JP2018161788A - 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接続体の接続不良を検出可能な液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供する。【解決手段】液体吐出ヘッドは、液体を吐出する液体吐出部と、液体吐出部を駆動する駆動回路２６ａを搭載した回路基板２６と、幅方向に並ぶ複数の配線３２を有し、回路基板２６を、外部に接続する配線接続体３１と、幅方向に並ぶ複数の配線３２のうち幅方向の一端側に接続される第１の温度センサ２７と、幅方向に並ぶ複数の配線３２のうち幅方向の他端側に接続される第２の温度センサ２８と、幅方向に並ぶ複数の配線３２のうち一端側と他端側を除く中央部に、前記液体吐出ヘッドを駆動する駆動回路２６ａに接続される端子が配される。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。

液体吐出装置において、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、ヘッドに供給される液体を収容する液体タンクとを備え、液体吐出ヘッドと液体タンクを通る循環路にて液体を循環させる、循環型の液体吐出装置が知られている。例えば液体吐出装置において、液体が通る循環路に複数の温度センサを設け、循環路の液体の温度を検出している。このような循環型の液体循環モジュール及び液体吐出装置において、液体吐出ヘッドに設けられた回路基板と制御基板とをフレキシブル基板などの接続体によって接続するものがある。多極で狭ピッチのフレキシブル基板用のコネクタによる接続は、接続作業の際にフレキシブル基板用とコネクタが斜めに嵌合され接続不良となる不具合が起き易い。すなわちフレキシブル基板がコネクタに対して斜めに嵌合されると端子の位置がずれて隣接端子とショートし、また本来嵌合すべき端子間がオープンするなどの不具合を生じる。その結果液体吐出ヘッド及び液体吐出装置が正常に作動しない場合があり、そのまま気づかずに通電することによって液体吐出ヘッドや液体吐出装置の制御回路に不正な電圧が印加されて電気的に破損してしまう場合がある。

特開２０１２−０８１７３１号公報

本発明が解決しようとする課題は、接続体の接続不良を検出可能な液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することである。

実施形態に係る液体吐出ヘッドは、液体を吐出する液体吐出部と、液体吐出部を駆動する駆動回路を搭載した回路基板と、幅方向に並ぶ複数の配線を有し、前記回路基板を、外部に接続する配線接続体と、前記幅方向に並ぶ複数の配線のうち幅方向の一端側に接続される第１の温度センサと、前記幅方向に並ぶ複数の配線のうち幅方向の他端側に接続される第２の温度センサと、前記幅方向に並ぶ複数の配線のうち前記一端側と前記他端側を除く中央部に、前記液体吐出ヘッドを駆動する駆動回路に接続される端子が配される。

一実施形態にかかる液体吐出装置のブロック図。 同実施形態にかかる液体吐出ヘッドの構成を示す説明図。 同液体吐出ヘッドの内部構成を示す説明図。 同液体吐出ヘッドの一部を拡大して示す斜視図。 同液体吐出ヘッドの接続状態を示す説明図。 同液体吐出装置の一部分の回路図。 同実施形態にかかる液体吐出装置の動作制御を示すフローチャート。

以下に、第１実施形態に係る液体吐出装置１の構成について、図１乃至図７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は液体吐出装置１の構成を示すブロック図であり、図２は液体吐出装置の一部を示す平面図、図３は液体吐出ヘッドの内部構造を示す平面図である。図４は液体吐出装置の一部を示す斜視図である。図５は液体吐出ヘッドの接続状態を示す説明図であり、図６は液体吐出装置の一部分の回路図である。図７は液体吐出装置の制御方法を示すフローチャートである。

図１乃至図４に示す液体吐出装置１は、液体を吐出する液体吐出ヘッド１０と、液体吐出ヘッド１０に供給される液体を収容する液体収容部であるインクタンク１１と、液体吐出ヘッド１０とインクタンク１１とを通る循環路１５においてインクを循環させる循環ポンプ１６と、ＦＰＣ３１を介して液体吐出ヘッド１０に接続された制御装置である制御基板１８と、インターフェイス部１４と、を備える。さらに液体吐出装置１は、液体吐出ヘッド１０に対向する印字位置を含む搬送経路において記録媒体を移動させる搬送装置や、液体吐出ヘッド１０のメンテナンスを行うメンテナンス装置、各種センサや調整装置が設けられている。

液体吐出ヘッド１０は、インクタンク１１に接続され、インクタンク１１との間でインクを循環させる循環型のヘッドである。液体吐出ヘッド１０は、液体として例えばインクを吐出することで、対向して配置される記録媒体に所望の画像を形成する。インクタンク１１は、インクなどの液体を収容する液体収容部であり、液体吐出ヘッド１０に連通している。インクタンク１１は例えば放熱フィンや、ヒータ、熱交換モジュールなどで構成される温調装置１１ａを備えている。温調装置１１ａはインクタンク１１内のインクを加熱又は冷却する。

