JP2021084326A - 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化に起因する液体の吐出速度のバラツキを高精度に抑制することを課題とする。【解決手段】液体を吐出するノズルと、前記ノズルに通じる圧力室と、前記圧力室へ供給される液体が通る供給路１２と、前記圧力室から排出される液体が通る排出路４３とを備えた液体吐出ヘッドであって、前記供給路内の液体の温度を検知する供給路温度センサ１０７と、前記排出路内の液体の温度を検知する排出路温度センサ１０８とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット及び液体を吐出する装置に関するものである。

従来、液体を吐出する装置に設けられる液体吐出ヘッドとしては、液体を吐出するノズルと、前記ノズルに通じる圧力室と、前記圧力室へ供給される液体が通る供給路と、前記圧力室から排出される液体が通る排出路とを備えたものが知られている。

例えば、特許文献１には、上流側インクタンクから圧力室へインクを供給し、圧力室内のインクを下流側インクタンクに排出し、下流側インクタンクから上流側インクタンクへインクを戻すためのインク流路を備え、上流側インクタンク、下流側インクタンク、圧力室およびインク流路を密閉した状態でインクを循環させるインクジェットヘッドが開示されている。このインクジェットヘッドは、圧電素子に吐出波形信号を入力することで圧力室を拡縮させ、ノズルからインクを吐出する。このインクジェットヘッドには、上流側インクタンクから圧力室へ供給されるインクの温度を検知する温度センサが設けられ、その温度検知結果に基づいて吐出波形信号のパルス幅を変更し、インクの吐出速度を変更する。

ノズルから吐出される液体の吐出速度は、圧力室内における吐出直前の液体の温度に依存するところ、液体の温度は経時的に変動するため、液体の吐出速度にはバラツキが生じる。従来の液体吐出ヘッドでは、このような温度変化に起因する液体の吐出速度のバラツキを高精度に抑制することが困難であった。

上記課題を解決するために、本発明は、液体を吐出するノズルと、前記ノズルに通じる圧力室と、前記圧力室へ供給される液体が通る供給路と、前記圧力室から排出される液体が通る排出路とを備えた液体吐出ヘッドであって、前記供給路内の液体の温度を検知する供給路温度センサと、前記排出路内の液体の温度を検知する排出路温度センサとを備えることを特徴とする。

以上、本発明によれば、圧力室内の液体の温度を高精度に推定でき、温度変化に起因する液体の吐出速度のバラツキを高精度に抑制することが可能となる。

図２のＡ−Ａ’断面に沿った断面図の一例を示したもの。 実施形態１に係る液体吐出ヘッドをノズル配列方向と直交する方向に沿って切断した断面図。 液体吐出ヘッドをノズル配列方向に沿って切断した断面図。 液体吐出ヘッドの液室平面方向に沿って切断した断面図。 実施形態１に係るインク循環システムに関するブロック図。 （ａ）は、圧電素子の駆動量に応じた発熱量が少ない状態における圧力室内のインク温度分布を模式的に示すグラフ。（ｂ）は、圧電素子の駆動量に応じた発熱量が多い状態における圧力室内のインク温度分布を模式的に示すグラフ。 供給路温度センサ及び排出路温度センサの検知結果から、圧力室内における吐出直前のインクの温度を推定するための関係性を得るための測定システムを模式的に示した説明図。 実施形態２に係る液体吐出ヘッドの外観斜視説明図。 液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図。 液体吐出ヘッドのノズル配列方向と平行な方向の一部断面説明図。 液体吐出ヘッドのノズル板の平面説明図。 液体吐出ヘッドの流路部材を構成する各部材の平面説明図。 液体吐出ヘッドの共通液室部材を構成する各部材の平面説明図。 実施形態２に係る液体循環システムの一例を示すブロック図。 図９のＡ−Ａ’断面に沿った断面図。 図９のＢ−Ｂ’断面に沿った断面図。 液体を吐出する装置の一例の要部平面説明図。 液体を吐出する装置の要部側面説明図。 実施形態２に係る液体吐出ユニットの他例の要部平面説明図。 実施形態１における液体吐出ヘッドの変形例を示す断面説明図。

［実施形態１］
以下、本発明の一実施形態について説明する。
図２は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド４３４をノズル配列方向と直交する方向に沿って切断した断面図である。
図３は、液体吐出ヘッド４３４をノズル配列方向に沿って切断した断面図である。
図４は、液体吐出ヘッド４３４の液室平面方向に沿って切断した断面図である。

本実施形態に係る液体吐出ヘッド４３４は、インク供給口１１（図４参照）と、共通液室１２となる彫り込みを形成したフレーム１と、流体抵抗部２１とを備えている。さらに、圧力室２２となる彫り込みとノズル３１に連通する連通管部２３とを形成した流路板２と、ノズル３１を形成するノズル板３と、島状凸部６１、ダイヤフラム部６２及びインク流入口６３を有する振動板６とを備えている。さらに、振動板６に接着層７を介して接合された圧力発生素子である積層型の圧電素子５と、圧電素子５を固定しているベース４とを備えている。

ベース４はチタン酸バリウム系セラミックからなり、圧電素子５を２列配置して接合している。圧電素子５は、厚さ１０［μｍ］〜５０［μｍ］／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層と、厚さ数［μｍ／１層］の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層とを交互に積層している。内部電極層は両端で外部電極に接続する。圧電素子５はハーフカットのダイシング加工により櫛歯状に分割され、１つ毎に駆動部５６と支持部５７（非駆動部）として使用する。外部電極の外側はハーフカットのダイシング加工で分割されるように、切り欠き等の加工により長さを制限しており、これらは複数の個別電極５４となる。他方はダイシング加工では分割されずに導通しており共通電極５５となる。

駆動部５６の個別電極５４にはＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）８が半田接合されている。また、共通電極５５は圧電素子５の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣ８のＧｎｄ電極に接合している。ＦＰＣ８にはヘッド制御部であるヘッドドライバ１０９が実装されており、これにより駆動部５６への駆動電圧印加を制御している。

振動板６は、薄膜のダイヤフラム部６２と、これの中央部に形成した駆動部５６となる圧電素子５と接合する島状凸部６１と、フレーム１に接合する梁を含む厚膜部と、インク流入口６３となる開口を電鋳工法によるＮｉメッキ膜を２層重ねて形成している。ダイヤフラム部６２の厚さは３［μｍ］、幅は３５［μｍ］（片側）である。この振動板６の島状凸部６１と圧電素子５の可動部（駆動部）５６、振動板６とフレーム１の結合は、ギャップ材を含んだ接着層７をパターニングして接着している。

