JP2023012770A - 液体吐出ヘッドユニットおよび液体吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】液体吐出ヘッドユニットにおいて、温度検出部を液体吐出ヘッド内に配置しつつ、液体吐出ヘッドユニットを小型化する技術を提供する。【解決手段】液体吐出ヘッドユニットは、複数の圧力室、複数の圧電素子、および圧電素子を駆動するための電圧を圧電素子に印加するための駆動配線を備える液体吐出ヘッドと、第1圧電素子群に対応して設けられる第1検出抵抗体と、第2圧電素子群に対応して設けられる第2検出抵抗体と、第1検出抵抗体および第2検出抵抗体に電流を流すための電源回路と、電圧を検出するための電圧検出回路と、電源回路から流された電流によって第1検出抵抗体に発生する電圧を電圧検出回路が検出可能な第1状態と、電源回路から流された電流によって第2検出抵抗体に発生する電圧を電圧検出回路が検出可能な第2状態と、を切り替え可能な切替回路と、を備える。【選択図】図9
Description
本開示は、液体吐出ヘッドユニットおよび液体吐出装置に関する。
液体吐出ヘッドが搭載されたキャリッジの側面に設けられた温度検出部により検出された環境温度に基づいて、圧電素子に印加するメンテナンス用駆動パルスの印加数を変更するプリンターが記載されている。
圧電素子を備える液体吐出ヘッドでは、液体吐出ヘッドの外部に温度検出部を設けると、圧力室内のインクの温度を正確に検出することができない可能性がある。そのため、温度検出部を液体吐出ヘッド内に配置したいといった要望がある。しかし、温度検出部を単に液体吐出ヘッドの内部に配置すると、温度検出部の検出結果を伝送するための配線が長くなり、液体吐出ヘッドの大型化や、ノイズの影響により測定精度が低下するといった問題がある。
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
本開示の第1の形態によれば、液体吐出ヘッドユニットが提供される。この液体吐出ヘッドユニットは、複数の圧力室、複数の圧電素子、および前記圧電素子を駆動するための電圧を前記圧電素子に印加するための駆動配線を備える液体吐出ヘッドと、前記複数の圧電素子のうちの第1圧電素子群に対応して設けられ、前記圧電素子または前記駆動配線と同じ材料で形成された第1検出抵抗体と、前記複数の圧電素子のうちの前記第1圧電素子群とは異なる第2圧電素子群に対応して設けられ、前記圧電素子または前記駆動配線と同じ材料で形成された第2検出抵抗体と、前記第1検出抵抗体および前記第2検出抵抗体に電流を流すための電源回路と、電圧を検出するための電圧検出回路と、前記電源回路から流された電流によって前記第1検出抵抗体に発生する電圧を前記電圧検出回路が検出可能な第1状態と、前記電源回路から流された電流によって前記第2検出抵抗体に発生する電圧を前記電圧検出回路が検出可能な第2状態と、を切り替え可能な切替回路と、を備える。
本開示の第2の形態によれば、液体吐出装置が提供される。この液体吐出装置は、上記第1の形態における液体吐出ヘッドユニットと、前記液体吐出ヘッドユニットの吐出動作を制御する制御部と、を備える。
A.第1実施形態:
図1は、本開示の第1実施形態としての液体吐出装置500の概略構成を示す説明図である。本実施形態において、液体吐出装置500は、液体の一例としてのインクを印刷用紙Pに吐出して画像を形成するインクジェット式プリンターである。液体吐出装置500は、印刷用紙Pに代えて、樹脂フィルム、布帛等の任意の種類の媒体を、インクの吐出対象としてもよい。図1ならびに図1以降の各図に示すX、Y、Zは、互いに直交する3つの空間軸を表している。本明細書では、これらの軸に沿った方向をX軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向とも呼ぶ。向きを特定する場合には、正の方向を「+」、負の方向を「-」として、方向表記に正負の符合を併用し、各図の矢印が向かう向きを+方向、その反対方向を-方向として説明する。本実施形態では、Z方向は、鉛直方向と一致しており、+Z方向は鉛直下向き、-Z方向は鉛直上向きを示す。さらに、正方向及び負方向を限定しない場合には、3つのX、Y、ZがX軸、Y軸、Z軸であるとして説明する。