液体吐出ヘッド１０は、ハウジング２１と、ノズル孔が複数形成されたノズルプレート２２と、アクチュエータ部２３と、供給管２４と、回収管２５と、駆動ＩＣ２６ａを搭載した回路基板２６と、第１の温度センサである第１サーミスタ２７と、第２の温度センサである第２サーミスタ２８と、を備える。本実施形態において、ノズル孔が複数形成されたノズルプレート２２と、アクチュエータ部２３とによって液体吐出部を構成している。

液体吐出部の一部であるノズルプレート２２は、矩形の板状に構成され、ハウジング２１に支持されている。ノズルプレート２２は、複数のノズル孔を並列して有する。

液体吐出部の一部であるアクチュエータ部２３は、ノズルプレート２２の印刷面とは反対側に対向配置され、ハウジング２１に支持される。アクチュエータ部２３の内部には、例えば、ノズルプレート２２のノズル孔に連通する複数の圧力室と、この複数の圧力室に連通する共通室とを含む所定の流路が形成されている。各圧力室に面する部位には、アクチュエータ２３ａが設けられている。アクチュエータ２３ａは、例えば圧電素子と振動板を積層したユニモルフ式の圧電振動板を備える。圧電素子は例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電セラミック材料等で構成される。圧力室に面して電極が形成され、この電極が駆動ＩＣ２６ａに電気的に接続されている。

供給管２４及び回収管２５は、金属または他の熱伝導性材料で構成されるパイプと、パイプの外面を覆うチューブ、例えばＰＴＦＥチューブと、を備える。アクチュエータ部２３と、供給管２４と回収管２５とにより、液体吐出ヘッド１０内に所定の流路が形成される。

供給管２４は、アクチュエータ部２３の共通室の上流側に連通するとともに、インクタンク１１に連通する所定の流路を形成する管状部材である。循環ポンプ１６の動作により、インクタンク１１の液体が供給管２４を通ってアクチュエータ部２３に送られる。

回収管２５は、アクチュエータ部２３の共通室の下流側に連通するとともに、インクタンク１１に連通する所定の流路を形成する管状部材である。循環ポンプ１６の動作により、共通室から回収管２５を通ってインクタンク１１に液体が送られる。回収管２５の外周面に、第２サーミスタ２８が搭載され、接合されている。第２サーミスタ２８は熱伝導性のある回収管２５を介して回収管２５を通過するインクの温度を検出する。

回路基板２６は、例えば液体吐出ヘッド１０の側面に設けられ、ハウジング２１に固定されている。回路基板２６上には駆動ＩＣ２６ａが搭載されるとともに、所定の配線パターン２６ｂが設けられている。駆動ＩＣ２６ａはアクチュエータ２３ａの電極に電気的に接続されている。

回路基板２６上の所定部位に、第１のコネクタとしてのＦＰＣ用コネクタ２９が実装されている。ＦＰＣ用コネクタ２９は制御基板１８との接続のためのＦＰＣ３１の一端の嵌合用端子部３１ａを挿入可能なスリット状の挿入口２９ａと、挿入口２９ａに挿入された嵌合用端子部３１ａを保持する保持蓋２９ｂと、を備える。挿入口２９ａには、嵌合用端子部３１ａの複数の信号線３２に接続される複数の接続端子がＸ方向に並列配置されている。Ｘ方向に一定の幅を有する挿入口２９ａの幅方向両端部には、嵌合用端子部３１ａとの位置関係を規制する規制突起２９ｃが設けられている。

ＦＰＣ用コネクタ２９は、対応するＦＰＣ３１の嵌合用端子部３１ａを固定及び接続可能に構成されている。保持蓋２９ｂは、回動動作により挿入口２９ａを開閉し、嵌合用端子部３１ａを保持あるいは保持解除することが可能に構成されている。ＦＰＣ用コネクタ２９の挿入口２９ａにＦＰＣ３１の嵌合用端子部３１ａが挿入され、保持蓋２９ｂを上から被せて押さえることで、ＦＰＣ３１の信号線３２とＦＰＣ用コネクタ２９の接続端子とが電気的に接続され、ＦＰＣ３１を介して制御基板１８と回路基板２６とが電気的及び機械的に接続される。

回路基板２６上であって、ＦＰＣ用コネクタ２９の近傍には、第１温度センサである第１サーミスタ２７が設けられている。

第１サーミスタ２７はチップ部品であり、回路基板２６上に直接面実装されている。例えば第１サーミスタ２７は、ＦＰＣ用コネクタ２９の一端部の近傍に配置され、例えば配線パターン２６ｂにより、回路基板２６上のＦＰＣ用コネクタ２９の一端側に配される接続端子に電気的に接続されている。第１サーミスタ２７は、ハウジング２１内の温度を検出する。なお、第１サーミスタ２７は第２サーミスタ２８よりも駆動ＩＣ２６ａの近くに配置されている。

