(57)【要約】      （修正有）【課題】流路内の液体の流動を検出するセンサから検出信号を出力するための配線を、専用の配線部材を追加することなく引き回すことが可能な、液滴吐出装置を提供する。【解決手段】インクジェットプリンタは、ノズル２２に接続されたインク流路６３内のインクの流動を検出する流動検出センサ６０を有する。この流動検出センサ６０と、流動検出センサ６０から検出信号を出力するための信号出力配線が、圧電アクチュエータ２１に接続される駆動用配線が形成されたＦＰＣ５０に設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルを含む液体流路と、
前記ノズル内の液体に吐出エネルギーを付与するエネルギー変換素子と、
前記エネルギー変換素子と接続される駆動用配線が形成された配線部材と、
前記配線部材と接続され、前記駆動用配線を介して前記エネルギー変換素子に駆動信号を供給する駆動装置と、
前記液体流路内の液体流動を検出する流動検出センサと、を備え、
前記配線部材に、前記流動検出センサに接続されて、この流動検出センサから前記液体流路内の液体流動に応じた検出信号を出力するための、信号出力配線が形成されていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記配線部材は可撓性基板を有し、
前記可撓性基板に、前記駆動用配線と前記信号出力配線が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記流動検出センサは、前記液体流路内に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記流動検出センサが、前記配線部材に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記駆動装置は、前記配線部材に設けられ、
前記流動検出センサは、前記配線部材の、前記エネルギー変換素子との接続部分を挟んで、前記駆動装置と反対側に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
前記液体流路にはフィルタが設置され、
前記流動検出センサは、前記液体流路の前記フィルタよりも前記ノズル側の部分における、液体流動を検出することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の液滴吐出装置。
【請求項７】
前記駆動装置から前記エネルギー変換素子に前記駆動信号が供給されて、前記エネルギー変換素子により前記ノズル内の液体に吐出エネルギーが付与されるときに、前記流動検出センサから出力された前記検出信号に基づいて、前記ノズルの吐出異常の有無を検出する吐出異常検出手段を有することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の液滴吐出装置。
【請求項８】
前記吐出異常検出手段は、前記駆動装置から前記エネルギー変換素子への前記駆動信号の供給が終了した後に、前記流動検出センサからの前記検出信号に基づいて前記ノズルの吐出異常の有無を判定することを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出装置。
【請求項９】
前記液体流路は、前記液体を貯留する液体貯留体を含み、
前記流動検出センサから出力された前記検出信号に基づいて、前記液体貯留体内の液体の有無を検出する残量検出手段と、を有することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を吐出する液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置として、ノズルを含む液体流路内の流速を検出するセンサを備えたものがある。
【０００３】
特許文献１には、インクの液滴を吐出する複数のノズルを備えたインクジェット方式の印字ヘッドが開示されている。この印字ヘッドの、各ノズルの開口部に繋がるノズル管路にはコイルが設けられ、ノズル管路内を流れるインクの流速に応じてコイルに電圧が発生する。ノズルの開口部から液滴が吐出されている場合には、上記ノズル管路にはインクの流速が発生するが、液滴が吐出されていない場合にはノズル管路に流速が生じない。従って、ノズル管路内の流速に応じてコイルで発生した電圧信号に基づき、各ノズルの吐出状況（吐出不良の有無）を判別することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６２８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、特許文献１では、コイルから液体の流速に応じた電圧信号が出力され、この電圧信号に応じてノズルの吐出状況を判断する。特許文献１には、コイルから電圧信号を出力するための配線構造については何ら開示されていないが、実際には、各ノズルに設けられたコイルから電圧信号を出力するための配線部材（例えば、フレキシブル配線基板）を、吐出状況の判断を行う回路等を実装した基板まで引き回す必要がある。しかしながら、コイルからの信号の出力のためだけに専用の配線部材を印字ヘッドに設けることは、ヘッドの配線構造が複雑になるし、また、コストアップにもつながる。
【０００６】
本発明の目的は、液体流路内の液体の流動を検出するセンサから検出信号を出力するための配線を、専用の配線部材を追加することなく引き回すことが可能な、液滴吐出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】
第１の発明の液滴吐出装置は、液滴を吐出するノズルを含む液体流路と、前記ノズル内の液体に吐出エネルギーを付与するエネルギー変換素子と、前記エネルギー変換素子と接続される駆動用配線が形成された配線部材と、前記配線部材と接続され、前記駆動用配線を介して前記エネルギー変換素子に駆動信号を供給する駆動装置と、前記液体流路内の液体流動を検出する流動検出センサと、を備え、