流路板２は、シリコン単結晶基板を用いて、流体抵抗部２１、圧力室２２となる彫り込み、およびノズル３１に対する位置に連通管部２３となる貫通口をエッチング工法でパターニングして形成している。エッチングで残された部分が圧力室２２の隔壁２４となる。また、この液体吐出ヘッド４３４ではエッチング幅を狭くする部分を設けて、これを流体抵抗部２１とした。

ノズル板３は金属材料、例えば電鋳工法によるＮｉメッキ膜等で形成したもので、インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル３１を多数形成している。このノズル３１の内部形状（内側形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。）に形成している。また、このノズル３１の径はインク滴出口側の直径で約２０［μｍ］〜３５［μｍ］である。また各列のノズルピッチは１５０［ｄｐｉ］とした。

このノズル板３のインク吐出面（ノズル表面側）は、撥水性の表面処理を施した撥水処理層３２を設けている。例えば、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理層３２を設けている。これにより、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。インク供給口１１と共通液室１２となる彫り込みを形成するフレーム１は樹脂成形で作製している。

このように構成した液体吐出ヘッド４３４においては、記録信号に応じて駆動部５６に駆動パルスで構成される駆動波形（１０［Ｖ］〜５０［Ｖ］のパルス電圧）を印加する。これによって、駆動部５６に積層方向の変位が生起し、振動板６を介して圧力室２２が加圧されて圧力が上昇し、ノズル３１からインク滴が吐出される。その後、インク滴吐出の終了に伴い、圧力室２２内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動電圧（駆動パルス）の放電過程によって圧力室２２内に負圧が発生してインク充填工程へ移行する。このとき、ヘッドタンクから供給されたインクは共通液室１２に流入し、共通液室１２からインク流入口６３を経て流体抵抗部２１を通り、圧力室２２内に充填される。

流体抵抗部２１は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果がある反面、表面張力による最充填（リフィル）に対して抵抗になる。流体抵抗部２１を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。

次に、本実施形態に係る液体吐出ヘッド４３４を用いたインク循環システムの一例を、図５を用いて説明する。
図５は、本実施形態に係るインク循環システムに関するブロック図である。
図５に示すように、インク循環システムは、メインタンク４１０、液体吐出ヘッド４３４、液体収容部であるヘッドタンク４３５、供給側ポンプ４３８ａ、循環側ポンプ４３８ｂ、送液ポンプ４３８ｃ、供給側圧力センサ４３９ａ及び循環側圧力センサ４３９ｂなどで構成されている。供給側圧力センサ４３９ａは、供給側ポンプ４３８ａと液体吐出ヘッド４３４との間であって、液体吐出ヘッド４３４の後述する供給ポート７１（図１参照）に繋がった供給流路側に接続されている。循環側圧力センサ４３９ｂは、液体吐出ヘッド４３４と循環側ポンプ４３８ｂとの間であって、液体吐出ヘッド４３４の後述する循環ポート７２（図１参照）に繋がった循環流路側に接続されている。そして、供給側圧力センサ４３９ａで正圧、循環側圧力センサ４３９ｂで負圧が検知されるように、供給側ポンプ４３８ａ及び循環側ポンプ４３８ｂでインクを流す。これにより、ヘッドタンク４３５から供給ポート７１を通って液体吐出ヘッド４３４内に流入し、循環ポート７２から排出されてヘッドタンク４３５に戻るように、インクが循環する。

また、供給側圧力センサ４３９ａが一定正圧、循環側圧力センサ４３９ｂが一定負圧となるように、供給側ポンプ４３８ａ及び循環側ポンプ４３８ｂを常に制御し続ける。これにより、液体吐出ヘッド４３４内を通ってインクを循環させつつ、メニスカスの負圧を一定に保つことができる。また、液体吐出ヘッド４３４のノズルから液滴を吐出すると、ヘッドタンク４３５内のインク量が減少していくため、適宜メインタンク４１０から送液ポンプ４３８ｃを用いて、メインタンク４１０からヘッドタンク４３５にインクを補充することが望ましい。メインタンク４１０からヘッドタンク４３５へのインク補充のタイミングは、ヘッドタンク４３５内のインクの液面高さが所定高さよりも下がったらインク補充を行うなど、ヘッドタンク４３５内に設けた液面センサなどの検知結果によって制御することができる。

次に、本実施形態に係る液体吐出ヘッド４３４の構成について説明する。
図１は、図２のＡ−Ａ’断面に沿った断面図の一例を示したものである。
フレーム１の供給ポート７１から共通液室１２につながっており、供給ポート７１は共通液室１２のノズル配列方向中央に配置されている。共通液室１２から、図２を用いて説明した前記循環流路を経由して、流路板２内の循環液室４３へと連通し、循環ポート７２へとつながる。また、図１に示すように、２つの循環ポート７２は、共通液室１２のノズル配列方向外側の両側に配置されている。前述した位置に供給ポート７１と２つの循環ポート７２とを設けることで、循環ポート７２の位置は同じで、供給ポート７１を共通液室１２のノズル配列方向端部側に設ける場合よりも、液体吐出ヘッド４３４のノズル配列方向の幅を小さくできる。よって、その分、ノズル配列方向で液体吐出ヘッド４３４が大型化するのを抑制しつつ、循環流路を構成することができる。また、供給ポート７１をノズル配列方向で共通液室１２の中央に配置することにより、供給ポート７１から各循環ポート７２までの液体の流路の長さを、どの圧力室２２でも同じにすることができる。このように前記流路の長さを同じにすることで、共通液室１２で発生する圧力損失と、循環液室４３で発生する圧力損失との和を、どの圧力室２２を通る経路でも同じにすることができる。そして、前記圧力損失の和が同一となることで、圧力損失による特性差をなくすことができるようになる。

次に、ノズルから吐出されるインクの吐出速度のバラツキについて説明する。
ノズルから吐出されるインクの吐出速度は、圧力室内における吐出直前のインクの粘度の影響が大きく、またインクの粘度はインクの温度に対して高い相関関係があることが分かっている。圧力室内における吐出直前のインクの温度は、圧電素子５の駆動やＩＣによる発熱などによって経時的に変動する。そのため、インクの吐出速度を高精度に制御するには、圧力室内における吐出直前のインクの温度を高い精度で把握する必要がある。