第２サーミスタ２８は、流路の一部を構成する回収管２５の外面に接合されるとともに、信号ケーブル３３によって回路基板２６上のＦＰＣ用コネクタ２９の他端側に配される接続端子に電気的に接続されている。具体的には信号ケーブル３３の一端が第２サーミスタ２８に接合され、他端がサーミスタ用コネクタ３４によりＦＰＣ用コネクタ２９のＸ方向他方側の端部の接続端子に接続されている。第２サーミスタ２８は、アクチュエータ２３ａよりも下流側の流路に設けられ、アクチュエータ２３ａを通った後の液体の温度を検出する。サーミスタ用コネクタ３４は、例えば２ピンのサーミスタ専用のコネクタであり、回路基板２６上に実装されている。サーミスタ用コネクタ３４は配線パターン２６ｂを介してＦＰＣ用コネクタ２９に接続されている。

第１サーミスタは２７、第２サーミスタ２８はともに例えばＢ定数３４３５Ｋ，Ｒ２５＝１０ｋΩのＮＴＣサーミスタである。

ＦＰＣ３１は例えば可撓性を有するとともに一定の幅を有する帯状の配線板であり、その長手方向に沿って延びる配線である複数の信号線３２を有している。ＦＰＣ３１はその長手方向の両端に嵌合用端子部３１ａ，３１ｂをそれぞれ備えている。ＦＰＣ３１の複数の信号線３２は長手方向と直交する幅方向に複数本並列している。ＦＰＣ３１は例えば銅貼りポリイミドフィルム上の銅箔をパターニングし嵌合用端子部３１ａ，３１ｂを除くパターン部をフィルムでラミネートしたいわゆるフレキシブル基板である。ＦＰＣ３１の一方の嵌合用端子部３１ａは、ＦＰＣ用コネクタ２９に挿入され、電気的及び機械的に接続され、信号線３２が接続端子に接続される。嵌合用端子部３１ａはその幅方向両端縁に、規制突起２９ｃに係合して位置決めされる規制片３１ｃが設けられている。

ＦＰＣ３１の他方の嵌合用端子部３１ｂは制御基板１８上の所定箇所に搭載された第２のコネクタとしての制御側ＦＰＣ用コネクタ１８ａに接続されている。制御側ＦＰＣ用コネクタ１８ａの構造及び機能はＦＰＣ用コネクタ２９と同じである。

ＦＰＣ３１の信号線３２のうち、幅方向一端側の隣接する２本の信号線３２ａは、ＦＰＣ用コネクタ２９の接続端子及び配線パターン２６ｂを介して第１サーミスタ２７に接続される。また、信号線３２のうち幅方向他端に配される隣接する２本の信号線３２ｂは、ＦＰＣ用コネクタ２９、サーミスタ用コネクタ３４、及び信号ケーブル３３介して第２サーミスタ２８に接続される。すなわち、図６の回路図に示すように、複数の信号線３２のうち、ＦＰＣ３１の幅方向の両端の信号線３２ａ，３２ｂ、及びＦＰＣ３１の嵌合用端子部３１ａの一端と他端の端子が、それぞれ第１サーミスタ２７と第２サーミスタ２８用に割り当てられている。また、これらの両端の２本ずつの信号線３２ａ，３２ｂの間の中央部に配される複数の信号線３２のいずれかの信号線３２ｃが、それぞれ、駆動ＩＣ２６ａの電源用および信号線として割り当てられる。

図６の回路図に示すように、第１サーミスタ２７及び第２サーミスタ２８の抵抗検出に用いるＡＤ変換の基準電圧Ｖｒｅｆは、ヘッドの駆動ＩＣに与える電源とは独立させる。これによって、ＡＤ変換の基準電圧Ｖｒｅｆを低電圧でインピーダンスの高い電源とすることができる。

循環ポンプ１６は、例えば圧電ポンプで構成されている。圧電ポンプは、配線により駆動回路に接続され制御基板１８に設けられたプロセッサ３５の制御によって制御可能に構成されている。循環ポンプ１６は、フィルタ１５を介して循環路１５の液体を下流側に送る。

インターフェイス部１４は、電源１４ａ、表示装置１４ｂ、及び入力装置１４ｃを備える。インターフェイス部１４は、制御部としてのプロセッサ３５へ接続されている。インターフェイス部１４は、ユーザが入力装置１４ｃを操作することで、プロセッサ３５へ各種の動作の指示を行う。また、インターフェイス部１４は、プロセッサ３５の制御により各種の情報や画像を表示装置に表示する。