前記配線部材に、前記流動検出センサに接続されて、この流動検出センサから前記液体流路内の液体流動に応じた検出信号を出力するための、信号出力配線が形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明によれば、液体流路内の液体の流動を検出する流動検出センサの信号出力配線が、駆動装置からエネルギー変換素子へ駆動信号を供給するための配線部材に形成されている。つまり、エネルギー変換素子と流動検出センサとで配線部材が共通化されていることから、流動検出センサの配線引き回しのために、専用の配線部材を設ける必要がない。
【０００９】
第２の発明の液滴吐出装置は、前記第１の発明において、前記配線部材は可撓性基板を有し、前記可撓性基板に、前記駆動用配線と前記信号出力配線が形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
配線部材が可撓性を有する場合は、エネルギー変換素子との接続位置から配線部材をさらに引き回し、エネルギー変換素子の位置とは関係なく、流動検出センサを自由に配置することができる。また、液体流動を検出するのに好適な位置に、流動検出センサを配置することが可能となる。
【００１１】
第３の発明の液滴吐出装置は、前記第１又は第２の発明において、前記流動検出センサは、前記液体流路内に配置されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、流動検出センサによって、液体流路内の液体の流動を直接検出できることから、液体の流動検出を容易且つ確実に行える。
【００１３】
第４の発明の液滴吐出装置は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記流動検出センサが、前記配線部材に設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
流動検出センサが配線部材に設けられていない場合は、配線部材に外力が作用したときなどに、配線部材に設けられた信号出力配線との間の接続が切れる虞がある。本発明では、流動検出センサが、信号出力配線とともに配線部材に設けられているため、流動検出センサと信号出力配線との間の接続信頼性が高くなる。
【００１５】
第５の発明の液滴吐出装置は、前記第４の発明において、前記駆動装置は、前記配線部材に設けられ、前記流動検出センサは、前記配線部材の、前記エネルギー変換素子との接続部分を挟んで、前記駆動装置と反対側に配置されていることを特徴とするものである。
【００１６】
駆動装置と流動検出センサが同じ配線部材に設けられている場合には、エネルギー変換素子を駆動する際に駆動装置から発生する熱が、配線部材を介して流動検出センサに伝わり、流動検出センサの検出精度が低下する虞がある。本発明では、流動検出センサが、エネルギー変換素子を挟んで駆動装置と反対側に配置されていることから、駆動装置で発生した熱が流動検出センサに伝わりにくい。
【００１７】
第６の発明の液滴吐出装置は、前記第１〜第５の何れかの発明において、前記液体流路にはフィルタが設置され、前記流動検出センサは、前記液体流路の前記フィルタよりも前記ノズル側の部分における、液体流動を検出することを特徴とするものである。
【００１８】
フィルタの上流側では、フィルタそのものの流動抵抗や、塵、気泡等の存在により、液体の流れを精度よく検出することは難しい。例えば、液体の消費量が少ない場合に流路内の液体流動を検出できない、あるいは、逆に、液体が消費されていないのに、フィルタ上流側での塵や気泡等に起因する流動を誤って検出するといった、誤検出が生じる虞がある。また、液体流路内に流動検出センサが設置されている場合には、その設置位置がフィルタよりも上流側であると、フィルタで捕捉された塵や気泡等が流動検出センサに付着して、検出不能となる虞もある。上記の観点から、流動検出センサは、フィルタよりも下流側（ノズル側）の部分の流動を検出することが好ましい。
【００１９】
第７の発明の液滴吐出装置は、前記第１〜第６の何れかの発明において、前記駆動装置から前記エネルギー変換素子に前記駆動信号が供給されて、前記エネルギー変換素子により前記ノズル内の液体に吐出エネルギーが付与されるときに、前記流動検出センサから出力された前記検出信号に基づいて、前記ノズルの吐出異常の有無を検出する吐出異常検出手段を有することを特徴とするものである。
【００２０】
駆動装置からエネルギー変換素子に駆動信号が供給されたときに、ノズルから液滴が正常に吐出された場合には、ノズルに連なる液体流路内に液体流動が発生するが、液滴が吐出されないと液体流動は発生しない。従って、流動検出センサの検出信号から、ノズルの吐出異常の有無を検出することが可能である。
【００２１】
第８の発明の液滴吐出装置は、前記第７の発明において、前記吐出異常検出手段は、前記駆動装置から前記エネルギー変換素子への前記駆動信号の供給が終了した後に、前記流動検出センサからの前記検出信号に基づいて前記ノズルの吐出異常の有無を判定することを特徴とするものである。
【００２２】
駆動装置からエネルギー変換素子への駆動信号の供給と、流動検出センサの検出信号に基づくノズルの吐出異常判定を、同時に行うと、流動検出センサから出力された検出信号が、駆動信号に起因するノイズの影響を受けてしまい、誤った判定が行われる虞がある。そこで、エネルギー変換素子への駆動信号の供給が終了した後で、ノズルの吐出異常判定を開始することが好ましい。なお、駆動信号の供給が終了すると、ノズルからの液滴の吐出も終了する。但し、液滴が吐出された後でも液体流路内には慣性による液体の流動が残存しているため、ノズルから液滴を吐出させた後でも液体流路内の液体流動を検出することは十分可能である。
【００２３】
