＴ４のＮｏ）、印刷処理を継続する。そして、印刷完了指示を待ち（ＳＴ５）、印刷完了指示があるまで継続する。
【００２９】
気泡除去処理を行うための条件を満たすと判定した場合には（ＳＴ４のｙｅｓ）、印刷を停止し（ＳＴ６）気泡除去処理を行わせる。
【００３０】
印刷を停止した後、制御部３１は、気泡を除去するために、圧力室Ｃ１内のインクに定常波を生じさせ、気泡を移動させる（ＳＴ７、ＳＴ８）。具体的には、制御部３１は、検出部３２からの画像等により噴射異常と判定した場合に、圧電素子１９に第１の周波数で電圧をかけて圧電素子１９を駆動する第１駆動と（ＳＴ７）、圧電素子１９に第２の周波数で電圧をかけて圧電素子１９を駆動する第２駆動と（ＳＴ８）と、を順次行う。
【００３１】
なお、液滴噴射ヘッド１０において、圧力室Ｃ１内のインクに定常波を生じさせる共振周波数は、一般に超音波振動に属する値となる。超音波照射場にある気泡に対しては、並進運動を引き起こす力であるｐｒｉｍａｒｙ  Ｂｊｅｒｋｎｅｓ  ｆｏｒｃｅｓが作用する。実験により、圧力室Ｃ１内の共振周波数のうち基本振動数に相当する周波数で圧電素子１９を駆動した場合、圧力室Ｃ１内のどこに気泡があるかによって、気泡の移動方向が変化することがわかった。なお、気泡を移動させるために定常波を発生させる場合には、インクの噴射を伴う必要はない。具体的には、定常波を発生させる電圧を液滴噴射しない程度の電圧に抑えることで、インクを噴射せずに圧力室Ｃ１内の気泡を除去することができる。これにより、気泡の除去に伴うインクの消費を抑えることができる。本実施形態では、一例として第１の周波数は、圧力室Ｃ１内の共振周波数のうち基本振動数とし、第２の周波数は基本振動数の２倍とした。
【００３２】
図６は、第１の周波数で駆動した場合の圧力室Ｃ１内の圧力分布と、気泡の移動方向を示す。この圧力分布は、ｐｒｉｍａｒｙ  Ｂｊｅｒｋｎｅｓ  ｆｏｒｃｅｓ  の理論から圧力室Ｃ１内の圧力分布を推定したものである。ここで圧力室Ｃ１内はノズルが配されるＸ方向の一方側から、他端側に向かって、圧力室Ｃ１の中央の所定位置まで、圧力が上昇し、ピーク位置に至り、さらに他端側にむかって圧力が減少するような分布を示す。なお、一般に圧力室Ｃ１内が理想的な一端開口他端閉口の管であれば、閉口端で圧力が最大となり、開口端で圧力が０となるが、本実施形態に係る構成のインクジェットヘッドにおける圧力分布は、一端側のノズルが開口していることから、圧力室Ｃ１のノズル側で完全な閉口端の境界条件とならず、圧力が最大となっていないものと考えられる。
【００３３】
図６において、圧力分布の定常波の腹にあたる位置、すなわち圧力が上昇から下降に切り替わるピーク位置Ｐ１は、気泡の移動方向が切り替わる位置である。このピーク位置Ｐ１に気泡がある場合は、気泡はノズル側、共通室Ｃ２側のいずれにも移動せず、滞留してしまう。ピーク位置Ｐ１よりも共通室Ｃ２側のＡ１で示す範囲にある気泡は共通室Ｃ２の方向へ移動する。ピーク位置Ｐ１よりもノズル側のＡ２で示す範囲にある気泡は、ノズルの方向へ移動する。
気泡が滞留するのを防ぐために、本実施形態では、気泡を移動させるため定常波を変化させ、ピーク位置をずらす。すなわち、第１の周波数とは異なる第２の周波数に切り換えて、圧電素子１９を駆動する。たとえば、第１の周波数として基本周波数で圧電素子１９を駆動した後、続いて、第２の周波数として、基本周波数の２倍の周波数で圧電素子１９を駆動する。
【００３４】
図７は、第２の周波数として、実験において取得した基本周波数の２倍の周波数で圧電素子１９を駆動した場合の、圧力室Ｃ１内の圧力分布と、気泡の移動方向を示す。
【００３５】
図７において、圧力分布の定常波の腹にあたる位置、すなわち圧力が上昇から下降に切り替わるピーク位置Ｐ２は、気泡の移動方向が切り替わる位置である。このピーク位置Ｐ２に気泡がある場合は、気泡はノズル側、共通室Ｃ２側のいずれにも移動せず、滞留してしまう。ピーク位置Ｐ２よりも共通室Ｃ２側のＡ３で示す範囲にある気泡は共通室Ｃ２の方向へ移動する。ピーク位置Ｐ２よりもノズル側のＡ４で示す範囲にある気泡は、ノズル１２ａの方向へ移動する。
【００３６】