液体吐出ヘッド内のインクの温度は、公知の温度センサによって高い精度で検知することが可能である。しかしながら、液体吐出ヘッドの圧力室２２は、例えば数十ミクロンという非常に狭い空間であり、そのような狭い圧力室２２に対して温度センサを設置することは非常に困難である。加えて、圧力室２２は、上述したとおり、圧電素子５の駆動により振動板６を介して圧力室２２の容積を変化させて圧力室２２内の圧力を上昇させ、これにより圧力室２２に連通するノズル３１からインクを吐出させる。このように動作する圧力室２２に温度センサを設けると、振動板６の挙動や流体抵抗などに影響が生じて、インクの吐出動作を阻害するおそれもある。

一方で、従来、ヘッドタンクから圧力室２２へインクを供給するインク供給路に温度センサを設置し、その温度センサの検知結果（圧力室へ供給される前のインクの温度）に基づいて駆動波形を制御して、インクの吐出速度を制御するものがある。この場合、圧力室２２に温度センサを設置する場合よりも、設置が比較的容易であり、かつ、インクの吐出動作への影響も少ない。しかしながら、圧力室２２内のインクは圧電素子５の駆動やＩＣによる発熱によって昇温するため、圧力室２２へ供給される前のインクの温度と圧力室２２内における吐出直前のインクの温度とでは温度差が生じる。そして、この温度差は、一定ではなく、状況に応じてバラツキがある。そのため、インク供給路に設置される温度センサの検知結果を用いる場合には、インクの吐出速度を高精度に制御することができない。

詳しくは、図６に示すように、仮に、供給路温度センサ１０７の検知温度Ｔ１が同じ場合でも、圧電素子５の駆動量に応じた発熱量が少ない状態（図６（ａ））と、圧電素子５の駆動量に応じた発熱量が多い状態（図６（ｂ））とでは、圧力室２２内における吐出直前のインクの温度Ｔが異なるものとなる。したがって、圧力室へ供給される前のインクの温度に基づいて駆動波形を制御しても、インクの吐出速度を高い精度で制御することはできない。

そこで、本実施形態においては、図１に示すように、圧力室２２へ供給されるインクが通る供給路内のインクの温度を検知する供給路温度センサ１０７だけでなく、圧力室２２から排出されるインクが通る排出路内のインクの温度を検知する排出路温度センサ１０８も設けている。より詳しくは、本実施形態では、供給路の少なくとも一部である供給共通液室としての共通液室１２内のインクの温度を検知するように供給路温度センサ１０７が設置され、排出路の少なくとも一部である排出共通液室としての循環液室４３内のインクの温度を検知するように排出路温度センサ１０８が設置されている。

本実施形態において、供給路温度センサ１０７及び排出路温度センサ１０８は、図１に示すように、検知対象であるインクに接する壁面部を構成するフレーム１に埋め込まれている。例えば、共通液室１２や循環液室４３の壁面部又はこれに連通するインクの通路の壁面部をくりぬいた部分に温度センサを差し込むようにして配置する。これによれば、液体吐出ヘッドの製造時に供給路温度センサ１０７及び排出路温度センサ１０８を組み込むことができる。

このとき、供給路温度センサ１０７及び排出路温度センサ１０８は、その測温箇所１０７ａ，１０８ａがフレーム１に接触せずにインクに接触するように配置されているのが好ましい。これにより、フレーム１の熱の影響を受けることなく、インクの液体の温度を検知できるので、インク温度の検知精度を高めることができる。

本実施形態によれば、圧力室２２へ供給される前のインクの温度と、圧力室２２を通って圧力室２２から排出された後のインクの温度とを取得することができる。これにより、圧力室２２内におけるインクの温度分布を高い精度で推定することができる。例えば、供給路温度センサ１０７の検知温度Ｔ１だけでなく、排出路温度センサ１０８の検知温度Ｔ２も取得できる結果、圧電素子５の駆動量に応じた発熱量が少ない状態でも、圧電素子５の駆動量に応じた発熱量が多い状態でも、図６（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ示すように、それぞれの状態における圧力室２２内のインク温度分布を高い精度で推定することができる。

このように圧力室２２内におけるインクの温度分布を高い精度で推定できれば、圧力室２２内における吐出直前のインクの温度を高い精度で推定することができる。よって、高い精度で推定された吐出直前のインクの温度に基づいて駆動波形を制御することで、インクの吐出速度を高精度に制御することができる。

特に、本実施形態における液体吐出ヘッドは、インク循環システムを採用していることから、圧力室２２内のインクは供給側から排出側に向かって安定して流れ、インクが圧力室２２内で停滞しない。そのため、圧力室２２内におけるインクの温度分布が安定し、より高い精度で、圧力室２２内におけるインクの温度分布を推定することができる。したがって、インクの吐出速度をより高い精度に制御することができる。

図６に示した例では、圧力室２２内におけるインクの温度分布（インクの流れ方向における温度分布）が比例関係（線形）であるが、液体吐出ヘッドの構成や動作条件など種々の条件によっては、比例関係ではない関係性をもつ場合がある。このような場合には、供給路温度センサ１０７及び排出路温度センサ１０８の検知結果と、圧力室２２内におけるインクの温度分布との関係性を事前に把握しておく必要がある。

この関係性を事前に把握する方法としては、例えば、次のような方法が挙げられる。
図７に模式的に示すように、液体吐出ヘッドのノズル近傍（例えばノズル板３のインク吐出面上）に測定用の温度センサ１０６を設置し、液体吐出ヘッドを動作させて、供給路温度センサ１０７及び排出路温度センサ１０８の検知結果Ｔ１，Ｔ２と、測定用の温度センサ１０６の検知結果Ｔとを取得する。これにより、供給路温度センサ１０７及び排出路温度センサ１０８の検知結果Ｔ１，Ｔ２と、圧力室２２内における吐出直前のインクの温度（測定用の温度センサ１０６の検知結果）Ｔとの関係式あるいは関係テーブルが得られる。よって、これらの関係式あるいは関係テーブルを用いることで、供給路温度センサ１０７及び排出路温度センサ１０８の検知結果Ｔ１，Ｔ２から、圧力室２２内における吐出直前のインクの温度Ｔを推定することができる。その結果、圧力室２２内における吐出直前のインクの温度Ｔとインク吐出速度Ｖｊとの関係性から、圧力室２２内における吐出直前のインクの温度推定結果Ｔに基づき、インクの吐出速度Ｖｊを高精度に制御することができる。