第９の発明の液滴吐出装置は、前記第１〜第６の何れかの発明において、前記液体流路は、前記液体を貯留する液体貯留体を含み、前記流動検出センサから出力された前記検出信号に基づいて、前記液体貯留体内の液体の有無を検出する残量検出手段と、を有することを特徴とするものである。
【００２４】
液体貯留体内の液体がなくなると、ノズルから液滴が吐出されて液体が消費されても、液体流路に液体が供給されなくなり、液体流路内に液体の流動が生じなくなる。従って、流動検出センサの検出信号から、液体貯留体の液体の有無を検出することが可能である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、液体流路内の液体の流動を検出する流動検出センサの信号出力配線が、駆動装置からエネルギー変換素子へ駆動信号を供給するための配線部材に形成されている。つまり、エネルギー変換素子と流動検出センサとで配線部材が共通化されていることから、流動検出センサの配線引き回しのために、専用の配線部材を設ける必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。
【図２】インクジェットヘッドとサブタンクを図１の走査方向から見た図である。
【図３】インクジェットヘッドの平面図である。
【図４】図３のIV-IV線断面図である。
【図５】図３のV-V線断面図である。
【図６】ＦＰＣの平面図である。
【図７】プリンタの電気的構成を概略的に示すブロック図である。
【図８】変更形態に係るインクジェットヘッドの図４相当の断面図である。
【図９】別の変更形態に係るインクジェットヘッドの図４相当の断面図である。
【図１０】さらに別の変更形態に係る、流動検出センサがインク流路外に設置されている構成例を示す図である。
【図１１】さらに別の変更形態に係るキャリッジの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、記録用紙に対してインクの液滴を吐出するインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタに本発明を適用した一例である。
【００２８】
まず、本実施形態のインクジェットプリンタ１（液滴吐出装置）の概略構成について説明する。図１は、本実施形態のインクジェットプリンタの概略平面図である。図１に示すように、プリンタ１は、所定の走査方向（図１の左右方向）に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ２と、このキャリッジ２に搭載されたインクジェットヘッド３、及び、サブタンク４と、記録用紙Ｐを前記走査方向と直交する搬送方向に搬送する搬送機構５と、インクジェットヘッド３の吐出性能を回復させるパージ機構６と、プリンタ１の各部の動作を制御する制御装置７等を備えている。尚、図１における上下方向（搬送方向）を前後方向、図１における左右方向（走査方向）を左右方向、図１の紙面垂直方向を上下方向（紙面手前側が上方）と定義し、以下では、前後、左右、上下といった方向語を適宜用いて説明する。
【００２９】
キャリッジ２は、左右に平行に延びる２本のガイド軸１７に沿って往復移動可能に構成されている。また、キャリッジ２には、無端ベルト１８が連結されており、キャリッジ駆動モータ１９によって無端ベルト１８が走行駆動されたときに、キャリッジ２は、無端ベルト１８の走行に伴って左右方向（走査方向）に移動するようになっている。
【００３０】
このキャリッジ２には、インクジェットヘッド３とサブタンク４とが搭載されている。図２は、インクジェットヘッド３とサブタンク４を図１の走査方向から見た図である。但し、図２においてサブタンク４については断面で示している。インクジェットヘッド３は、それぞれインクの液滴を吐出する複数のノズル２２（図３〜図５参照）を備えている。インクジェットヘッド３は、複数のノズル２２が開口したインク吐出面が下向きとなるように配置されている。インクジェットヘッド３の構成の詳細については後述する。
【００３１】
図２に示すように、サブタンク４は、インクジェットヘッド３の上方に配置されている。サブタンク４内にはダンパ室３５が形成されている。ダンパ室３５は水平面に沿って広がった形状を有し、その上壁部には可撓性フィルムからなるダンパ膜３６が設けられている。ダンパ室３５は、連通流路３７を介してインクジェットヘッド３と接続される一方、チューブ１５を介して、図示しないインクカートリッジとも接続されている。このダンパ室３５は、チューブ１５から供給されたインクを一時的に貯留して、インクジェットヘッド３へ供給するインクの圧力変動を減衰させる。
【００３２】
図１に戻り、搬送機構５は、インクジェットヘッド３よりも搬送方向上流側と下流側にそれぞれ配置された２つの搬送ローラ１２，１３を有する。２つの搬送ローラ１２，１３には、１つの搬送モータ１４（図７参照）の駆動力がそれぞれ伝達され、２つの搬送ローラ１２，１３は同期して回転駆動される。２つの搬送ローラ１２，１３により、記録用紙Ｐはインクジェットヘッド３に対して搬送方向へ搬送される。
【００３３】
インクジェットプリンタ１は、記録用紙Ｐに対して、キャリッジ２とともに走査方向（図１の左右方向）に往復移動するインクジェットヘッド３からインクを吐出させるとともに、２つの搬送ローラ１２，１３によって記録用紙Ｐを搬送方向（図１の前方）に搬送することで、記録用紙Ｐに所望の画像や文字等を印刷する。
【００３４】
パージ機構６は、インクジェットヘッド３のノズル２２に吐出異常が生じている場合に、複数のノズル２２からインクを排出させることによってノズル２２の吐出性能を回復させるものである。このパージ機構６は、走査方向に関するキャリッジ２の移動範囲のうちの、記録用紙１００と対向する領域よりも外側（図１における右側）の位置に配置されている。このパージ機構６は、キャップ４０と、このキャップ４０に接続された吸引ポンプ４１と、キャップ４０を上下方向に移動させるためのキャップ駆動モータ４２（図７参照）とを備える。キャップ４０は、キャップ駆動モータ４２により上下方向（図１の紙面垂直方向）に駆動される。キャリッジ２がキャップ４０と対向している状態で、キャップ４０が上方に移動することにより、インクジェットヘッド３の下面の複数のノズル２２がキャップ４０に覆われる。