制御基板１８は、各部の動作を制御する制御部であるプロセッサ３５と、プログラムあるいは各種データ等を格納するメモリ３６と、アナログデータ（電圧値）をデジタルデータ（ビットデータ）に変換する回路であるＡＤ変換部３７と、各要素を制御し駆動する各制御回路と、各駆動回路と、を備える。図６に示すように、ＡＤ変換部３７は、アナログ入力１ＩＮ１，アナログ入力２ＩＮ２、基準電圧入力Ｖｒｅｆ、アナロググランドＡＧｎｄを備える。駆動電源１は制御回路の動作電源とＡＤ変換部３７の動作電源を兼ねている。第１サーミスタ２７及び第２サーミスタ２８の出力は基準電圧Ｖｒｅｆに向かってそれぞれ負荷抵抗ＲＬ１及び負荷抵抗ＲＬ２を介してプルアップされている。即ちアナログ入力１ＩＮ１には基準電圧入力Ｖｒｅｆを第１サーミスタ２７と負荷抵抗ＲＬ１とで分圧した電圧が入力され、アナログ入力２ＩＮ２には基準電圧入力Ｖｒｅｆを第２サーミスタ２８と負荷抵抗ＲＬ２とで分圧した電圧が入力される。ここで、負荷抵抗がＲＬ１、ＲＬ２、ＡＤ変換部３７が検出した電圧をＰ１・Ｖｒｅｆ、Ｐ２・Ｖｒｅｆ、とすれば、サーミスタの抵抗値Ｒｔｈ１、Ｒｔｈ２は、Ｒｔｈ／（Ｒｔｈ＋ＲＬ）＝Ｐより、Ｒｔｈ１＝｛Ｐ１／（１−Ｐ１）｝・ＲＬ１、Ｒｔｈ２＝｛Ｐ２／（１−Ｐ２）｝・ＲＬ２、で求められる。図６において、例えば負荷抵抗ＲＬ１＝ＲＬ２＝１０ｋΩとし、基準電圧Ｖｒｅｆ＝１．２５Ｖとする。

ＡＤ変換の基準電圧は、サーミスタ２７，２８へ与える基準電圧Ｖｒｅｆ＝１．２５Ｖと共通になっているので、ＡＤ変換の結果の数値とＡＤ変換のフルスケール値との比は基準電圧の値に関わらず前記分圧比Ｐ１、Ｐ２を表す。これに負荷抵抗の抵抗値ＲＬ１＝ＲＬ２＝１０ｋΩを掛けるとサーミスタ２７，２８の抵抗値Ｒｔｈ１、Ｒｔｈ２となる。

プロセッサ３５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含み、制御部の中枢部分に相当する。プロセッサ３５は、オペレーティングシステムやアプリケーションプログラムに従って、液体吐出装置１の各種の機能を実現するべく、液体吐出装置１の各部を制御する。

プロセッサ３５は、制御回路３８を介して液体吐出ヘッド１０の駆動ＩＣ２６ａを制御する。制御回路３８は駆動電源１を液体吐出ヘッド１０の駆動ＩＣ２６ａの電源１に与えるか否かを制御するスイッチ素子ＳＷ１と、駆動電源２を液体吐出ヘッド１０の駆動ＩＣ２６ａの電源２に与えるか否かを制御するスイッチ素子ＳＷ２と、駆動ＩＣ２６ａを制御する制御入力に制御信号を与える制御出力とを含む。制御回路３８自身は駆動電源１によって動作する。

駆動ＩＣ２６ａにはＳＷ１，ＳＷ２を介して電源１（例えば５Ｖ）と電源２（例えば１５Ｖ〜３０Ｖ）が与えられる。電源１は駆動ＩＣ２６ａの動作を制御するために使われる電源で、電源２は駆動ＩＣ２６ａからアクチュエータ２３ａに与える駆動電圧として使われる電源である。

プロセッサ３５は、各種駆動機構に接続され、各制御回路及び各駆動回路を介して液体吐出装置１の各部の動作を制御する。また、プロセッサ３５は、第１サーミスタ２７及び第２サーミスタ２８を含む各種センサに接続され、検知した情報をＡＤ変換部３７にて取り込む。

予めメモリ３６に記録された制御プログラムに基づく制御処理をプロセッサ３５が実行することによって、例えばプロセッサ３５は、液体吐出ヘッド１０や循環ポンプ１６の動作を制御することで、印字動作を制御する。このとき、プロセッサ３５は第１サーミスタ２７及び第２サーミスタ２８で検知したデータに基づき、温調装置１１ａを制御するとともに温度管理制御と駆動電源電圧の制御を行う。

メモリ３６は例えば不揮発性メモリ３６であって、制御基板１８上に実装されている。メモリ３６には、インクの循環動作、インクの供給動作、温度管理、液面管理、圧力管理、および駆動電源１及び２のヘッドに対するオン・オフ制御、駆動電源２の電圧制御などの制御に必要な情報として、各種制御プログラムや動作条件が記憶されている。