具体的な制御例としては、例えば、基準温度をＴｍとすると、供給路温度センサ１０７及び排出路温度センサ１０８の検知結果Ｔ１，Ｔ２から推定した圧力室２２内における吐出直前のインクの温度Ｔと基準温度Ｔｍとの差分温度ΔＴを算出できる。一般に、吐出直前のインクの温度Ｔとインク吐出速度Ｖｊは、比例関係（Ｖｊ∝Ｔ）であることから、当該差分温度ΔＴから、基準温度Ｔｍ時におけるインク吐出速度Ｖｊｍとの差分速度ΔＶｊを算出することができる。また、駆動波形の電圧値Ｖとインク吐出速度Ｖｊは、比例関係（Ｖｊ∝Ｖ）であることから、基準温度Ｔｍ時におけるインク吐出速度Ｖｊｍとの差分速度ΔＶｊを補正するための補正電圧値ΔＶを算出することができる。この補正電圧値ΔＶを用いて駆動波形の基準電圧値Ｖｍを補正することで、基準温度Ｔｍ時におけるインク吐出速度Ｖｊｍと同じインク吐出速度Ｖｊを実現することができる。

また、測定用の温度センサ１０６を設けず、液体吐出ヘッドを動作させて、供給路温度センサ１０７及び排出路温度センサ１０８の検知結果を取得しながら、インクの吐出速度を測定してもよい。この場合、供給路温度センサ１０７及び排出路温度センサ１０８の検知結果と、インクの吐出速度との関係式あるいは関係テーブルが得られる。よって、これらの関係式あるいは関係テーブルを用いることで、供給路温度センサ１０７及び排出路温度センサ１０８の検知結果から、インクの吐出速度を高精度に制御することができる。

なお、本実施形態においては、流路部品の構成など一例として挙げているが、流路部品の構成などとしては本実施形態に限るものではない。例えば、図２０に示すように、共通液室１２’及び循環液室４３’を同じ流路板内に形成してもよい。具体的には、同じ流路板内に共通液室１２’及び循環液室４３’となる空間を作成し、この空間を仕切部４４によって仕切ることで形成することができる。そして、共通液室１２’に設けられるインク流入口６３’及び循環液室４３’に設けられるインク流出口４３ａは、同じ圧力室２２に連通している。これにより、インク供給口７１’から共通液室１２’へ流れ込んだインクは、インク流入口６３’を通じて圧力室２２を通り、圧力室２２からインク流出口４３ａを通じて循環液室４３’へ流れ込んで、インク排出口７２’から排出される。この場合、図２０に示すように、例えば、供給路温度センサ１０７は共通液室１２’に設け、排出路温度センサ１０８は循環液室４３’に設けてもよい。

また、本実施形態において、ヘッドタンク４３５内のインクを調温する調温手段を設けてもよい。調温手段の一例としては、例えば、ヘッドタンク４３５内のインクの温度を検知する温度センサを設け、その温度センサの検知結果に基づいて、ヘッドタンク４３５の外壁面に配置したインク冷却用の調温装置としてのチラーを制御する。これにより、循環液室４３を経てヘッドタンク４３５に戻されたインク（圧力室２２等において昇温したインク）を冷却して、安定した温度のインクをヘッドタンク４３５から共通液室１２を介して圧力室２２へと供給することができる。圧力室２２へ供給されるインクの温度が安定することで、より高い精度でインクの吐出速度の制御を実施することが可能となる。

また、一般に、プリンタ、ファックス、複写機、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した液体を吐出する装置としては、例えばインクの液滴（以下「インク滴」という。）を吐出する液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置としてのインクジェット記録装置がある。インクジェット記録装置では、記録媒体である用紙を搬送しながら液体吐出ヘッドによりインク滴を用紙に付着させて画像形成を行う。ここでの記録媒体は「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。また、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液滴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媒体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媒体に付与する（単に液体を吐出する）ことも意味する。また、インクとは、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液体の総称としても用いられる。

[実施形態２]
以下、第二の実施形態について添付図面を参照して説明する。
まず、本実施形態に係る液体吐出ヘッド５０４の一例について、図８〜図１３を参照して説明する。
図８は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド５０４の外観斜視説明図である。
図９は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド５０４のノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。
図１０は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド５０４のノズル配列方向と平行な方向の断面説明図である。
図１１は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド５０４のノズル板の平面説明図である。
図１２は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド５０４の流路部材を構成する各部材の平面説明図である。
図１３は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド５０４の共通液室部材を構成する各部材の平面説明図である。

この液体吐出ヘッド５０４は、ノズル板３と、流路板２と、壁面部材としての振動板６とを積層接合しており、振動板６を変位させる圧電アクチュエータ１３と、共通液室部材であるフレーム１と、カバー２９とを備えている。ノズル板３は、液体を吐出する複数のノズル３１を有しており、図１１にも示すように複数のノズル３１が千鳥状に配置されている。流路板２には、ノズル３１に通じる個別液室である圧力室２２、圧力室２２に通じる流体抵抗部２１、流体抵抗部２１に通じる導入部２０が形成されている。また、流路板２は、ノズル板３側から複数枚の板状部材２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅを積層接合して形成され、これらの板状部材２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅと振動板６とを積層接合して流路部材４０が構成されている。

振動板６は、導入部２０と、フレーム１で形成される共通液室１２とを通じる開口としてのフィルタ部９を有している。振動板６は、流路板２の圧力室２２の壁面を形成する壁面部材である。この振動板６は２層構造とし、流路板２側から薄肉部を形成する第一層と、厚肉部を形成する第二層とで形成され、第一層で圧力室２２に対応する部分に変形可能な振動領域３０を形成している。なお、振動板６は、２層構造に限定されるものではない。