【００３５】
インクジェットヘッド３の複数のノズル２２がキャップ４０によって覆われた状態で、吸引ポンプ４１を作動させてキャップ４０内を減圧することで、複数のノズル２２からインクが吸引される吸引パージが行われる。この吸引パージにより、インクジェットヘッド３内の塵や気泡、あるいは、乾燥により増粘したインクが、複数のノズル２２から排出され、吐出異常が生じているノズル２２の吐出性能が回復する。
【００３６】
次に、インクジェットヘッド３の構成について詳細に説明する。図３は、インクジェットヘッド３の平面図である。図４は、図３のIV-IV線断面図、図５は図３のV-V線断面図である。図３〜図５に示すように、インクジェットヘッド３は、複数のノズル２２や複数の圧力室２４等の流路が形成された流路ユニット２０と、流路ユニット２０の上面に配置された圧電アクチュエータ２１（エネルギー変換素子）とを備えている。
【００３７】
図４、図５に示すように、流路ユニット２０は、４枚のプレートが積層された構造を有する。この流路ユニット２０の下面には複数のノズル２２が形成されている。図３に示すように、複数のノズル２２は搬送方向に沿って配列されることによって、２列のノズル列を構成している。尚、図面の簡単のため、図３、図４には、１列のノズル列のノズル２２の個数が５つとなっているが、実際には多数のノズル２２によって１列のノズル列が構成されている。流路ユニット２０の上面には、複数のノズル２２にそれぞれ連通する複数の圧力室２４が形成され、これら複数の圧力室２４は、後述する圧電アクチュエータ２１に覆われている。また、複数の圧力室２４は、複数のノズル２２に対応して２列に配列されている。
【００３８】
さらに、流路ユニット２０には、プレートの積層方向（上下方向）に延び、且つ、流路ユニット２０の上面に開口したインク供給孔２６が形成されている。流路ユニット２０の上面には、後述する圧電アクチュエータ２１を取り囲むように、矩形枠状の補強フレーム２８が接合されている。補強フレーム２８には、インク供給孔２６に対応した貫通孔２８ａが形成されている。また、流路ユニット２０の上面に開口したインク供給孔２６が、補強フレーム２８の貫通孔２８ａ、及び、ゴム等からなる筒状のシール部材２９を介して、サブタンク４と接続されている。尚、図４に示すように、シール部材２９とサブタンク４との間には、インク中に含まれる塵や気泡等を捕捉するフィルタ２３が設けられている。
【００３９】
流路ユニット２０の内部には、インク供給孔２６の下端部からそれぞれ分岐して、２列の圧力室２４の列の下側において水平方向（搬送方向）に延びる２本のマニホールド２５が形成されている。また、１列の圧力室２４の列を構成する複数の圧力室２４が、この１列の圧力室２４の列の下側に配置された、１本のマニホールド２５に共通に連通している。そして、流路ユニット２０内には、マニホールド２５から分岐し、圧力室２４を経てノズル２２に至る個別インク流路２７が複数形成されている。インク供給孔２６から流路ユニット２０内に流入したインクは、２本のマニホールド２５の各々において複数の圧力室２４へ供給される。また、各圧力室２４において、後述する圧電アクチュエータ２１によってインクに圧力が付与されることにより、圧力室２４に連通するノズル２２から液滴が吐出される。
【００４０】
図４、図５に示すように、圧電アクチュエータ２１は、振動板３０と、圧電層３１と、複数の個別電極３２とを備えている。振動板３０は金属材料で形成され、全ての圧力室２４を覆うように流路ユニット２０の上面に接合されている。圧電層３１は、振動板３０の上面において全ての圧力室２４を覆うように平面的に配置されている。尚、圧電層３１は、予め、その厚み方向に分極されている。複数の個別電極３２は、圧電層３１の上面の、複数の圧力室２４と重なる領域にそれぞれ形成されている。
【００４１】
複数の個別電極３２からは、対応する圧力室２４と重ならない領域まで、複数の接続端子３３がそれぞれ引き出されている。複数の接続端子３３には、ドライバＩＣ３４が実装されたフレキシブル配線基板５０（Flexible Printed Circuit：以下、ＦＰＣと称す）が接続されている。これにより、複数の個別電極３２が、ＦＰＣ５０上の配線（駆動用配線５４：図６参照）を介してドライバＩＣ３４と接続された構成となっている。また、圧電層３１の下側に位置する振動板３０は金属材料で形成されており、圧電層３１を挟んで複数の個別電極３２と対向する共通電極の役割を果たす。尚、この振動板３０はドライバＩＣ３４のグランド配線に接続されて常にグランド電位に保持される。
【００４２】
図６は、ＦＰＣ５０の平面図である。ＦＰＣ５０（配線部材）は、ポリイミドなどの合成樹脂材料によって形成された可撓性の基板５１を有する。基板５１は、圧電アクチュエータ２１に接続される第１部分５１ａと、この第１部分５１ａに連なる第２部分５１ｂとを有する。図４に示すように、基板５１の第１部分５１ａは、圧電アクチュエータ２１を覆うようにその上方に配置される。基板５１の第２部分５１ｂは、第１部分５１ａから上方へ折り曲げられて後述する制御装置７と接続される。基板５１の第２部分５１ｂの一方の面（図６の紙面手前側の面）にはドライバＩＣ３４（駆動装置）が配置されている。ドライバＩＣ３４は基板５１に形成された複数の入力配線５３を介して制御装置７と接続される。また、基板５１の第１部分５１ａの前記一方の面には、ドライバＩＣ３４に接続された複数の駆動用配線５４が形成されている。一方、基板５１の第１部分５１ａの他方の面（図６の紙面向こう側の面）には、複数の接点５５が形成されている。複数の接点５５は、基板５１に形成されたスルーホールを介して複数の駆動用配線５４とそれぞれ接続されている。また、図４、図５に示すように、複数の接点５５は、圧電アクチュエータ２１の複数の接続端子３３と、導電性材料からなるバンプ５６によって電気的に接続される。