図1は、本開示の第1実施形態としての液体吐出装置500の概略構成を示す説明図である。本実施形態において、液体吐出装置500は、液体の一例としてのインクを印刷用紙Pに吐出して画像を形成するインクジェット式プリンターである。液体吐出装置500は、印刷用紙Pに代えて、樹脂フィルム、布帛等の任意の種類の媒体を、インクの吐出対象としてもよい。図1ならびに図1以降の各図に示すX、Y、Zは、互いに直交する3つの空間軸を表している。本明細書では、これらの軸に沿った方向をX軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向とも呼ぶ。向きを特定する場合には、正の方向を「+」、負の方向を「-」として、方向表記に正負の符合を併用し、各図の矢印が向かう向きを+方向、その反対方向を-方向として説明する。本実施形態では、Z方向は、鉛直方向と一致しており、+Z方向は鉛直下向き、-Z方向は鉛直上向きを示す。さらに、正方向及び負方向を限定しない場合には、3つのX、Y、ZがX軸、Y軸、Z軸であるとして説明する。
図1に示すように、液体吐出装置500は、プリントヘッド5と、インクタンク550と、搬送機構560と、移動機構570と、制御部540とを備える。プリントヘッド5には、インクの吐出を制御するための信号などが制御部540からケーブル590を介して供給される。プリントヘッド5は、インクタンク550から供給されるインクを、制御部540から供給される信号に応じた量、及びタイミングで吐出する。プリントヘッド5は、本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51と、後述する回路基板とを備えている。図1では図示を省略するが、本実施形態では、プリントヘッド5は、複数の液体吐出ヘッドユニット51を備えている。図1の例では、それぞれの液体吐出ヘッドユニット51に、第1液体吐出ヘッド511と、第2液体吐出ヘッド512との2つの液体吐出ヘッドが備えられている。なお、液体吐出ヘッドユニット51は、複数には限らず単数であってもよい。
本実施形態では、第1液体吐出ヘッド511と、第2液体吐出ヘッド512との構成は互いに同様である。以下の説明において、第1液体吐出ヘッド511と、第2液体吐出ヘッド512とを区別しない場合には、液体吐出ヘッド510と称して説明する。第1液体吐出ヘッド511に備えられる圧力室12を第1圧力室と、圧電素子300を第1圧電素子と、駆動配線を第1駆動配線と、検出抵抗体401を第1検出抵抗体401と、それぞれ呼ぶことがある。第2液体吐出ヘッド512に備えられる圧力室12を第2圧力室と、圧電素子300を第2圧電素子と、駆動配線を第2駆動配線と、検出抵抗体402を第2検出抵抗体402と、それぞれ呼ぶことがある。ただし、第1液体吐出ヘッド511と、第2液体吐出ヘッド512との構成は同様である場合には限定されず、互いに異なっていてもよい。
液体吐出ヘッド510は、例えば、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの合計4色のインクをノズルから+Z方向に吐出して、印刷用紙P上に画像を形成する。第1液体吐出ヘッド511は、キャリッジ572の移動と共に主走査方向に往復移動する。本実施形態において、主走査方向は、+X方向および-X方向である。液体吐出ヘッド510は、4色に限らずライトシアン、ライトマゼンタ、ホワイトなど、任意の色のインクを吐出してもよい。
インクタンク550は、インクを収容する液体収容部として機能する。インクタンク550は、樹脂製のチューブ552によってプリントヘッド5と接続されており、インクタンク550のインクは、チューブ552を介してプリントヘッド5へと供給される。プリントヘッド5に供給されたインクは、各液体吐出ヘッド510に供給される。インクタンク550に代えて、可撓性フィルムで形成された袋状の液体パックが備えられてもよい。
搬送機構560は、印刷用紙Pを副走査方向に搬送する。副走査方向は、主走査方向であるX軸方向と交差する方向であり、本実施形態では、+Y方向および-Y方向である。搬送機構560は、3つの搬送ローラー562が装着された搬送ロッド564と、搬送ロッド564を回転駆動する搬送用モーター566とを備える。搬送用モーター566が搬送ロッド564を回転駆動することにより、印刷用紙Pは、副走査方向である+Y方向に搬送される。搬送ローラー562の数は、3つに限らず任意の数であってもよい。また、搬送機構560を複数備える構成としてもよい。
