(57)【要約】【課題】流路内の液体の温度をより正確かつ追従性良く検出する。【解決手段】液体を吐出するための吐出口を備えた液体吐出装置であって、少なくとも一部が金属からなっている、吐出口に液体を導くための流路と、上記金属の温度を非接触型のセンサーにより検出する温度検出部と、を備える構成としたことにより、従来の構成と比較して、ノイズを排除して流路内の液体温度を高い精度で且つ追従性良く検出することができる。さらに、複数の上記流路が並ぶ方向に略沿って上記センサーを移動させるセンサー移動部を備える構成とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するための吐出口を備えた液体吐出装置であって、
少なくとも一部が金属からなっている、吐出口に液体を導くための流路と、
上記金属の温度を非接触型のセンサーにより検出する温度検出部と、
を備えることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
複数の上記流路が並ぶ方向に略沿って上記センサーを移動させるセンサー移動部を備えることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
上記流路の所定箇所に設けられて、駆動電圧を印加されることにより変形して流路内の液体を吐出口から吐出させる圧電素子を備え、
上記流路は、上記圧電素子よりも吐出口側の所定部位を上記金属で構成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
複数の上記流路に亘って一続きの金属が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項５】
上記金属は、流路毎に独立して設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録式ヘッド（以下、ヘッド）を搭載したプリンターが知られている。近年、プリンターの分野では、より高速な印刷が求められている。ヘッドにおいては、インクの流路の吐出口からの単位時間当たりのインク吐出回数が増加するに連れて吐出口周辺やインクの温度が上昇する。そのため、高速印刷はこのような温度上昇の大きな要因となる。このような温度上昇は、インクの特性（粘度等）変化、吐出精度の低下、部品の劣化あるいは損傷等につながり、印刷品質の向上に対する妨げとなり得る。従って、高速印刷が望まれる状況においては、温度に応じたインク吐出制御の重要性がより増している。
【０００３】
関連技術として、ヘッドの温度不均一を解消し、圧電材料の隔壁で隔てられた複数のインク吐出チャンネル毎にインク吐出頻度が異なる場合でも、各チャンネル内のインク温度がほぼ一定となるようにチャンネルを駆動するために、ヘッドの中央部および端部に位置する各チャンネルの温度を計測するインクジェットヘッド駆動方法が知られている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２‐３３７３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記インク吐出制御を行なおうとする場合、インク温度をできるだけ正確に把握しなければ、その時点での状況（温度）に応じた最適な制御を行なうことができない。
従来は、インク温度を検出するための構成として、図７に示す構成が採用されていた。図７は、従来のヘッドの内部構成の一部断面図であって、一つの吐出口１２周辺の構成を示している。図７に示すように、ヘッド内には、吐出口１２に液体（インク）を導くための流路１０が形成されている。流路１０の壁１１は樹脂製である。流路１０内には、図示しないインクカートリッジから供給されるインクが充填される。また、流路１０の所定箇所には、圧電素子１３が設けられている。圧電素子１３は、駆動電圧が印加されることにより変形する。当該変形に伴って、流路１０内のインクの一部が吐出口１２から吐出される。ヘッドは、ヘッド基板１４を有しており、ヘッド基板１４が圧電素子１３に対して駆動電圧を与える。
【０００６】
また、壁１１の外面の所定位置とヘッド基板１４との間には、接触型の温度センサーとしてのサーミスター１５が取り付けられている。このようなサーミスター１５を用いた温度検出では、流路１０内のインクから壁１１（樹脂）を介して伝わる熱を計測するため、流路１０内のインクの温度変化を即座に捉えることが難しい（インクの温度変化に対する追従性が低い）。また、サーミスター１５自体や壁１１（樹脂）の温度がノイズとなり得るため、インク温度を正確に検出することが難しい。また、接触型の温度センサーであるため、サーミスター１５が接触している箇所の温度しか検出できず、例えば、複数の流路１０に対する計測など広域に対する計測には不向きである。