流路板２を構成する板状部材２ａには、図１２（ａ）に示すように、圧力室２２を構成する貫通溝部（溝形状の貫通穴の意味）２２ａと、流体抵抗部５１、循環液室４３を構成する貫通溝部５１ａ，５２ａが形成されている。板状部材２ｂには、図１２（ｂ）に示すように、圧力室２２を構成する貫通溝部２２ｂと、循環液室４３を構成する貫通溝部５２ｂが形成されている。板状部材２ｃには、図１２（ｃ）に示すように、圧力室２２を構成する貫通溝部２２ｃと、循環流路５３を構成するノズル配列方向を長手方向とする貫通溝部５３ａが形成されている。板状部材２ｄには、図１２（ｄ）に示すように、圧力室２２を構成する貫通溝部２２ｄと、流体抵抗部２１なる貫通溝部２１ａと、導入部２０を構成する貫通溝部２０ａと、循環流路５３を構成するノズル配列方向を長手方向とする貫通溝部５３ｂとが形成されている。板状部材２ｅには、図１２（ｅ）に示すように、圧力室２２を構成する貫通溝部２２ｅと、導入部２０を構成するノズル配列方向を長手方向とするフィルタ下流側液室となる貫通溝部２０ｂと、循環流路５３を構成するノズル配列方向を長手方向とする貫通溝部５３ｃが形成されている。振動板６には、図１２（ｆ）に示すように、振動領域３０と、フィルタ部９と、循環流路５３を構成するノズル配列方向を長手方向とする貫通溝部５３ｄとが形成されている。このように、流路部材４０を複数の板状部材２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅを積層接合して構成することで、簡単な構成で複雑な流路を形成することができる。

以上の構成により、流路板２及び振動板６からなる流路部材４０には、各圧力室２２に通じる流路板２の面方向に沿う流体抵抗部５１、循環液室４３及び循環液室４３に通じる流路部材４０の厚み方向の循環流路５３が形成される。なお、循環流路５３は後述する循環共通液室５０に通じている。

一方、フレーム１には、供給循環機構５９４から液体が供給される共通液室１２と循環共通液室５０とが形成されている。フレーム１を構成する第一共通液室部材１ａには、図１３（ａ）に示すように、圧電アクチュエータ用貫通穴２５ａと、下流側共通液室１２Ａとなる貫通溝部１０ａと、循環共通液室５０となる底の有る溝部５０ａとが形成されている。同じく第二共通液室部材１ｂには、図１３（ｂ）に示すように、圧電アクチュエータ用貫通穴２５ｂと、上流側共通液室１２Ｂとなる溝部１０ｂとが形成されている。

また、図８も参照して、第二共通液室部材１ｂには、共通液室１２のノズル配列方向の中央部と供給ポート７１とを通じる供給口部となる貫通穴７１ａが形成されている。同様に、第一共通液室部材１ａ及び第二共通液室部材１ｂには、循環共通液室５０のノズル配列方向の両端部と循環ポート７２とを通じる貫通穴７２ａが形成されている。なお、図１３において、底の有る溝部については面塗りを施して示している（以下の図でも同じである）。

このように、フレーム１は、第一共通液室部材１ａ及び第二共通液室部材１ｂによって構成され、第一共通液室部材１ａを流路部材４０の振動板６側に接合し、第一共通液室部材１ａに第二共通液室部材１ｂを積層して接合している。フレーム１は、ヘッドタンクや液体カートリッジから液体が供給される共通液室１２と循環共通液室５０とを形成する。

ここで、第一共通液室部材１ａは、導入部２０に通じる共通液室１２の一部である下流側共通液室１２Ａと、循環流路５３に通じる循環共通液室５０とを形成している。また、第二共通液室部材１ｂは、共通液室１２の残部である上流側共通液室１２Ｂを形成している。このとき、共通液室１２の一部である下流側共通液室１２Ａと循環共通液室５０とはノズル配列方向と直交する方向に並べて配置されるとともに、循環共通液室５０は共通液室１２内に投影される位置に配置される。これにより、循環共通液室５０の寸法が流路部材４０で形成される圧力室２２、流体抵抗部２１及び導入部２０を含む流路に必要な寸法による制約を受けることがなくなる。そして、循環共通液室５０と共通液室１２の一部が並んで配置され、循環共通液室５０は共通液室１２内に投影される位置に配置されることで、ノズル配列方向と直交する方向の液体吐出ヘッド５０４の幅を抑制することができる。よって、その分、液体吐出ヘッド５０４の大型化を抑制することができる。

一方、振動板６の圧力室２２とは反対側に、振動板６の振動領域３０を変形させる駆動手段としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１３を配置している。 この圧電アクチュエータ１３は、図１０に示すように、ベース４上に接合した圧電素子５を有している。圧電素子５には、ハーフカットダイシングによって溝加工して１つの圧電素子５に対し、所要数の柱状の圧電素子５Ａ，５Ｂを所定の間隔で櫛歯状に形成している。

ここでは、圧電素子５の圧電素子５Ａは駆動波形を与えて駆動させる圧電素子とし、圧電素子５Ｂは駆動波形を与えないで単なる支柱として使用しているが、すべての圧電素子５Ａ，５Ｂを駆動させる圧電素子として使用することもできる。そして、圧電素子５Ａを振動板６の振動領域３０に形成した島状の厚肉部である凸部３０ａに接合している。また、圧電素子５Ｂを振動板６の厚肉部である凸部３０ｂに接合している。この圧電素子５は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極が設けられ、外部電極にフレキシブル配線部材１５が接続されている。

このように構成した液体吐出ヘッド５０４においては、例えば圧電素子５Ａに与える電圧を基準電位から下げることによって圧電素子５Ａが収縮し、振動板６の振動領域３０が下降して圧力室２２の容積が膨張することで、圧力室２２内に液体が流入する。その後、圧電素子５Ａに印加する電圧を上げて圧電素子５Ａを積層方向に伸長させ、振動板６の振動領域３０をノズル３１に向かう方向に変形させて圧力室２２の容積を収縮させる。これにより、圧力室２２内の液体が加圧され、ノズル３１から液体が吐出される。そして、表面張力によって液体が共通液室１２から引き込まれ液体が充填される。最終的には、供給タンク５３１及び循環タンク５３２や水頭差で規定される負圧と、メニスカスの表面張力とのつり合いにより、メニスカス面が安定するため、次の吐出動作に移行可能となる。