移動機構570は、キャリッジ572と、搬送ベルト574と、移動用モーター576と、プーリー577とを備える。キャリッジ572は、インクを吐出可能な状態でプリントヘッド5を搭載する。キャリッジ572は、搬送ベルト574に固定されている。搬送ベルト574は、移動用モーター576と、プーリー577との間に架け渡されている。移動用モーター576が回転駆動することにより、搬送ベルト574は、主走査方向に往復移動する。これにより、搬送ベルト574に固定されているキャリッジ572も、主走査方向に往復移動する。
制御部540は、液体吐出装置500の全体を制御する。制御部540は、例えば、キャリッジ572の主走査方向に沿った往復動作、印刷用紙Pの副走査方向に沿った搬送動作、ならびに液体吐出ヘッド510の吐出動作などを制御する。制御部540は、圧電素子300の駆動制御部としても機能する。本実施形態では、制御部540は、さらに、液体吐出ヘッド510に備えられる検出抵抗体401により圧力室12の温度を検出することができる。制御部540は、検出した圧力室12の温度に基づく駆動信号を液体吐出ヘッド510に出力して圧電素子300を駆動させることにより、印刷用紙Pへのインクの吐出を制御する。本実施形態では、制御部540は、検出抵抗体401の電気抵抗値と温度との対応関係を記憶回路に予め記憶している。制御部540は、例えば、CPU(Central Processing Unit)またはFPGA(Field Programmable Gate Array)等の1または複数の処理回路と、半導体メモリー等の1または複数の記憶回路とにより構成されてもよい。
図2から図4を参照して液体吐出ヘッド510の詳細な構成について説明する。図2は、液体吐出ヘッド510の構成を示す分解斜視図である。図3は、液体吐出ヘッド510の構成を平面視で示す説明図である。図3では、液体吐出ヘッド510における圧力室基板10周辺の構成が示されている。図3では、技術の理解を容易にするために、保護基板30、ケース部材40が省略されている。図4は、図3のIV-IV位置を示す断面図である。
液体吐出ヘッド510は、図2に示すように、圧力室基板10と、連通板15と、ノズルプレート20と、コンプライアンス基板45と、保護基板30と、ケース部材40と、中継基板120と、を有し、さらに、図3に示す圧電素子300と、図4に示す振動板50と、を有している。圧力室基板10、連通板15、ノズルプレート20、コンプライアンス基板45、振動板50、圧電素子300、保護基板30、およびケース部材40は、積層部材であり、積層されることで液体吐出ヘッド510を形成する。本開示において、液体吐出ヘッド510を形成する積層部材が積層される方向を、「積層方向」とも呼ぶ。
圧力室基板10は、例えば、シリコン基板、ガラス基板、SOI基板、各種セラミック基板等を用いて形成されている。図3に示すように、圧力室基板10には、複数の圧力室12が、圧力室基板10において予め定められた方向に沿って配列されている。複数の圧力室12が配列される方向を、「配列方向」とも呼ぶ。圧力室12は、平面視においてX軸方向の長さがY軸方向の長さよりも長い長方形状で形成されている。圧力室12の形状は、長方形状には限定されず、平行四辺形状、多角形状、円形状、オーバル形状等であってもよい。ここでいうオーバル形状とは、長方形状を基本として長手方向の両端部を半円状とした形状をいい、角丸長方形状、楕円形状、卵形状などが含まれる。
本実施形態では、複数の圧力室12は、それぞれY軸方向を配列方向とする2つの列で配列されている。図3の例では、圧力室基板10には、Y軸方向を配列方向とする第1圧力室列L1と、Y軸方向を配列方向とする第2圧力室列L2との2つの圧力室列が形成されている。第2圧力室列L2は、第1圧力室列L1の配列方向に交差する方向において、第1圧力室列L1と隣接して配置されている。配列方向に交差する方向を「交差方向」とも呼ぶ。図3の例では、交差方向は、X軸方向であり、第2圧力室列L2は、第1圧力室列L1の-X方向に隣接している。配列方向は、複数の圧力室12の巨視的な配列方向を意味する。例えば、1つおきに交差方向に互い違いに配置される、いわゆる千鳥配置に従って複数の圧力室12がY軸方向に沿って複数配列される場合、Y軸方向は、配列方向に含まれる。