ＳＴ７において、周波数を切替えて駆動すると、圧力室Ｃ１内の圧力分布が変わり、定常波の腹に当たる位置、すなわち圧力が上昇から下降に切り替わるピーク位置が変化する。したがって、周波数の切り替えにより、第１の周波数での駆動時にピーク位置Ｐ１に停滞していた気泡は、第２の周波数での駆動時には共通室Ｃ２側またはノズル１２ａ側のいずれかの方向に移動することになる。なお、第２の周波数で駆動した場合にもピーク位置Ｐ２は存在するが、元々その位置にあった気泡は第１の周波数での駆動の際に移動済みであるので、第２のピーク位置Ｐ２に気泡が滞留することはない。
【００３７】
圧力室Ｃ１内から共通室Ｃ２側に移動した気泡は、吐出に影響を与えなくなる。一方、ノズル１２ａ側へ移動した気泡は、圧力室Ｃ１のインクを加圧しノズルよりインクを流出させることで、ノズル１２ａより排出される。このとき、圧電素子１９の駆動によって気泡がノズル１２ａのノズル口付近まで既に移動しているので、排出に用いるインク量を最少化することができる。したがって、圧力室Ｃ１内の気泡を排出する際と比較して、排出のための塗布材と時間の損失を低減することができる。
【００３８】
以上のＳＴ７及びＳＴ８の気泡除去処理により、圧力室Ｃ１の全長にわたって存在する全ての気泡が共通室Ｃ２側あるいはノズル側に確実に移動させられる。
【００３９】
ＳＴ７の第１駆動及びＳＴ８の第２駆動を、例えば一定時間ずつ行った後、再びＳＴ３に戻る。
【００４０】
本実施形態にかかる液滴噴射装置１によれば、圧力室Ｃ１内に気泡が混入した場合に、気泡が滞留することを防止し、噴射異常の原因となる気泡を確実に除去し、速やかに噴射を回復することができる。また、周波数を切替えることで全長にわたって確実に気泡を除去することができる。したがって、気泡が原因となって噴射異常が生じても確実に気泡を除去して高い生産性と歩留まりを実現できる液滴噴射装置１を提供できる。また、気泡による不噴射を未然に防ぐことで信頼性の高い液滴噴射装置１を提供できる。
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態にかかる液滴噴射装置１及び液滴噴射装置１の動作について、図９を参照して説明する。図９は第２実施形態にかかる液滴噴射装置１の動作を示すフローチャートである。本実施形態において、液滴噴射装置１は、気泡除去処理を行う条件を満たす場合に、気泡除去処理として、待機動作と第１の駆動動作を行う。この他の、装置構成及び動作手順は、上記第１実施形態にかかる液滴噴射装置１と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００４１】
本実施形態において、制御部３１は、液滴噴射ヘッド１０、ヘッド移動機構２１、及び対象物移動機構２２の動作を制御し、液滴噴射動作を行わせる機能を備える。また、制御部３１は、検出部３２における検出結果に基づき、気泡除去処理を行う条件を満たすと判定した場合に、気泡除去処理を行わせる機能を備える。具体的には、気泡除去処理は、圧電素子１９に第１の電圧をかけて圧電素子１９を駆動することと、第１の電圧をかけて圧電素子１９を駆動する前に所定時間待機することと、を備える。
【００４２】
以下本実施形態にかかる液滴噴射装置１の構成及び動作について図９を参照して説明する。
本実施形態では、図９に示すように、気泡除去処理が必要である条件を検出した場合（ＳＴ４のＹｅｓ）、印刷を停止し（ＳＴ６）、制御部３１は、気泡を除去する気泡除去処理（ＳＴ１１、ＳＴ１２）を行う。
具体的には、制御部３１は、検出部３２において噴射異常を検出した場合に、一定時間待機し（ＳＴ１１）、その後、圧電素子１９に第１の周波数で電圧をかけて圧電素子１９を駆動する（ＳＴ１２）
ここで、本実施形態にかかる液滴噴射装置１は、Ｘ方向が上下方向に沿い、ノズルが鉛直下向きになるように液滴噴射ヘッド１０が取り付けられる。したがって、圧力室Ｃ１は、上下方向に沿って配置され、圧力室Ｃ１の上方に共通室Ｃ２が連続する。この場合、圧力室Ｃ１内に生じた気泡は、その浮力によって重力と反対方向へ、すなわち共通室Ｃ２の方向へ移動する。ここで、例えば第１の周波数で駆動する場合には予め図６のＡ２の領域まで気泡が移動していれば、圧電素子１９を基本振動数で駆動することによって、気泡を共通室Ｃ２内へ移動させることができる。すなわち、気泡がＡ２の領域まで移動する時間だけ、駆動前に待機すれば良く、ヘッドの停止時間を削減して生産性の低下を防ぐことができる。