【００４３】
ドライバＩＣ３４は制御装置７からの指令に基づいて、圧電アクチュエータ２１を駆動するための駆動信号を生成する。生成された駆動信号は、ドライバＩＣ３４からＦＰＣ５０上の複数の駆動用配線５４、及び、複数の接点５５を介して、圧電アクチュエータ２１の複数の個別電極３２にそれぞれ供給される。
【００４４】
前述した圧電アクチュエータ２１において、ドライバＩＣ３４から、ある個別電極３２に駆動信号が供給されると、この個別電極３２と共通電極としての振動板３０の間に電圧が発生する。これにより、圧電層３１の、個別電極３２と振動板３０とに挟まれた部分に厚み方向の電界が生じる。このとき、圧電層３１において電界の方向と分極の方向が一致することから、両者の間に挟まれた圧電層３１が面方向に収縮する。この圧電層３１の収縮変形に伴って、振動板３０の圧力室２４と対向する部分が圧力室２４側に凸となるように撓む（ユニモルフ変形）。このとき、圧力室２４の容積が減少することによってその内部のインクに吐出エネルギーが付与され、圧力室２４に連通するノズル２２からインクの液滴が吐出される。
【００４５】
さらに、図６に示すように、ＦＰＣ５０の基板５１には、インクジェットヘッド３内のインク流路におけるインクの流動を検出する流動検出センサ６０が設けられている。具体的には、基板５１の第１部分５１ａの先端部中央に突出部５１ｃが形成され、この突出部５１ｃの、図６における紙面向こう側の面に、流動検出センサ６０が配置されている。即ち、流動検出センサ６０は、基板５１の、複数の接点５５が配置された第１部分５１ａを挟んで、ドライバＩＣ３４と反対側の部分に設けられている。また、基板５１の第１部分５１ａには、流動検出センサ６０に接続された信号出力配線６１が形成されている。図６では、２列のノズル列にそれぞれ対応する２組の駆動用配線５４が左右に分かれて配置されているが、信号出力配線６１は前記２組の駆動用配線５４の間に配置されている。
【００４６】
尚、図６では、信号出力配線６１は駆動用配線５４とともにドライバＩＣ３４に接続されており、流動検出センサ６０から出力された検出信号が、ドライバＩＣ３４を介して制御装置７に送信される構成となっている。但し、信号出力配線６１がドライバＩＣ３４を経由する必要は特になく、信号出力配線６１が制御装置７に直接接続されてもよい。
【００４７】
図４に示すように、基板５１の第１部分５１ａは圧電アクチュエータ２１とほぼ平行に延びるとともに、第１部分５１ａの先端部に位置する突出部５１ｃは、補強フレーム２８とシール部材２９の間に差し込まれ、流路ユニット２０とサブタンク４の間のインク流路６３内に挿入されている。即ち、突出部５１ｃに設けられた流動検出センサ６０が、インク流路６３内に配置された構成となっている。また、流動検出センサ６０は、フィルタ２３よりもノズル２２に近い側（即ち、インクの流れ方向下流側）に設置されている。
【００４８】
流動検出センサ６０は、インク流路６３内のインクの流動を検出し、その流動の程度（即ち、流速の大きさ）に関する検出信号を出力する。流動検出センサ６０はインク流路６３内に配置されていることから、インク流路６３内のインクの流動を直接に検出でき、流動の検出が容易且つ確実である。尚、流動検出センサ６０の方式は特に問わない。例えば、歪みゲージや圧電センサなどを採用できる。これらの場合には、インク流路６３内に、歪みゲージや圧電センサが設けられた検出部材が設置された上で、流路内のインクの流れ（動圧）によって生じる、流路内の検出部材の変形を、歪みゲージや圧電センサによって電圧信号に変換して出力する。あるいは、流動検出センサ６０として、サーミスタを採用することができる。この場合は、インク流路６３内のインクの温度変化をサーミスタによって電圧信号に変換して出力する。
【００４９】
尚、流動検出センサ６０が、歪みゲージや圧電センサなどの、検出部材の変形を利用してインクの流動を検出する検出する方式のセンサでは、検出部材が撓みやすい構成である方が検出感度が高くなる。従って、突出部５１ｃが可撓性の基板５１の一部である場合には、この突出部５１ｃに設けられた検出部材が変形しやすくなる点で好ましい。一方、サーミスタ式のセンサである場合は、サーミスタが設けられている基板５１の突出部５１ｃが、インクの流動によって大きく変位すると、インク流路６３内の温度変化を正しく検出することができなくなる虞がある。そのため、サーミスタの場合は、突出部５１ｃの変位を抑えるために、基板５１の他の部分と比べて局部的に厚みを大きくするなど、突出部５１ｃの剛性が高められていることが好ましい。例えば、突出部５１ｃにのみ、樹脂のコーティングを施すことによって、突出部５１ｃの厚みを大きくできる。
【００５０】
後でも説明するが、圧電アクチュエータ２１によって、あるノズル２２から液滴を吐出させたときに、もし、その液滴吐出が正常であれば、マニホールド２５内のインクが消費されて上流側からインクが補給される。従って、インク流路６３内にインクの流動が生じるはずである。そこで、あるノズル２２から液滴を吐出させたときに、流動検出センサ６０によって、インク流路６３にインクの流動が検出されたときは、そのノズル２２の吐出が正常であると判定できる。一方、インクの流動がほとんど検出されなかったときには、そのノズル２２の吐出が異常であると判定できる。尚、本実施形態において「ノズル２２の吐出異常」とは、ノズル２２から全く液滴が吐出されない不吐出の状態だけでなく、ノズル２２から液滴が吐出されるものの、その吐出量が正規の量と比べて低い状態も含む。
【００５１】