【０００７】
本発明は上記課題の少なくとも一つを解決するためになされたものであり、流路内の液体の温度をより正確かつ追従性良く検出することが可能な液体吐出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の態様の一つは、液体を吐出するための吐出口を備えた液体吐出装置であって、少なくとも一部が金属からなっている、吐出口に液体を導くための流路と、上記金属の温度を非接触型のセンサーにより検出する温度検出部と、を備える構成としてある。
【０００９】
当該構成によれば、液体の流路の少なくとも一部を熱伝導性に優れた金属とし、この金属の温度を非接触型のセンサーにて計測する。そのため、流路内の液体の温度を、高い精度で且つ追従性良く検出することができる。
【００１０】
本発明の態様の一つは、液体吐出装置は、複数の上記流路が並ぶ方向に略沿って上記センサーを移動させるセンサー移動部を備える構成としてある。本発明では、センサーは非接触型であるため、その位置を各流路に対して可変にすることが容易である。センサー移動部によりセンサーを移動させることで、一つのセンサーで複数の流路を対象として液体の温度検出を行なうことができる。
【００１１】
本発明の態様の一つは、液体吐出装置は、上記流路の所定箇所に設けられて、駆動電圧を印加されることにより変形して流路内の液体を吐出口から吐出させる圧電素子を備え、上記流路は、上記圧電素子よりも吐出口側の所定部位を上記金属で構成する。当該構成によれば、吐出口に極めて近い位置を上記金属で構成したことで、吐出直前の液体の温度を正確に検出することができる。
【００１２】
なお、上記金属は、一続きの状態で複数の流路に亘って設けられるとしてもよいし、流路毎に独立して設けられるとしてもよい。
【００１３】
本発明にかかる技術的思想は、液体吐出装置というカテゴリー以外にも、種々の形式で実現される。例えば、上述したような構成の液体吐出装置の製造方法の発明や、当該装置によって温度検出を行なう方法の発明など、把握することができる。また、本明細書において「吐出」という言葉は、「噴射」という言葉に置き換えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】プリンターの構成例を簡易的に示す図である。
【図２】ヘッドの構成の一部を簡易的に示す斜視図である。
【図３】本実施形態にかかるヘッドの内部構成の一部断面図である。
【図４】流路と温度センサーとの位置関係を流路上方の視点で例示す図である。
【図５】流路と温度センサーとの位置関係を流路上方の視点で例示す図である。
【図６】変形例にかかるヘッドの内部構成の一部断面図である。
【図７】従来のヘッドの内部構成の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態にかかるプリンター２０の構成例を簡易的に示している。プリンター２０は、液体吐出装置の一例に該当する。あるいは、後述のヘッド２９を少なくとも含むプリンター２０の構成の一部を、液体吐出装置と捉えることもできる。プリンター２０は、例えば、ＣＰＵ２１と、ＲＡＭ２２と、ＲＯＭ２３と、外部接続用のインターフェイス２４と、バス２５と、ＡＳＩＣ２６等を備える。ＣＰＵ２１がＲＯＭ２３に記憶されたプログラムデータ２３ａをＲＡＭ２２に展開してプログラムデータ２３ａに従った演算を行うことにより、プリンター２０を制御するためのファームウェアＦＷが実行される。ファームウェアＦＷは、例えばインターフェイス２４を介して接続された不図示の外部装置から入力したプリントデータに基づいて、駆動データを生成する。ＡＳＩＣ２６は、生成された駆動データに基づき、媒体送り機構２７やキャリッジモーター２８やヘッド２９に対する駆動信号を生成し、それらを駆動させる。プリンター２０はキャリッジ３０を備えており、キャリッジ３０は、例えば複数のインクカートリッジ３２を取り付け可能なカートリッジホルダー３１を備える。キャリッジ３０には、インクカートリッジ３２から供給される液体（例えば、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）等の各色インク）を多数の吐出口から吐出するヘッド２９が搭載されている。
【００１６】