なお、この液体吐出ヘッド５０４の駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。また、上述した実施形態では、圧力室２２に圧力変動を与える圧力発生手段として積層型圧電素子を用いて説明したが、これに限定されず、薄膜状の圧電素子を用いることも可能である。更に、圧力室２２内に発熱抵抗体を配し、発熱抵抗体の発熱によって気泡を生成して圧力変動を与えるものや、静電気力を用いて圧力変動を生じさせるものを使用することができる。

次に、本実施形態にかかる液体吐出ヘッド５０４を用いた液体循環システム５３０の一例を、図１４を用いて説明する。
図１４は、本実施形態に係る液体循環システム５３０を示すブロック図である。
図１４に示すように、液体循環システム５３０は、メインタンク５０２、液体吐出ヘッド５０４、供給タンク５３１、循環タンク５３２、コンプレッサ５３３、真空ポンプ５３４、第一送液ポンプ５３５、第二送液ポンプ５３６、供給側圧力センサ５３７、循環側圧力センサ５３８、レギュレータ（Ｒ）５３９ａ，５３９ｂなどで構成されている。供給側圧力センサ５３７は、供給タンク５３１と液体吐出ヘッド５０４との間であって、液体吐出ヘッド５０４の供給ポート７１（図８参照）に繋がった供給流路側に接続されている。循環側圧力センサ５３８は、液体吐出ヘッド５０４と循環タンク５３２との間であって、液体吐出ヘッド５０４の循環ポート７２（図８参照）に繋がった循環流路側に接続されている。

循環タンク５３２の一方は、第一送液ポンプ５３５を介して供給タンク５３１と接続されており、循環タンク５３２の他方は第二送液ポンプ５３６を介してメインタンク５０２と接続されている。これにより、供給タンク５３１から供給ポート７１を通って液体吐出ヘッド５０４内に液体が流入し、循環ポート７２から排出されて循環タンク５３２へ排出される。そして、さらに第一送液ポンプ５３５によって循環タンク５３２から供給タンク５３１へ液体が送られることによって液体が循環する。また、供給タンク５３１にはコンプレッサ５３３がつなげられており、供給側圧力センサ５３７で所定の正圧が検知されるように制御される。一方、循環タンク５３２には真空ポンプ５３４がつなげられており、循環側圧力センサ５３８で所定の負圧が検知されるよう制御される。これにより、液体吐出ヘッド５０４内を通って液体を循環させつつ、メニスカスの負圧を一定に保つことができる。

また、液体吐出ヘッド５０４のノズル３１から液滴を吐出すると、供給タンク５３１及び循環タンク５３２内の液体量が減少していく。そのため、適宜メインタンク５０２から第二送液ポンプ５３６を用いて、メインタンク５０２から循環タンク５３２に液体を補充することが望ましい。メインタンク５０２から循環タンク５３２への液体補充のタイミングは、循環タンク５３２内のインクの液面高さが所定高さよりも下がったら液体補充を行うなど、循環タンク５３２内に設けた液面センサなどの検知結果によって制御することができる。

次に、液体吐出ヘッド５０４内における液体の循環について説明する。
図１５は、図９のＡ−Ａ’断面に沿った断面図である。
図１６は、図９のＢ−Ｂ’断面に沿った断面図である。
液体吐出ヘッド５０４は、図８に示すように、フレーム１の端部に、共通液室に連通する供給ポート７１と、循環共通液室５０に連通する循環ポート７２が形成されている。供給ポート７１及び循環ポート７２は、それぞれチューブを介して液体を貯蔵する供給タンク５３１及び循環タンク５３２（図１４参照）につなげられている。そして、供給タンク５３１に貯留されている液体は、供給ポート７１、共通液室１２、導入部２０、流体抵抗部２１を経て、圧力室２２へ供給される。さらに、圧力室２２内の液体が圧電素子５Ａ，５Ｂの駆動によりノズル３１から吐出される一方で、吐出されずに圧力室２２内に留まった液体の一部もしくは全ては、流体抵抗部５１、循環流路５２，５３、循環共通液室５０、循環ポート７２を経て、循環タンク５３２へと循環される。

なお、液体の循環は液体吐出ヘッド５０４の動作時のみならず、動作休止時においても実施することができる。動作休止時に循環することによって、圧力室２２内の液体は常にリフレッシュされると共に、液体に含まれる成分の凝集や沈降を抑制できるので好ましい。

また、本実施形態においても、液体吐出ヘッドとして、図１などを用いて実施形態１で説明した各構成の液体吐出ヘッド４３４を採用することで、上述したのと同様の効果を得ることができる。また、液体吐出ヘッドの小型化により、液体を吐出する装置のサイズを小さくすることが可能となる。

次に、各実施形態に係る液体吐出ヘッド４３４，５０４を適用可能な液体を吐出する装置の一例を、液体吐出ヘッド５０４を適用した場合について図１７及び図１８を参照して説明する。
図１７は本実施形態に係る液体を吐出する装置の要部平面説明図であり、図１８は本実施形態に係る液体を吐出する装置の要部側面説明図である。
この液体を吐出する装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構５９３によって、キャリッジ５０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構５９３は、ガイド部材５０１、主走査モータ５０５、及び、タイミングベルト５０８等で構成されている。ガイド部材５０１は、装置長手方向両側に設けられた側板５９１Ａ，５９１Ｂに架け渡されており、キャリッジ５０３を移動可能に保持している。キャリッジ５０３は、主走査モータ５０５によって、駆動プーリ５０６と従動プーリ５０７との間に架け渡したタイミングベルト５０８を介して装置長手方向である主走査方向に往復移動される。

このキャリッジ５０３には、液体吐出ヘッド５０４を搭載した液体吐出ユニット５４０が設けられている。液体吐出ユニット５４０の液体吐出ヘッド５０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド５０４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。液体吐出ヘッド５０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド５０４に供給するための供給循環機構５９４により、液体が液体吐出ヘッド５０４内に供給及び循環される。なお、本実施形態において、供給循環機構５９４は、供給タンク５３１、循環タンク５３２、コンプレッサ５３３、真空ポンプ５３４、第一送液ポンプ５３５、第二送液ポンプ５３６、レギュレータ（Ｒ）５３９ａ，５３９ｂ等で構成される。また、供給側圧力センサ５３７は、供給タンク５３１と液体吐出ヘッド５０４との間であって、液体吐出ヘッド５０４の供給ポート７１に繋がった供給流路側に接続されている。循環側圧力センサ５３８は、液体吐出ヘッド５０４と循環タンク５３２との間であって、液体吐出ヘッド５０４の循環ポート７２に繋がった循環流路側に接続されている。