次に、プリンタ１の電気的な構成について説明する。図７は、プリンタ１の電気的構成を概略的に示すブロック図である。図７に示されるプリンタ１の制御装置７は、中央処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プリンタ１の全体動作を制御するための各種プログラムやデータ等が格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵで処理されるデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むマイクロコンピュータ、プリンタ１の各構成を制御するための各種の演算回路、及び、各種のデータを記憶したフラッシュメモリなどの記憶媒体等を備える。
【００５２】
上記の制御装置７には、外部装置であるＰＣ７０、及び、ディスプレイや操作ボタン等を備えた操作パネル７１が接続されている。制御装置７は、ＰＣ７０から入力された、画像等に関するデータに基づき、インクジェットヘッド３のドライバＩＣ３４、キャリッジ駆動モータ１９、及び、搬送機構５の搬送モータ１４をそれぞれ制御し、記録用紙Ｐに画像等を記録させる。また、制御装置７は、パージ機構６のキャップ駆動モータ４２や吸引ポンプ４１を制御してインクジェットヘッド３の吸引パージを行わせる。
【００５３】
さらに、制御装置７は、流動検出センサ６０から出力された、インク流路６３内の流動に関する検出信号に基づき、ノズル２２の吐出異常の有無を検出する。即ち、本実施形態の制御装置７は、本願発明における吐出異常検出手段として機能する。
【００５４】
上記のノズル２２の吐出異常の検出について詳細に説明する。吐出異常検出のタイミングは特に限定されるものではなく、任意のタイミングで行うことができる。但し、吐出異常が生じている可能性が高いと考えられるときに行うと効果的である。例えば、インクジェットヘッド３からインクが吐出されるプリンタ１の記録動作がしばらく行われていない場合には、上記の気泡の混入やインクの乾燥が生じている可能性が高い。そこで、プリンタ１への電源投入時や、前回の記録動作から一定時間経過している場合に、吐出異常の検出を行ってもよい。あるいは、ＰＣ７０や操作パネル７１から、ユーザによって吐出異常の検出を行う指令が入力されたときに、検出を開始してもよい。
【００５５】
吐出異常の検出は、全てのノズル２２について１つずつ順番に行う。あるノズル２２の吐出異常の有無を検出する場合には、制御装置７はドライバＩＣ３４を制御し、圧電アクチュエータ２１に対して、検査対象のノズル２２を駆動するための駆動信号を出力させる。これにより、圧電アクチュエータ２１は、前記検査対象のノズル２２に連通する圧力室２４内のインクに吐出エネルギーを付与する。尚、このとき、ドライバＩＣ３４から検査対象のノズル２２を駆動する駆動信号のみを出力させ、他のノズル２２については駆動させない。
【００５６】
また、制御装置７は、検査対象となる１つのノズル２２の吐出量を一定値以上に設定する。これにより、正常に吐出されたときに、インク流路６３に所定以上のインクの流速を生じさせ、インク流路６３を流動検出センサ６０によって確実に検出できるようにする。
【００５７】
ノズル２２の吐出量は、例えば、以下のように設定することができる。
・１回の吐出動作でノズル２２から吐出される液滴体積：３０ｐｌ
・駆動周波数（ドライバＩＣ３４の駆動信号の供給周波数）：２０ｋＨｚ
・吐出時間：０．２秒
とすると、１つのノズル２２から吐出される総吐出量は、０．１２μｌとなる。
【００５８】
上記の例では、１秒間当たりの吐出量は、０．６μｌ／ｓ（＝０．６ｍｍ３／ｓ）である。また、インク流路６３の断面が直径３ｍｍとすると、断面積は７．１ｍｍ２となる。従って、インク流路６３を流れるインクの流速は、０．６／７．１＝０．０８５ｍｍ／ｓとなる。
【００５９】
流動検出センサ６０によって検出されたインクの流速が、所定値以上である場合は、制御装置７は、検査対象のノズル２２の吐出が正常であると判定する。一方、流動検出センサ６０によって検出されたインクの流速が、所定値未満である場合は、インクがほとんど消費されてないとして、制御装置７は、検査対象のノズル２２に吐出異常が生じていると判定する。
【００６０】
ところで、ドライバＩＣ３４による圧電アクチュエータ２１の駆動（駆動信号の供給）と、流動検出センサ６０の検出信号に基づくノズル２２の吐出異常判定を同時に行うと、流動検出センサ６０から出力された検出信号が、駆動信号に起因するノイズの影響を受けてしまい、誤った判定が行われる虞がある。そこで、駆動用配線５４による圧電アクチュエータ２１への駆動信号の供給と、流動検出センサ６０からの信号出力配線６１による検出信号の送信とが、同時に行われないようにすることが好ましい。そこで、圧電アクチュエータ２１への駆動信号の供給が終了した後で、ノズル２２の吐出異常判定を開始する。尚、圧電アクチュエータ２１への駆動信号の供給が終了すると、ノズル２２からの液滴の吐出も終了する。但し、液滴が吐出された後でもインク流路６３内には慣性によるインクの流動が残存しているため、液滴の吐出が終了した後でもインク流路６３内のインクの流動を検出することは十分可能である。
【００６１】
１つのノズル２２の検査が終了すると、他のノズル２２についても同様にして順番に検査を行う。そして、いくつかのノズル２２について吐出異常が生じていることが検出された場合は、これらのノズル２２の不吐出を解消する回復動作を実行する。具体的には、パージ機構６に吸引パージを実行させて、ノズル２２の吐出異常を解消する。また、制御装置７は、吐出異常が生じているノズル２２を特定できていることから、そのノズル２２のみフラッシングを行うことによって、個別に吐出異常を解消するようにしてもよい。また、吐出異常２２が生じているノズル２２の数を把握することができる。そこで、吐出異常が生じているノズル２２の数に応じて、パージ機構６の吸引パージの強さ（吸引力）を変化させてもよい。例えば、吐出異常が生じているノズル２２の数が、全ノズルの半分以下であれば、通常の吸引パージを行い、吐出異常が生じているノズル２２の数が、全ノズルの半分を超える場合は、吸引力の高い強力な吸引パージを行うようにしてもよい。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態では、インク流路６３内のインクの流動を検出する流動検出センサ６０とその信号出力配線６１が、ドライバＩＣ３４から圧電アクチュエータ２１へ駆動信号を供給するためのＦＰＣ５０に配置されている。つまり、圧電アクチュエータ２１と流動検出センサ６０とで配線部材が共通化されていることから、流動検出センサ６０の配線引き回しのために、専用の配線部材を設ける必要がない。