図２は、ヘッド２９の構成の一部を斜視図により簡易的に例示している。図２の例では、ヘッド２９は、印刷媒体と相対する面（吐出面２９ａ）に、複数の吐出口１２（ノズル口とも呼ぶ）が所定のノズルピッチで第１方向に並んだノズル列１２Ａを、複数列（図２では８列）有している。駆動信号に基づきキャリッジモーター２８がキャリッジ３０を第１方向に直交する第２方向に略沿って往復移動させることに伴い、ヘッド２９も第２方向に略沿って往復移動する。ヘッド２９は、駆動信号に基づき、当該移動に伴って各吐出口１２からインクを吐出する。吐出されたインクは、媒体送り機構２７が駆動信号に基づき第１方向に略沿って送る印刷媒体に着弾する。なお、プリンター２０が搭載するヘッド２９は、必ずしもキャリッジ３０によって往復移動をする構成である必要はなく、印刷可能な印刷媒体の最大幅に対応した長さを有するいわゆるラインヘッドであってもよい。ヘッド２９がラインヘッドである場合は、各ノズル列１２Ａは、当該最大幅に亘って例えば第１方向へ吐出口１２を並べて構成される。また、このように各ノズル列１２Ａが当該最大幅に亘って第１方向へ向く場合は、印刷媒体は第２方向に略沿って送られる。
【００１７】
図３は、本実施形態におけるヘッド２９の内部構成の一部断面図であって、一つの吐出口１２周辺の構成を示している。図３では、その紙面に対して垂直な方向が、上記第１方向に該当する。図３（および図２）では、図７と同じ部位に対しては同じ符号を与えており、既に説明した部位に関しては説明を適宜省略する。ヘッド基板１４は、ＡＳＩＣ２６から与えられた駆動信号に基づきパルス波としての駆動電圧を圧電素子１３に印加する。
本実施形態では、従来の構成（図１）と異なり、流路１０の少なくとも一部が金属からなっている。一例として、流路１０の壁１１の一部に、一方の面が流路１０内に露出し、他方の面が流路１０外に露出した状態の金属板１８を設けている。金属板１８は、例えば、アルミ二ウムや銅等、熱伝導性に優れた所定の金属で形成されている。
【００１８】
また、上記金属の温度を検出するための非接触型のセンサー１７が設けられている。一例として、金属板１８の他方の面から空気層１６を挟んで離間した位置に、当該センサー１７が設けられている。センサー１７は、例えば赤外線センサーであり、金属板１８と相対するヘッド基板１４の面に実装されている。センサー１７は、測定対象（金属板１８）から反射する赤外線を感知することにより、測定対象の温度に応じた検出値（電圧値）をヘッド基板１４へ出力する。従って、金属板１８が直に接する流路１０内のインクの温度に応じた検出値がヘッド基板１４へ出力される。このように出力された検出値は、ヘッド基板１４を介して、プリンター２０の制御部（ＡＳＩＣ２６等）へ出力され、制御部は、この検出値が示す温度（インク温度）に応じた所定のインク吐出制御（例えば、吐出口１２から吐出する液体の量や吐出頻度を当該温度に応じて補正する制御処理など）を実行する。センサー１７およびヘッド基板１４を含む構成は、温度検出部に該当する。
【００１９】
図４は、ヘッド２９内における流路１０とセンサー１７との位置関係を流路１０上方の視点から例示している。図４では、説明に必要な最小限の構成のみ示しており、本来存在する一部構成について適宜図示を省略している。図４に示すように、各吐出口１２に一対一で対応する複数の流路１０が第１方向に沿って並んでおり、各流路１０は壁１１の一部であって同じ方向を向く箇所に金属板１８を個々に有している。また、各金属板１８から離間して相対する位置には、センサー１７が設けられている。センサー１７の大きさ（第１方向における幅）は、通常、各流路１０の大きさ（直径）よりも大きいため、図に示すように、複数の流路１０に対して一つのセンサー１７が設けられる。従って、ヘッド２９内には、第１方向に沿って並ぶ所定本数（複数本）の流路１０の単位毎に一つのセンサー１７が設けられ、各センサー１７は、対応する各流路１０に設けられた各金属板１８の温度を、一つの温度（インク温度）として検出する。
【００２０】
ただし、金属板１８は、必ずしも図４に示したように流路１０毎に独立して設けられている必要はなく、複数の流路１０に亘って設けられていてもよい。
図５は、ヘッド２９内における流路１０とセンサー１７との位置関係を図４と同様に流路１０上方の視点から例示している。図５の例では、一枚の金属板１８（一続きの金属）が、複数本の流路１０に対し第１方向と平行に取り付けられることで、各流路１０の壁面の一部を形成している。このような構成においても、センサー１７は、複数本の流路１０の単位毎に一つ設けられ、対応する流路１０に設けられた金属板１８の温度（インク温度）を検出する。なお、一枚の金属板１８を共有する流路１０の数は特に限られない。ただし、このような図５の構成を採用する場合、一枚の金属板１８が対応する複数本の流路１０と、一つのセンサー１７が対応する複数本の流路１０とを一致させることが望ましい。
【００２１】