液体を吐出する装置は、用紙５１０を搬送するための搬送機構５９５を備えている。搬送機構５９５は、搬送手段である搬送ベルト５１２、搬送ベルト５１２を駆動するための副走査モータ５１６などで構成されている。搬送ベルト５１２は、用紙５１０を吸着して液体吐出ヘッド５０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト５１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５１３とテンションローラ５１４との間に掛け渡されている。搬送ベルト５１２への用紙５１０の吸着は、静電吸着あるいはエアー吸引などで行うことができる。搬送ベルト５１２は、副走査モータ５１６によってタイミングベルト５１７及びタイミングプーリ５１８を介して搬送ローラ５１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。

キャリッジ５０３の主走査方向の一方側には、搬送ベルト５１２の側方に液体吐出ヘッド５０４の維持回復を行う維持回復機構５２０が配置されている。維持回復機構５２０は、例えば液体吐出ヘッド５０４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材５２１や、ノズル面を払拭するワイパ部材５２２などで構成されている。

主走査移動機構５９３、供給循環機構５９４、維持回復機構５２０、及び、搬送機構５９５は、側板５９１Ａ，５９１Ｂ及び背板５９１Ｃなどで構成される筐体に取り付けられている。このように構成した、液体を吐出する装置においては、用紙５１０が搬送ベルト５１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト５１２の周回移動によって用紙５１０が副走査方向に搬送される。そして、キャリッジ５０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド５０４を駆動することにより、停止している用紙５１０に液体を吐出して画像を形成する。このように、液体を吐出する装置では、液体吐出ヘッド５０４を備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。

次に、液体吐出ユニット５４０の他例について図１９を参照して説明する。
図１９は同ユニットの要部平面説明図である。この液体吐出ユニット５４０は、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板５９１Ａ，５９１Ｂ及び背板５９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構５９３と、キャリッジ５０３と、液体吐出ヘッド５０４とで構成されている。なお、この液体吐出ユニット５４０の例えば側板５９１Ｂに、前述した維持回復機構５２０及び供給循環機構５９４の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニット５４０を構成することもできる。

本実施形態において、「液体吐出ヘッド」とは、ノズルから液体を吐出・噴射する機能部品である。吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０[ｍＰａ・ｓ]以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどである。これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、供給循環機構、キャリッジ、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドと供給循環機構が一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドと供給循環機構が一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットの供給循環機構と液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ユニットとして、供給循環機構若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものとする。

「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドまたは液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０[ｍＰａ・ｓ]以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどである。これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で、用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置がある。また、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて、原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［第１態様］
第１態様は、液体（例えばインク）を吐出するノズル３１と、前記ノズルに通じる圧力室２２と、前記圧力室へ供給される液体が通る供給路（例えば共通液室１２，１２’）と、前記圧力室から排出される液体が通る排出路（例えば循環液室４３，４３’）とを備えた液体吐出ヘッド４３４，５０４であって、前記供給路内の液体の温度を検知する供給路温度センサ１０７と、前記排出路内の液体の温度を検知する排出路温度センサ１０８とを備えることを特徴とするものである。
液体吐出ヘッド内の液体の温度は、公知の温度センサによって高い精度で検知することが可能である。しかしながら、液体吐出ヘッドの圧力室は、例えば数十ミクロンという非常に狭い空間であり、そのような狭い圧力室に対して温度センサを設置することは非常に困難である。
一方、従来、ヘッドタンクから圧力室へ液体を供給する供給路に温度センサを設置し、その温度センサの検知結果（圧力室へ供給される前の液体の温度）に基づいて駆動波形を制御して、液体の吐出速度を制御するものがある。この場合、圧力室に温度センサを設置する場合よりも、設置が比較的容易であり、かつ、液体の吐出動作への影響も少ない。しかしながら、圧力室内の液体は吐出動作時の発熱などによって昇温するため、圧力室へ供給される前の液体の温度と圧力室内における吐出直前の液体の温度とでは温度差が生じる。そして、この温度差は、一定ではなく、状況に応じてバラツキがある。そのため、供給路に設置される温度センサの検知結果を用いる従来の構成では、液体の吐出速度を高精度に制御することができない。
本態様においては、圧力室へ供給される液体が通る供給路内の液体の温度を検知する供給路温度センサだけでなく、圧力室から排出される液体が通る排出路内の液体の温度を検知する排出路温度センサも設けている。したがって、圧力室へ供給される前の液体の温度と、圧力室を通って圧力室から排出された後の液体の温度の両方を取得することができる。これにより、圧力室内における液体の温度分布（液体の流れ方向における温度分布）を高い精度で推定することができる。その結果、圧力室内における吐出直前の液体の温度を高精度に推定することができるので、この推定結果に基づいて液体の吐出速度を制御することにより、温度変化に起因する液体の吐出速度のバラツキを高精度に抑制することが可能となる。

［第２態様］
第２態様は、第１態様において、前記ノズル及び前記圧力室を複数備え、前記供給路の少なくとも一部は、各圧力室にそれぞれの供給口（例えばインク流入口６３，６３’）を介して供給される液体が通る供給共通液室（例えば共通液室１２，１２’）によって構成され、前記排出路の少なくとも一部は、各圧力室からそれぞれの排出口（例えばインク流出口４３ａ）を介して排出される液体が通る排出共通液室（例えば循環液室４３，４３’）によって構成され、前記供給路温度センサは、前記供給共通液室内の液体の温度を検知し、前記排出路温度センサは、前記排出共通液室内の液体の温度を検知することを特徴とするものである。
本態様によれば、供給路温度センサ及び排出路温度センサを比較的容易に設置することができる。

［第３態様］
第３態様は、第１又は第２態様において、前記供給路温度センサ及び前記排出路温度センサのうちの少なくとも一方は、検知対象の液体に接する壁面部（例えばフレーム１）に埋め込まれていることを特徴とするものである。
本態様によれば、液体吐出ヘッドの製造時に供給路温度センサや排出路温度センサを組み込むことができる。