【００６３】
本実施形態では、流動検出センサ６０及び信号出力配線６１が形成されている配線部材が、可撓性の基板５１を有するＦＰＣ５０である。そのため、圧電アクチュエータ２１との接続位置からＦＰＣ５０をさらに引き回し、圧電アクチュエータ２１の位置とは関係なく、流動検出センサ６０を自由に配置することができる。つまり、流動検出センサ６０の配置自由度が高くなる。
【００６４】
本実施形態では、流動検出センサ６０とドライバＩＣ３４とが、同じＦＰＣ５０に設けられている。ここで、圧電アクチュエータ２１を駆動する際には、ドライバＩＣ３４において大きな発熱が生じる。そして、ドライバＩＣ３４で発生した熱が、ＦＰＣ５０の基板５１を介して流動検出センサ６０に伝わると、流動検出センサ６０の検出精度が低下する虞がある。例えば、歪みゲージや圧電センサでは、インクの流れによって変形する検出部材の温度が変化すると、インクの流速に応じた変形の程度が変化する。また、サーミスタの場合は、インク流路６３内の温度変化を正しく検出できなくなる虞がある。この点、本実施形態では、図３、図４に示すように、流動検出センサ６０は、基板５１の、圧電アクチュエータ２１と接続される複数の接点５５が配置された第１部分５１ａを挟んで、ドライバＩＣ３４とは反対側に配置されている。従って、ドライバＩＣ３４で発生した熱が、流動検出センサ６０に伝わりにくい。
【００６５】
図４に示すように、本実施形態では、流動検出センサ６０はフィルタ２３よりも下流側に設置されている。つまり、流動検出センサ６０は、フィルタ２３よりも下流側部分におけるインクの流動を検出する。フィルタ２３よりも上流側の流路においては、フィルタ２３そのものの流動抵抗や、塵、気泡等の存在により、インクの流れを精度よく検出することは難しい。例えば、インクの消費量が少ない場合にインク流路内の流動を検出できない、あるいは、逆に、インクが消費されていないのに、フィルタ２３の上流側での塵や気泡等に起因する流動を誤って検出するといった、誤検出が生じる虞がある。また、フィルタ２３で捕捉された塵や気泡等が流動検出センサ６０付着して検出不能となる虞もある。上記の観点から、流動検出センサ６０は、フィルタ２３よりも下流側に設けられていることが好ましい。
【００６６】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００６７】
１］先にも説明したが、流動検出センサ６０が設けられる配線部材が、可撓性を有するＦＰＣ５０であることから、圧電アクチュエータ２１との接続位置からＦＰＣ５０をさらに引き回して、圧電アクチュエータ２１の位置とは関係なく、流動検出センサ６０を自由に配置することができる。そこで、インクの流動を検出するのに好適な位置に、流動検出センサ６０を配置することが可能である。
【００６８】
流動検出センサ６０でインクの流動を確実に検出するという観点からは、ノズル２２に接続されるインク流路の中でも、流路断面積が小さく、流速が速い箇所に流動検出センサ６０が設けられることが好ましい。この点、図８からも分かるように、前記実施形態の、サブタンク４とインクジェットヘッド３の間の位置よりも、インク供給孔２６から２本のマニホールド２５への分岐する位置の方が、インク流路の流路断面積は小さい。そこで、図８に示すように、基板５１の突出部５１ｃが下方に折り曲げられて、この突出部５１ｃに設けられた流動検出センサ６０が、インク供給孔２６とマニホールド２５との接続位置に設置されてもよい。あるいは、さらに、突出部５１ｃがマニホールド２５内まで挿入されることによって、流動検出センサ６０がマニホールド内に設置されてもよい。
【００６９】
２］流動検出センサ６０の信号出力配線６１を、圧電アクチュエータ２１用のＦＰＣ５０を利用して制御装置７に接続するという観点からは、少なくとも信号出力配線６１がＦＰＣ５０に配置されればよい。つまり、流動検出センサ６０自体はＦＰＣ５０に配置されていなくてもよい。図９の例では、流動検出センサ６０は、補強フレーム２８に支持部材８０を介して取り付けられることによって、流動検出センサ６０はインク流路６３内に配置されている。その上で、流動検出センサ６０の出力端子６０ａがインク流路６３の外まで引き出され、この出力端子６０ａが、ＦＰＣ５０に形成された信号出力配線６１（図９では図示省略）と接続されている。
【００７０】
尚、図９のように、流動検出センサ６０がＦＰＣ５０に設けられていない場合は、ＦＰＣ５０に外力が作用したときなどに、流動検出センサ６０の出力端子６０ａとＦＰＣ５０側の信号出力配線６１との間の接続が切れる虞がある。従って、流動検出センサ６０と信号出力配線６１との間の接続信頼性という観点では、流動検出センサ６０が信号出力配線６１とともにＦＰＣ５０に設けられている、前記実施形態の構成（図４）の方が有利である。但し、前記実施形態の図４のように、流動検出センサ６０が設けられているＦＰＣ５０の一部分がインク流路６３内に挿入される構成では、その挿入部分からインクが漏れないようにシール構造を万全にする必要がある。この点、図９の形態では、ＦＰＣ５０の基板５１をインク流路６３内に挿入する必要がないため、それほど高いシール性能は要求されない。
【００７１】