本実施形態のように、流路１０内のインクの温度を検出するために非接触型のセンサー１７を利用する場合、非接触であるがゆえに当該センサー１７の位置を変更させやすいというメリットが考えられる。そこで、ヘッド２９は、複数の流路１０が並ぶ方向（第１方向）に略沿ってセンサー１７を移動させるセンサー移動部を備えるとしてもよい。センサー移動部の具体的構成は種々考えられる。センサー移動部の一例として、図４には、二点鎖線により第１方向に平行な案内バー４１と、キャリッジ４０と、モーター等からなりキャリッジ４０を案内バー４１に沿って移動せしめるセンサー移動機構４２とを示している。センサー移動機構４２は、例えばヘッド基板１４に実装され、ＡＳＩＣ２６等により制御される。このような構成においては、センサー１７がキャリッジ４０に搭載され、キャリッジ４０の移動とともにセンサー１７も第１方向に略沿って移動する。
【００２２】
このようにセンサー１７を移動可能とすれば、一つのセンサー１７により多数の流路１０（例えば、一つのノズル列１２Ａに対応する全ての流路１０）におけるインク温度を順次検出することができる。従って、ヘッド２９内に搭載するセンサー１７の数を大幅に低減させることができる。なお、センサー１７を移動可能とする構成を採用する場合、センサー１７とヘッド基板１４とを、移動するセンサー１７とヘッド基板１４との接続を維持できるだけの長さを持った折り曲げ可能なケーブルで接続する。むろん、上述したようなセンサー移動部は、図５に示した構成に対して適用してもよい。
【００２３】
このように本実施形態によれば、流路１０の壁１１の一部を、所定以上の熱伝導性に優れた金属板１８で形成し、流路１０内を流れるインクに直接触れる当該金属板１８の温度を非接触型のセンサー１７にて計測するようにした。そのため、従来の構成と比較して、ノイズを排除して流路１０内のインク温度を高い精度で、且つ、追従性良く検出することができる。そして、この検出結果を上述したようなインク吐出制御に利用することで、従来に増して正確なインク吐出制御が実現できる。
【００２４】
また、非接触型のセンサー１７であるため、接触型の温度センサーと比較して広い範囲を正確に計測することができ、例えば図４，５に示したように、ある程度の本数の流路１０をまとめて計測対象とする場合等に有利である。特にヘッド２９がラインヘッドタイプのように長いノズル列１２Ａを有する場合、上述したように非接触型のセンサー１７をノズル列方向（第１方向）へ移動させることで、少ない数のセンサーで多くの流路１０におけるインク温度を正確に検出することができ好適である。
さらには、センサー１７が非接触型であるため、金属板１８とセンサー１７を含むヘッド２９の組み立てにかかる労力が軽減され、製品（プリンター２０）の製造工程における作業効率の向上につながる。
【００２５】
本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば以下のような変形例も可能である。上述の実施形態における記載事項と変形例とを適宜組み合わせた内容も、本発明の開示範囲である。
【００２６】
図６は、本実施形態におけるヘッド２９の内部構成の一部断面図であって、図３とは異なる例（変形例）を示している。図６と図３とを比較した場合、金属板１８およびセンサー１７の位置が異なる。図６においては、金属板１８は、流路１０における圧電素子１３よりも吐出口１２側の位置（所定部位）に設けられている。また、金属板１８の位置に合わせるように、非接触型のセンサー１７は圧電素子１３よりも吐出面側において金属板１８と空気層を挟んで相対する位置に設けられている。適確なインク吐出制御を行なうには、インクの特性、吐出精度、部品へのダメージ度合い等に強い影響を与える吐出直前のインク温度を検出することが重要である。そこで、当該変形例のように金属板１８をより吐出口１２に近い位置に配置させる。その結果、吐出口１２から吐出される直前のインクの温度を正確に検出することができ、適確なインク吐出制御の実現に繋がる。
【００２７】
なお、本発明にかかる液体吐出装置は、インクの吐出による画像形成はもちろん、回路基板へのプリント、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造時における色材吐出、有機ＥＬディスプレー等の製造時における液体電極材料の吐出、バイオチップの製造時における生体有機物の吐出等、様々な用途に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１０…流路、１１…壁、１２…吐出口、１３…圧電素子、１４…ヘッド基板、１７…センサー、１８…金属板、２０…プリンター、２９…ヘッド、４０…キャリッジ、４１…案内バー、４２…センサー移動機構
【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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