液体吐出装置１において、ノズル２２ａ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として、プロセッサ３５は、印刷開始を指示する入力を検出すると、各種プログラムに応じて、液体吐出ヘッド１０や搬送装置の動作を制御し、液滴噴射動作を行わせる。

プロセッサ３５は、制御基板１８の初期化に際して、液体吐出ヘッド１０に駆動電圧を与えるのに先立って、第１サーミスタ２７と第２サーミスタ２８を監視することによって、嵌合用端子部３１ａとＦＰＣ用コネクタ２９との接続、および嵌合用端子部３１ｂと制御側ＦＰＣ用コネクタ１８ａとの接続の異常の有無を検出する。

以下プロセッサ３５の制御について、図６の回路図及び図７のフローチャートを参照して説明する。

制御基板１８の初期状態で制御回路のスイッチ素子ＳＷ１とＳＷ２はオフであり、また初期状態では制御出力も与えられていない。従って初期状態は液体吐出ヘッド１０に対して電源１、電源２、制御入力のすべてが与えられない状態から始まる。

プロセッサ３５は、制御基板１８の初期化に際して、例えばＡｃｔ１として、液体吐出ヘッド１０への電源１、電源２の供給に先だって、２つのサーミスタ２７，２８の抵抗値Ｒｔｈ１，Ｒｔｈ２を検出する。

ここで、例えば
ＩＮ１の検出電圧＝Ｐ１・Ｖｒｅｆ、
ＩＮ２の検出電圧＝Ｐ２・Ｖｒｅｆ、
Ｐ１，Ｐ２は分圧比、とすると、
Ｒｔｈ１＝（Ｐ１／（１−Ｐ１））・ＲＬ１、Ｒｔｈ２＝（Ｐ２／（１−Ｐ２））・ＲＬ２
であり、これらの式により分圧比Ｐ１，Ｐ２から抵抗値Ｒｔｈ１，Ｒｔｈ２を求める。

ＡＣＴ２において、プロセッサ３５は抵抗値Ｒｔｈ１，Ｒｔｈ２が正常範囲内であるか否かを判定する。正常範囲は例えば液体吐出ヘッド１０の接続状態が正常であるとされる基準で設定され、これを超える場合に接続の異常があると考えられる値である。正常範囲は例えばＲが１ｋΩ以上１００ｋΩ以下の範囲である。すなわち、プロセッサ３５は、Ｒ＞１００ｋΩまたはＲ＜１ｋΩのとき、ユーザに対し、特にＦＰＣ３１の嵌合異常が疑わしいことを知らせる。嵌合用端子部３１ａとＦＰＣ用コネクタ２９との嵌合、及び嵌合用端子部３１ｂとＦＰＣ用コネクタ１８ａとの嵌合は、手作業で行われる。例えば図５の（ｂ）のように嵌合用端子部３１ａとＦＰＣ用コネクタ２９との嵌合が傾いた状態となっている場合、又は嵌合用端子部３１ｂとＦＰＣ用コネクタ１８ａとの嵌合が傾いた状態となっている場合、両端のサーミスタ端子の接続状態のうち少なくとも何れかがオープンまたはショート状態となり、接続異常として検出される。図５の（ｂ）のように嵌合が傾いた状態では、さらにＦＰＣ３１の端子部がＦＰＣ用コネクタ２９に対してＸ方向に偏って嵌合されてしまう場合がある。そのような場合、例えば信号線３２ｂは正常で３２ａにオープン又はショートが生じるか、あるいは逆に信号線３２ａは正常で３２ｂにオープン又はショートが生じるといったことが起きる。そのような場合でも確実に嵌合異常を検出するには信号線３２ａと信号線３２ｂによって接続されている２つのサーミスタ２７，２８の抵抗値Ｒｔｈ１，Ｒｔｈ２の両方をチェックすることが望ましい。
図５の（ａ）のように嵌合状態が正常であれば接続異常は検出されない。

プロセッサ３５は、Ａｃｔ２において、正常範囲外である場合に（Ａｃｔ２のＮｏ）、Ａｃｔ３として、接続エラー表示を行う。

一方、プロセッサ３５は正常範囲内であると判定した場合（Ａｃｔ２のＹｅｓ）には、Ａｃｔ４としてスイッチＳＷ１とＳＷ２を順次オンして駆動電源１，２を順次駆動ＩＣ２６ａに与え、次いで制御出力から制御信号を出力して駆動回路を初期設定し（Ａｃｔ５）、印字待機する（Ａｃｔ６）。

さらにプロセッサ３５は、Ａｃｔ７として、２つのサーミスタ２７，２８の抵抗値Ｒｔｈ１，Ｒｔｈ２を検出し、所定の演算処理を行い、温度Ｔ１，Ｔ２を算出する。（Ａｃｔ８）。