第1圧力室列L1に属する複数の圧力室12と、第2圧力室列L2に属する複数の圧力室12とは、それぞれ配列方向での位置が互いに一致し、交差方向では互いに隣接するように配置されている。各圧力室列において、Y軸方向で互いに隣接する圧力室12は、後述するように、図6に示す隔壁11によって区画されている。
図2に示すように、圧力室基板10の+Z方向側には、連通板15と、ノズルプレート20及びコンプライアンス基板45とが順に積層されている。連通板15は、例えば、シリコン基板、ガラス基板、SOI基板、各種セラミック基板、金属基板等を用いた平板状の部材である。金属基板としては、例えば、ステンレス基板等が挙げられる。図4に示すように、連通板15には、ノズル連通路16と、第1マニホールド部17と、第2マニホールド部18と、供給連通路19とが設けられている。連通板15は、熱膨張率が圧力室基板10と略同一の材料を用いることが好ましい。これにより、圧力室基板10及び連通板15の温度が変化した際、熱膨張率の違いに起因する圧力室基板10及び連通板15の反りを抑制することができる。
図4に示すように、ノズル連通路16は、圧力室12と、ノズル21とを連通する流路である。第1マニホールド部17及び第2マニホールド部18は、複数の圧力室12が連通する共通液室となるマニホールド100の一部として機能する。第1マニホールド部17は、連通板15をZ軸方向に貫通して設けられている。また、第2マニホールド部18は、図4に示すように、連通板15をZ軸方向に貫通することなく、連通板15の+Z方向側の面に設けられている。
供給連通路19は、圧力室12のX軸方向の一方の端部に連通する流路である。供給連通路19は、複数であり、Y軸方向、すなわち配列方向に沿って配列され、圧力室12の各々に個別に設けられている。供給連通路19は、第2マニホールド部18と各圧力室12とを連通して、マニホールド100内のインクを各圧力室12に供給する。
ノズルプレート20は、連通板15を挟んで圧力室基板10とは反対側、すなわち、連通板15の+Z方向側の面に設けられている。ノズルプレート20の材料としては、特に限定されず、例えば、シリコン基板、ガラス基板、SOI基板、各種セラミック基板、金属基板を用いることができる。金属基板としては、例えば、ステンレス基板等が挙げられる。ノズルプレート20の材料としては、ポリイミド樹脂のような有機物などを用いることもできる。ただし、ノズルプレート20は、連通板15の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましい。これにより、ノズルプレート20及び連通板15の温度が変化した際、熱膨張率の違いに起因するノズルプレート20及び連通板15の反りを抑制することができる。
ノズルプレート20には、複数のノズル21が形成されている。各ノズル21は、ノズル連通路16を介して各圧力室12と連通している。図2に示すように、複数のノズル21は、圧力室12の配列方向、すなわちY軸方向に沿って配列されている。ノズルプレート20には、これら複数のノズル21が列設されたノズル列が2列設けられている。2つのノズル列は、第1圧力室列L1、第2圧力室列L2にそれぞれ対応する。
図4に示すように、コンプライアンス基板45は、ノズルプレート20と共に、連通板15を挟んで圧力室基板10とは反対側、すなわち、連通板15の+Z方向側の面に設けられている。コンプライアンス基板45は、ノズルプレート20の周囲に設けられ、連通板15に設けられた第1マニホールド部17及び第2マニホールド部18の開口を覆う。本実施形態では、コンプライアンス基板45は、可撓性を有する薄膜からなる封止膜46と、金属等の硬質の材料からなる固定基板47と、を備えている。図4に示すように、固定基板47のマニホールド100に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部48となっている。このため、マニホールド100の一方面は、封止膜46のみで封止されたコンプライアンス部49となっている。
図4に示すように、圧力室基板10を挟んでノズルプレート20等とは反対側、すなわち圧力室基板10の-Z方向側の面には、振動板50と、圧電素子300とが積層されている。圧電素子300は、振動板50を撓み変形させて圧力室12内のインクに圧力変化を生じさせる。図4では、技術の理解を容易にするために、圧電素子300の構成については簡略化して示している。振動板50は、圧電素子300の+Z方向側に設けられ、圧力室基板10は、振動板50の+Z方向側に設けられている。