３］検出信号を出力する流動検出センサ６０がインク流路内に設置されている構成には限られず、インク流路外に設置されてもよい。例えば、図１０（ａ）の形態では、インク流路８１内に、インクの動圧によって生じた応力で発光する応力発光部材８２が設けられている。一方、インク流路８１を形成する壁部８３の外側には、受光素子を有する流動検出センサ６０が設置されている。尚、インク流路８１を形成する壁部８３は透光性材料で形成されている。この形態では、インク流路８１内にインクの流動が生じたときに、応力発光部材８２が発光すると、応力発光部材８２の光が壁部８３を通って外部の流動検出センサ６０の受光素子で受光され、受光素子から検出信号が出力される。尚、応力発光部材８２についての説明は省略するが、例えば、本願と出願人が同一である特開２００９−１６２６００に詳細が開示されている。
【００７２】
また、図１０（ｂ）の形態では、インク流路８１内にインクの流動によって変形する薄板部材８４が設けられている。薄板部材８４は遮光性材料で形成されている。また、インク流路８１を形成する壁部８３の外側には、発光素子と受光素子とを備えた流動検出センサ６０が設置されている。尚、この形態においてもインク流路８１を形成する壁部８３は透光性で形成されている。この形態において、インク流路８１内にインクの流動が生じたときには、薄板部材８４が図１０（ｂ）の実線の状態から二点鎖線の状態に変形する。このとき、流動検出センサ６０の発光素子からインク流路８１内に照射された光が、薄板部材８４で反射されて、受光素子で受光されることから、インク流路８１内のインクの流動を検出できることになる。
【００７３】
４］前記実施形態では、１つのノズル２２毎に液滴を吐出させ、そのときのインク流路内の流動を流動検出センサ６０で検出することによって、複数のノズル２２の吐出異常の有無を個別に判定していた。しかし、パージ機構６による吸引パージによって、複数のノズル２２の吐出性能の回復を一度に行うような場合には、複数のノズル２２の吐出異常を個々に把握しておく必要はない。即ち、複数のノズル２２のうちの何れかに吐出異常が生じているか、それとも、複数のノズル２２の全ての吐出が正常であるかを判定できれば十分である。このような場合には、複数のノズル２２から液滴を同時に吐出させ、そのときのインク流路内のインクの流動を流動検出センサ６０で検出してもよい。
【００７４】
５］前記実施形態は、流動検出センサ６０の検出結果を、ノズル２２の吐出異常の検出に用いた例であるが、流動検出センサ６０の検出結果を、吐出異常の検出以外に用いることも可能である。
【００７５】
以下では、インクジェットヘッド３内のインクの残量検出に用いる例を示す。図１１に示すキャリッジ２は、インクジェットヘッド３と、カートリッジホルダ９０とを有する。カートリッジホルダ９０には、インクを貯留するインクカートリッジ９１（液体貯留体）が取り外し可能に装着される。カートリッジホルダ９０に装着されたインクカートリッジ９１は、接続部９２によってインクジェットヘッド３のインク供給孔２６（図３、図４参照）に接続される。
【００７６】
上記変更形態において、例えば、流動検出センサ６０が接続部９２内に設置されていると、流動検出センサ６０は、インクカートリッジ９１からインクジェットヘッド３に供給されるインクの流れを検出することになる。ここで、インクカートリッジ内９１のインクがなくなると、ノズル２２から液滴が吐出されてインクが消費されても、上流からインクが供給されなくなり、接続部９２内にインクの流動が生じなくなる。そこで、制御装置７は、流動検出センサ６０の検出信号から、インクカートリッジ９１のインクの有無を検出することが可能である。尚、この形態では、制御装置７が、本願発明における残量検出手段として機能する。
【００７７】
６〕アクチュエータ用の駆動用配線５４や流動検出センサ６０の信号出力配線６１が形成される配線部材が、可撓性基板ではなく、ほとんど撓まない剛直な基板であってもよい。また、アクチュエータを駆動するドライバＩＣ３４が配線部材に設けられていることは必ずしも必要ではない。例えば、ドライバＩＣ３４は、配線部材が接続される制御装置７に設けられていてもよい。
【００７８】
７〕上述した実施形態及び変更形態から理解されるように、流動検出センサ６０は、プリンタ１の、ノズル２２を含むインク流路の中のどの位置に設けられてもよい。例えば、インクジェットヘッド３内であれば、個別インク流路２７（図５）、マニホールド２５（図３〜図５）、あるいは、インク供給孔２６（図３、図４）の何れの箇所にも流動検出センサ６０が設けられうる。また、流動検出センサ６０がインクジェットヘッド３よりも上流側のサブタンク４やチューブ１５（図１参照）に設けられてもよい。さらには、インクカートリッジ内に設けられてもよい。即ち、図１の構成であれば、インクカートリッジ、チューブ１５、サブタンク４、及び、インクジェットヘッド３内のインク流路全体が、本願発明における「液体流路」に相当する構成である。
【００７９】
以上説明した実施形態及びその変更形態は、液滴吐出装置の一種であるインクジェットプリンタに本発明を適用した例であるが、本発明の適用対象はインクジェットプリンタには限られない。例えば、基板に、液状の導電性材料を吐出して様々な導電パターンを形成する装置など、他の分野で使用される液滴吐出装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００８０】
１  インクジェットプリンタ
３  インクジェットヘッド
２１  圧電アクチュエータ
２２  ノズル
２３  フィルタ
５０  フレキシブル配線基板
５１  基板
５４  駆動用配線
６０  流動検出センサ
６１  信号出力配線
６３  インク流路
８１  インク流路
９１  インクカートリッジ
【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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