ここで、例温度Ｔ（℃）は、

で与えられる。
第１サーミスタ２７、第２サーミスタ２８の各抵抗値Ｒｔｈ１、Ｒｔｈ２から温度Ｔ１、Ｔ２を求めるには逐次上記対数関数の計算を行っても良いが、事前にＲｔｈ１、Ｒｔｈ２とＴ１、Ｔ２の関係をテーブルにしてメモリ３６に保存しておき検出されたＲｔｈ１、Ｒｔｈ２に応じてこのテーブルを参照しても良い。Ｒｔｈ１、Ｒｔｈ２とＴ１、Ｔ２の関係のテーブルとする代わりに分圧比Ｐ１、Ｐ２と温度Ｔ１、Ｔ２関係を直接テーブルとすることもできる。

ＡＣＴ１，及びＡｃｔ７において、プロセッサ３５は、基準電圧Ｖｒｅｆを負荷抵抗ＲＬ１，ＲＬ２とサーミスタ２７，２８の抵抗値Ｒｔｈ１、Ｒｔｈ２とで分圧された電圧をＡＤ変換部３７によって取得し、ＡＤ変換の結果の数値とＡＤ変換のフルスケール値との比から前述したようにしてサーミスタ２７，２８の抵抗値を求める。サーミスタ２７，２８の抵抗値が求まれば、上記式によってサーミスタ２７，２８の温度Ｔ１、Ｔ２を求めることができる。

なお、ＡＤ変換の基準電圧Ｖｒｅｆと駆動ＩＣ２６ａの電源は独立している。このため、サーミスタ２７，２８による温度の検出は、駆動ＩＣ２６ａに電源を与えない状態でも行うことができる。

ＡＣＴ９として、プロセッサ３５は、２つのサーミスタ２７，２８の検出した温度Ｔ１、Ｔ２がそれぞれの許容範囲内（基準内）にあるかどうかを調べる。

例えば液体の温度を表す第２サーミスタの許容範囲は２５℃〜５０℃である。温度下限の２５℃は吐出可能な液体の粘度の上限に、温度上限の５０℃は吐出可能な液体の粘度の下限に由来する。ハウジング２１内の温度を表す第１サーミスタの許容範囲は後に説明する停止基準値である。２つのサーミスタ２７，２８の検出した温度のいずれかが、各々の許容範囲を超えたとき、印字を行わず、許容範囲に入るまで待つ。その間、Ａｃｔ１０で、２つのサーミスタ２７，２８の検出した温度が許容範囲外であることを表示する。液体の温度が許容範囲に対して高いのか、許容範囲に対して低いのか、又はハウジング２１内のヘッド温度が許容範囲に対して高いのかを、例えばインターフェイス部１４の表示装置１４ｂに表示することにより、報知する（報知処理）。

ここで、第１サーミスタの許容範囲である停止基準値について説明する。液体吐出ヘッド１０の筐体内温度は印字中の駆動ＩＣ２６ａの発熱によって上昇するため、第１サーミスタ２７で検出される液体吐出ヘッド１０の筐体内温度あるいは出力が第３の基準値である所定の停止基準値を超える場合には、駆動ＩＣ２６ａが高温であるとして、第４の基準値である所定の回復基準値を下回るまで印字処理を休止するように制御する。

ここで、一般的に、アクチュエータ２３ａ及び駆動回路の発熱量は駆動の回数に比例し、アクチュエータ２３ａの発熱はインクに伝わる。したがって駆動の頻度が高ければアクチュエータ２３ａもインクも駆動回路も温度が上昇する。一方、インク循環式のヘッドではインクの温度はアクチュエータ２３ａの駆動回数とは無関係にインク循環路１５のヘッドの外部となる部分で加温または冷却される。例えば、液体吐出ヘッド１０の外部にあるインクタンク１１を温調装置１１ａにより積極的に加温又は冷却する場合もあるし、積極的に温調しなかったとしてもインク循環経路内にあるインクタンクの内容量が大きければ室温よりも温度が上がったインクは室温に向かって冷却される。インクの熱容量は大きいためインクが冷却又は加温されるとアクチュエータ２３ａはインクによって冷却又は加温され、インクの温度に従って変動する。一方で、駆動回路はインクに直接接していないのでインクの温度の影響を受けにくく、駆動の回数に比例して温度が上昇する。その結果、インクの温度と駆動回路の温度に乖離が生じることになる。本実施形態においては、そのような場合でも駆動回路の温度が超えていないかどうかを正しく判断するために、第１サーミスタ２７の温度を利用することとした。

例えば停止基準値は、それ以上印字を続けると駆動ＩＣが破損するなどの不具合が生じる可能性がある値とする。ここでは、一例として、停止基準値を７５℃、回復基準値を７０℃とする。すなわち、第１サーミスタ２７で検出され算出された温度が７５℃を超えたとき、あるいは抵抗値がＲ＜１．９ｋΩのときには、７０℃以下に下がる、あるいは抵抗値がＲ＞２．２ｋΩとなるまで、印字を休止するように制御する。このときプロセッサ３５は、次に印字すべき印字内容を検出し、次の印字内容が軽微であるかどうかを判断し、印字処理が軽微であって駆動ＩＣへの負荷が少なく発熱が少ない所定の継続条件を満たす場合に限り、印字を継続することを許容してもよい。