例えば実験によれば、図中Ｘに沿う圧力室Ｃ１の延びる方向に直交する断面の断面積が０．０２４ｍｍ２の圧力室Ｃ１内にある直径０．０８ｍｍ程度の気泡は、浮力によって０．０５５ｍｍ／ｓの速度で浮上する。圧力室Ｃ１の長さを１ｍｍとすると、ノズル付近にある気泡が共通室Ｃ２まで移動するには、約１９秒を要する。しかし、図６に示すＡ２の範囲、すなわち圧力室Ｃ１の中央部付近まで移動すれば、圧電素子１９を基本周波数で駆動することによって気泡を共通室Ｃ２へと移動させることができる。したがって、本実施形態にかかる液滴噴射装置１の場合、待機時間は約９．５秒間とすることができる。ＳＴ１１，１２により、圧力室Ｃ１内に混入した気泡は、待機による移動と、駆動による移動とで、確実に共通室Ｃ２内へ移動し、気泡除去処理が完了する。その後は上記第１実施形態と同様に、ＳＴ３に戻り、以降の処理が行われる。
本実施形態にかかる液滴噴射装置１によれば、圧力室Ｃ１内に気泡が混入した場合に、気泡が滞留することを防止し、噴射異常の原因となる気泡を確実に除去し、速やかに噴射を回復することができる。また、気泡除去の際に一定時間待機してから駆動することで全長にわたって確実に気泡を除去することができる。したがって、気泡が原因となって噴射異常が生じても確実に気泡を除去して高い生産性と歩留まりを実現できる液滴噴射装置１を提供できる。また、気泡による不噴射を未然に防ぐことで信頼性の高い液滴噴射装置１を提供できる。
［第３実施形態］  
以下、本発明の第３実施形態にかかる液滴噴射装置１及び液滴噴射装置１の動作について、図１０及び図１１を参照して説明する。本実施形態に係る液滴噴射装置１において、検出部３２は圧電素子駆動回路３７と接続される圧電素子駆動電源３８から波形を取得し、この波形に基づき判定部３３にて気泡除去処理条件を満たすか否か判定する。この他の、装置構成及び動作手順は、上記第１実施形態または第２実施形態にかかる液滴噴射装置１と同様であるため、重複する説明は省略する。
検出部３２は、圧電素子駆動回路３７を通して、圧電素子駆動電源３８から電圧波形を取得する機能を有する。判定部３３は、取得した電圧波形に基づき、異常噴射であるか否かを判定する機能を備える。ＳＴ３の検出処理として、制御部３１は、圧電素子１９の駆動回路２１を通して、圧電素子駆動電源３８から電圧波形を取得する。判定部３３は、ＳＴ４において、圧電素子１９の電圧値を信号処理することで、噴射の良否を判定する。取得した電圧波形の一例を図１１に示す。この図において、ＯＫと記す実線が、正常な噴射時の波形で、ＮＧと記す破線が、噴射異常が発生した場合の波形である。例えば、時刻ｔ１で示す時点の波形変化から噴射開始を検出し、予め設定した所定の時間ｔ２が経過した時刻ｔ３における電圧値Ｖ３を予め正常な噴射時の波形をもとに設定した閾値Ｖｔｈと比較する。比較の結果、例えば図１１の電圧波形においては、Ｖ３＞Ｖｔｈである場合には噴射異常であると判定する。
本実施形態にかかる液滴噴射装置１においても上記第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果を奏する。また、電圧波形は、各々の駆動回路の電圧が反映される電源から取得するため、入力回路が１つで良く、回路を簡略化することができる。
なお、本実施形態は、第１の周波数と第２の周波数とで周波数を切替えて駆動する第１実施形態と同様の気泡除去処理の他、一定時間待機してから所定の周波数で駆動する第２実施形態と同様の気泡除去処理にも、適用できる。
なお、上記実施形態は例示であり、適宜変更可能である。例えば上記第１実施形態では、検出部３２としてのカメラの情報から噴射異常を検出し、この検出結果に基づいて噴射異常がある場合に気泡除去処理を行うことを例示したが、これに限られるものではない。
【００４３】
例えば、噴射後に噴射対象物に対する噴射結果を目視で検査し、オペレータの入力操作に基づき噴射異常を検出することも可能である。この場合オペレータによる入力装置が検出部３２として機能する。また、他の実施形態として、噴射装置の稼働時間もしくは噴射回数を設定し、その時間もしくは回数ごとに、気泡除去処理を行っても良い。この場合、検出部３２は、噴射装置の稼働時間、もしくは噴射回数をカウントする機能を備える演算装置および記憶装置を備える。また他の実施形態として、液滴噴射装置１の起動時、液滴噴射ヘッド１０の交換時、インクの充填時、インクの交換時、など、気泡による噴射異常が発生しやすい所定のタイミングまたは装置の処理状況を、気泡除去処理を行う条件として設定してもよい。この場合、オペレータが入力操作する入力装置や、所定のタイミングを記憶する記憶装置および装置の状況を検知するタイマ装置等が、検出部３２として機能する。