［第４態様］
第４態様は、第３態様において、前記少なくとも一方の温度センサは、測温箇所が前記壁面部に接触せずに前記供給路又は前記排出路内の液体に接触するように配置されていることを特徴とするものである。
これによれば、壁面部の熱の影響を受けることなく、供給路又は排出路内の液体の温度を検知できるので、供給路又は排出路内の液体の温度の検知精度を高めることができる。

［第５態様］
第５態様は、液体吐出ユニットであって、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、及び、主走査移動機構態様の少なくとも１つと、第１乃至第４態様のいずれかの液体吐出ヘッドとを備えることを特徴とするものである。
本態様によれば、圧力室内の液体の温度を高精度に推定でき、温度変化に起因する液体の吐出速度のバラツキを高精度に抑制することが可能な液体吐出ユニットを実現することができる。

［第６態様］
第６態様は、第５態様において、前記ヘッドタンク４３５を備え、前記ヘッドタンクは、前記供給路へ液体を送り出す送出口及び前記排出路から液体を受け入れる受入口を有し、前記ヘッドタンク内の液体を調温する調温手段（例えばチラー）を備えることを特徴とするものである。
これによれば、安定した温度の液体をヘッドタンクから圧力室へ供給することができる。圧力室へ供給される液体の温度が安定することで、より高い精度で液体の吐出速度の制御を実施することが可能となる。

［第７態様］
第７態様は、第６態様において、前記調温手段は、前記ヘッドタンク内の液体の温度を検知する温度検知部の検知結果に基づいて温度制御される調温装置（例えばチラー）を含むことを特徴とするものである。
これによれば、ヘッドタンク内の液体の温度を高い精度で制御することができる。

［第８態様］
第８態様は、液体を吐出する装置であって、第１乃至第４態様のいずれかの液体吐出ヘッド、又は、請求項５乃至第７のいずれかの液体吐出ユニットを備えることを特徴とするものである。
本態様によれば、圧力室内の液体の温度を高精度に推定でき、温度変化に起因する液体の吐出速度のバラツキを高精度に抑制することが可能な液体を吐出する装置を実現することができる。

１ ：フレーム
２ ：流路板
３ ：ノズル板
４ ：ベース
５ ：圧電素子
６ ：振動板
７ ：接着層
８ ：ＦＰＣ
９ ：フィルタ部
１１ ：インク供給口
１２，１２'：共通液室
１３ ：圧電アクチュエータ
２１ ：流体抵抗部
２２ ：圧力室
３０ ：振動領域
３１ ：ノズル
４３，４３'：循環液室
４３ａ ：インク流出口
４４ ：仕切部
５０ ：循環共通液室
５１ ：流体抵抗部
５２，５３：循環流路
５４ ：個別電極
５５ ：共通電極
５６ ：駆動部
５７ ：支持部
７１ ：供給ポート
７１' ：インク供給口
７２ ：循環ポート
７２' ：インク排出口
１０６ ：温度センサ
１０７ ：供給路温度センサ
１０８ ：排出路温度センサ
１０９ ：ヘッドドライバ
４１０ ：メインタンク
４３４，５０４：液体吐出ヘッド
４３５ ：ヘッドタンク
４３８ａ ：供給側ポンプ
４３８ｂ ：循環側ポンプ
４３８ｃ ：送液ポンプ
４３９ａ ：供給側圧力センサ
４３９ｂ ：循環側圧力センサ
５０１ ：ガイド部材
５０２ ：メインタンク
５０３ ：キャリッジ
５０５ ：主走査モータ
５０６ ：駆動プーリ
５０７ ：従動プーリ
５０８ ：タイミングベルト
５１０ ：用紙
５１２ ：搬送ベルト
５１３ ：搬送ローラ
５１４ ：テンションローラ
５１６ ：副走査モータ
５１７ ：タイミングベルト
５１８ ：タイミングプーリ
５２０ ：維持回復機構
５２１ ：キャップ部材
５２２ ：ワイパ部材
５３０ ：液体循環システム
５３１ ：供給タンク
５３２ ：循環タンク
５３３ ：コンプレッサ
５３４ ：真空ポンプ
５３５ ：第一送液ポンプ
５３６ ：第二送液ポンプ
５３７ ：供給側圧力センサ
５３８ ：循環側圧力センサ
５４０ ：液体吐出ユニット
５９３ ：主走査移動機構
５９４ ：供給循環機構
５９５ ：搬送機構

特開２０１３−２１２６６０号公報

Claims (8)

1. 液体を吐出するノズルと、
   前記ノズルに通じる圧力室と、
   前記圧力室へ供給される液体が通る供給路と、
   前記圧力室から排出される液体が通る排出路とを備えた液体吐出ヘッドであって、
   前記供給路内の液体の温度を検知する供給路温度センサと、
   前記排出路内の液体の温度を検知する排出路温度センサとを備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記ノズル及び前記圧力室を複数備え、
   前記供給路の少なくとも一部は、各圧力室にそれぞれの供給口を介して供給される液体が通る供給共通液室によって構成され、
   前記排出路の少なくとも一部は、各圧力室からそれぞれの排出口を介して排出される液体が通る排出共通液室によって構成され、
   前記供給路温度センサは、前記供給共通液室内の液体の温度を検知し、
   前記排出路温度センサは、前記排出共通液室内の液体の温度を検知することを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記供給路温度センサ及び前記排出路温度センサのうちの少なくとも一方の温度センサは、検知対象の液体に接する壁面部に埋め込まれていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 請求項３に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記少なくとも一方の温度センサは、測温箇所が前記壁面部に接触せずに前記供給路又は前記排出路内の液体に接触するように配置されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
5. ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、及び、主走査移動機構の少なくとも１つと、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドとを備えることを特徴とする液体吐出ユニット。
6. 請求項５に記載の液体吐出ユニットにおいて、
   前記ヘッドタンクを備え、
   前記ヘッドタンクは、前記供給路へ液体を送り出す送出口及び前記排出路から液体を受け入れる受入口を有し、
   前記ヘッドタンク内の液体を調温する調温手段を備えることを特徴とする液体吐出ユニット。
7. 請求項６に記載の液体吐出ユニットにおいて、
   前記調温手段は、前記ヘッドタンク内の液体の温度を検知する温度検知部の検知結果に基づいて温度制御される調温装置を含むことを特徴とする液体吐出ユニット。
8. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項５乃至７のいずれか１項に記載の液体吐出ユニットを備えることを特徴とする液体を吐出する装置。

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