一方、ＡＣＴ９において、２つのサーミスタ２７，２８の温度Ｔ１，Ｔ２がいずれも各々の許容範囲内にあるとき（ＡＣＴ９のＹｅｓ）、プロセッサ３５は印字開始指令を検出するか否かを判定し（Ａｃｔ１１）、印字開始指令を検出した場合には、温度Ｔ２に応じて、駆動電源２の電圧を設定し（Ａｃｔ１２）、印字処理を行う（Ａｃｔ１３）。ここでプロセッサ３５は、駆動電源２の電圧の大きさを、第２サーミスタ２８が検出する液体の温度Ｔ２に応じて変化させる。すなわち、第２サーミスタ２８が検出する液体の温度Ｔ２が低い場合は粘度が高くアクチュエータ２３ａの効率が低いため駆動電源２の電圧を上げてアクチュエータ２３ａに与える駆動電圧を高く制御し、逆に液体の温度Ｔ２が高い場合は粘度が低くアクチュエータ２３ａの効率が高いため駆動電源２の電圧を下げてアクチュエータ２３ａに与える駆動電圧を低く制御する。すなわち、温度Ｔ２の許容範囲内の変化に対して液体の粘度に応じた適正な駆動電圧を駆動ＩＣ２６ａに与えて、ヘッド１０の吐出特性を安定化する。温度Ｔ２と駆動電源２の電圧との関係は予め決めたテーブルをメモリ３６に設定しておき、プロセッサ３５が温度Ｔ２に応じて参照する。

印字処理として、具体的には、プロセッサは、アクチュエータ部２３のアクチュエータ２３ａを駆動することで、液体吐出ヘッド１０から液体を吐出させる。図示しない搬送装置によって記録媒体を印字位置に配置させた状態で液体を吐出させることで、記録媒体に画像が形成される。循環ポンプ１６はＡｃｔ６で印字待機状態となって以降、常時作動させる。すなわちインクは常時循環させておく。Ａｃｔ９で温度Ｔ２が許容範囲を逸脱した場合であってもＡｃｔ１０を含むループで待機する間、インクが循環することによって温度Ｔ２が許容範囲に戻ってくることを期待できる。
本実施形態にかかる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置によれば、以下の効果が得られる。すなわち、温度センサとして２つのサーミスタ２７、２８を２つ設け、ハウジング内の温度と、アクチュエータ２３ａまたはアクチュエータ２３ａの下流側の流路の温度を検出することとした。このため、循環型の液体吐出ヘッドにおいて液体を加熱または冷却することで液体の温度変化がある場合にも、駆動ＩＣの正確な温度を検出できる。したがって、駆動ＩＣの過熱を防ぐことができるとともに、液体温度を適性に保つことが可能となる。

また、２つのサーミスタの信号線のＦＰＣ３１上の端子割り当てをＦＰＣ３１の両端とすることにより、ＦＰＣ３１の嵌合ずれや斜め挿入をコストアップなく検出することができる。すなわち、コネクタがずれ、あるいは斜めに挿入される等の理由で一方のみが接続不良である場合にも、離間した両端の端子で接続されたサーミスタ２７，２８の抵抗値が異常となることから、接続不良を正確に検出できる。なお、一般的にサーミスタの検出にはＡＤ変換器を用いるが、本実施形態においてはこのＡＤ変換をＦＰＣコネクタ接続時の斜め差し検出に兼用できる。したがって、デジタルポートではなく、アナログ値を取得可能なＡＤ変換を利用することによって、端子間のオープンやショートの状態が中途半端であっても確実に検出することが可能となる。

また、上記実施形態にかかる液体吐出ヘッド及び液体吐出装置は、一定の第１基準範囲から外れる場合に電源投入を回避するとともに、一定の第２基準範囲を超える場合に接続不良を報知して駆動ＩＣを保護することで、液体吐出ヘッド１０の故障を回避できる。

さらに、図６に示すように、サーミスタ２７，２８の抵抗検出に用いるＡＤ変換の基準電源は、ヘッド１０の駆動ＩＣ２６ａに与える電源とは独立させることとした。すなわち、サーミスタ２７，２８の検出経路には駆動ＩＣ２６ａの動作電流を流さず、グランドとＩＣとを共通にせず、区別した。このため動作電流の影響を受けないため、低電圧でインピーダンスの高い電源とすることができる。また、駆動ＩＣに電源を与える前に斜め差し検出を行うことができるようにしておくことによって、仮に斜め差しがあったとしてもコントローラは電源投入に先立ってこれを検出し、電源投入を禁止することが可能である。その結果、不用意な斜め差しに対しても、壊れにくい液体吐出ヘッド１０を提供できる。