なお、これらの一定の条件に基づいて気泡除去処理を行う態様は、周波数を切替えて駆動する第１実施形態と同様の気泡除去処理の他、一定時間待機してから第１の周波数で駆動する第２実施形態と同様の気泡除去処理にも、適用できる。これらの場合であっても、噴射に影響しない位置や大きさの気泡が存在した場合でも、気泡を排除することができ、気泡による不噴射の発生を未然に防ぐことができる。
【００４４】
また、気泡除去処理を行う条件も上記実施形態に限られるものではなく、例えば噴射対象物の交換時などであってもよい。
また、液滴噴射ヘッド１０の構造も上記実施形態に限られるものではない。例えば、他の実施形態として図１２に示す循環型の液滴噴射ヘッド１０Ａを用いても良い。液滴噴射ヘッド１０Ａは、共通室Ｃ２に、インクの循環部４０を備える。循環部４０は、例えば図示しないポンプ４１及びフィルタ４２を備える．循環部４０は、ポンプ４１よって、共通室Ｃ２内のインクを循環させる。ポンプ４１により加圧されたインクは、循環部４０によってカバープレート１３に設けられた供給口１３ｃから共通室Ｃ２内へ入り、共通室Ｃ２内を通過してカバープレートに設けられた排出口１３ｄから出てポンプ４１へと戻る。本実施形態において、循環経路の途中に気泡を捉えるフィルタ等を設けることで、共通室Ｃ２内の気泡を確実に排除し、共通室Ｃ２内にある気泡がインク室内へと流入してインクの噴射に影響を与えることを防止できる。
【００４５】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
（１）
液体を吐出する複数のノズルに連通する複数の圧力室と、前記圧力室を駆動する複数の圧電素子と、を備える液滴噴射ヘッドと、
所定の条件を満たす場合に、前記圧電素子に所定の第１の周波数で電圧をかけて前記圧電素子を駆動することと、前記圧電素子に前記第１の周波数とは異なる第２の周波数で電圧をかけて前記圧電素子を駆動することと、を備える回復処理を行う、制御部と、を備える液滴噴射装置。
（２）
液体を吐出する複数のノズルに連通する複数の圧力室と、前記圧力室を駆動する複数の圧電素子と、を備える液滴噴射ヘッドと、
所定の条件を満たす場合に、所定時間待機することと、所定時間待機した後に、前記圧電素子に所定の周波数で電圧をかけて前記圧電素子を駆動することと、を備える回復処理を行う制御部と、を備える液滴噴射装置。
（３）
前記制御部は、前記液滴噴射ヘッドの噴射異常を検出した時、前記液滴噴射装置の起動時、前記液滴噴射ヘッドの交換時、インクの充填時、インクの交換時、所定の稼働時間毎、及び所定の噴射回数毎、のいずれかに、前記回復処理を行う、（１）または（２）記載の液滴噴射装置。
（４）
前記制御部は、複数の前記圧電素子からの電圧値を検出し、
検出した前記電圧値が所定の条件を満たす場合に、前記回復処理をする、（１）または（２）記載の液滴噴射装置。
（５）
前記液滴噴射ヘッドは、複数の前記圧力室に連通する共通室と、
前記共通室を含む流路において吐出材料を循環させる循環部と、を備える、（１）乃至（４）のいずれかに記載の液滴噴射装置。
【符号の説明】
【００４６】
１…液滴噴射装置、１０…液滴噴射ヘッド、１０Ａ…液滴噴射ヘッド、１１…圧電基板、１２…ノズルプレート、１２ａ…ノズル、１３…カバープレート、１３ａ…インク供給口、１３ｃ…供給口、１３ｄ…排出口、１５…積層圧電体、１６…溝、Ｃ１…圧力室、Ｃ２…共通室、１７…電極、１８…配線パターン、１９…圧電素子、２１…ヘッド移動機構、２２…対象物移動機構、３０…制御装置、３１…制御部、３２…検出部、３３…判定部、３４…圧電素子駆動部、３５…移動機構駆動部、４０…循環部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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