なお、駆動ＩＣの過熱による破壊を防ぐためには、駆動ＩＣの温度を直接測定する方法も考えられるが、その場合、駆動ＩＣが複数あるとそれと同数の温度センサが必要となる。また、駆動ＩＣへの取付け構造が複雑となる。これに比べ、上記実施形態ではサーミスタをチップ部品として回路基板上に実装したことで、安価なチップ部品を少ない工数で実装でき、安価に駆動ＩＣの保護を行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば温度センサの取付け位置は、上記に限られるものではない。例えば一方の温度センサが回路基板上で駆動ＩＣの発熱を検出できる位置であることが好ましく、他方の温度センサはアクチュエータまたはアクチュエータの下流側の流路であって、液体の温度検出が可能な位置に配置されることが好ましい。例えば第２サーミスタ２８は回収側の流路に代えて、アクチュエータ部２３に当接するように設けてもよい。

また、例えば基準温度範囲は各種条件に応じて適宜変更可能である。

回路基板２６と制御基板１８を接続する配線接続体は、上述したＦＰＣ３１に限られるものではない。例えば複数のリボン状の銅箔配線の長手方向両端の接続用端子部を除く部分をフィルムでラミネートしたカード電線（ＦＦＣ）等、他の配線接続体を用いることが可能である。この場合にあっても、幅方向に離れた両側の端子をそれぞれ第１及び第２の温度センサに割り当てて接続することで、両センサの検出値から接続異常を検出できる。

また、吐出する液体はインクに限られるものではなく、インク以外の液体を吐出することもできる。インク以外を吐出する液体吐出装置としては、例えばプリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出する装置等であっても良い。

液体吐出ヘッド１０は、上記の他、例えば静電気で振動板を変形してインク滴を吐出する構造、あるいはヒータ等の熱エネルギーを利用してノズルからインク滴を吐出する構造等でもよい。

また、上記実施形態においては液体吐出装置はインクジェット記録装置に用いられる例を示したが、これに限られるものではなく、例えば３Ｄプリンタ、産業用の製造機械、医療用途にも用いることが可能であり、小型軽量化及び低コスト化が可能である。

この発明の実施形態を説明したが、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。この新規な実施形態は、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、変更を行うことが出来る。この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。

１…液体吐出装置、１０…液体吐出ヘッド、１１…インクタンク、１４…インターフェイス部、１４ａ…電源、１４ｂ…表示装置、１４ｃ…入力装置、１５…循環路（流路）、１６…循環ポンプ、１８…制御基板（制御装置）、１８ａ…制御側ＦＰＣ用コネクタ、２１…ハウジング、２２…ノズルプレート、２２ａ…ノズル、２３…アクチュエータ部、２３ａ…アクチュエータ、２４…供給管、２５…回収管、２６…回路基板、２６ｂ…配線パターン、２７…第１サーミスタ、２８…第２サーミスタ、２９…ＦＰＣ用コネクタ、２９ａ…挿入口、２９ｂ…保持蓋、２９ｃ…規制突起、３１…ＦＰＣ、３１ａ…嵌合用端子部、３１ｂ…嵌合用端子部、３１ｃ…規制片、３２…信号線、３２ａ…信号線、３２ｂ…信号線、３３…信号ケーブル、３５…プロセッサ（制御部）、３６…メモリ、３７…ＡＤ変換部。

Claims (5)

1. 液体を吐出する液体吐出部と、
   液体吐出部を駆動する駆動回路を搭載した回路基板と、
   幅方向に並ぶ複数の配線を有し、前記回路基板を、外部に接続する配線接続体と、
   前記幅方向に並ぶ複数の配線のうち幅方向の一端側に接続される第１の温度センサと、
   前記幅方向に並ぶ複数の配線のうち幅方向の他端側に接続される第２の温度センサと、を備え、
   前記幅方向に並ぶ複数の配線のうち前記一端側と前記他端側を除く中央部に、前記液体吐出ヘッドを駆動する駆動回路に接続される端子が配される、液体吐出ヘッド。
2. 前記配線接続体と前記回路基板との接続部に第１のコネクタを有する請求項１記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサは、前記液体吐出ヘッドを駆動する駆動回路の電源から独立している、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドの動作を制御する制御部を備える制御装置と、
   前記配線接続体と前記制御装置とを接続する第２のコネクタと、を備える液体吐出装置。
5. 前記制御部は、前記液体吐出ヘッドに電源を供給する前に、前記複数の前記温度センサの少なくとも一方により検出した検出値が、所定の許容範囲外である場合に、前記液体吐出ヘッドに電源を供給せず、前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサの検出した検出値が、前記許容範囲内である場合に、前記液体吐出ヘッドを駆動して印字処理を行う、請求項４記載の液体吐出装置。