図4に示すように、圧力室基板10の-Z方向側の面には、さらに、圧力室基板10と略同じ大きさを有する保護基板30が接着剤等によって接合されている。保護基板30は、圧電素子300を保護する空間である保持部31を有する。保持部31は、配列方向に沿って配列された圧電素子300の列毎に設けられたものであり、本実施形態では、X軸方向に2列で並んで形成されている。また、保護基板30において、2列の保持部31の間に、Y軸方向に沿って延伸し、Z軸方向に沿って貫通する貫通孔32が設けられている。
図4に示すように、保護基板30上には、ケース部材40が固定されている。ケース部材40は、複数の圧力室12に連通するマニホールド100を、連通板15と共に形成している。ケース部材40は、平面視において連通板15と略同一の外形形状を有し、保護基板30と、連通板15とに亘って接合されている。
ケース部材40は、収容部41と、供給口44と、第3マニホールド部42と、接続口43と、を有している。収容部41は、圧力室基板10及び保護基板30を収容可能な深さを有する空間である。第3マニホールド部42は、ケース部材40において、収容部41のX軸方向における両外側に形成されている空間である。第3マニホールド部42と、連通板15に設けられた第1マニホールド部17及び第2マニホールド部18とが接続されることによって、マニホールド100が形成されている。マニホールド100は、Y軸方向に亘って連続する長尺な形状を有している。供給口44は、マニホールド100に連通して各マニホールド100にインクを供給する。接続口43は、保護基板30の貫通孔32に連通する貫通孔であり、中継基板120が挿通される。
本実施形態の液体吐出ヘッド510では、図1に示すインクタンク550から供給されるインクを、図4に示す供給口44から取り込み、マニホールド100からノズル21に至るまで内部の流路をインクで満たした後、複数の圧力室12に対応するそれぞれの圧電素子300に、駆動信号に基づく電圧を印加する。これにより圧電素子300と共に振動板50がたわみ変形して各圧力室12内の圧力が高まり、各ノズル21からインク滴が吐出される。
図3から図6を用いて、圧力室基板10の-Z方向側の構成について説明する。図5は、圧電素子300近傍を拡大して示す断面図である。図6は、図3のVI-VI位置を示す断面図である。液体吐出ヘッド510は、圧力室基板10の-Z方向側に、振動板50、圧電素子300に加え、さらに、個別リード電極91、共通リード電極92、測定用リード電極93、検出抵抗体401を有している。
図5および図6に示すように、振動板50は、圧力室基板10側に設けられた酸化シリコンからなる弾性膜55と、弾性膜55上に設けられた酸化ジルコニウム膜からなる絶縁体膜56と、を備えている。圧力室12等の圧力室基板10に形成される流路は、圧力室基板10を+Z方向側の面から異方性エッチングすることにより形成されており、圧力室12等の流路の-Z方向側の面は、弾性膜55で構成されている。振動板50は、例えば、弾性膜55と絶縁体膜56との何れか一方で構成されていてもよく、さらには、弾性膜55及び絶縁体膜56以外のその他の膜が含まれていてもよい。その他の膜の材料としては、シリコン、窒化ケイ素等が挙げられる。
圧電素子300は、圧力室12に圧力を付与する。図5および図6に示すように、圧電素子300は、第1電極60と、圧電体70と、第2電極80とを有する。第1電極60と、圧電体70と、第2電極80とは、図5および図6に示すように、+Z方向側から-Z方向側に向かって順に積層されている。圧電体70は、第1電極60、第2電極80、および圧電体70が積層される積層方向、すなわちZ軸方向において、第1電極60と第2電極80との間に設けられている。
第1電極60および第2電極80は、いずれも図4に示す中継基板120と電気的に接続されている。第1電極60および第2電極80は、駆動信号に応じた電圧を、圧電体70に印加する。第1電極60には、インクの吐出量に応じて異なる駆動電圧が供給され、第2電極80には、インクの吐出量に関わらず、一定の基準電圧信号が供給される。インクの吐出量は、圧力室12に必要な容積変化量である。圧電素子300が駆動されることにより、第1電極60と第2電極80との間に電位差が生じると、圧電体70が変形する。圧電体70の変形により、振動板50は、変形または振動して圧力室12の容積が変化する。圧力室12の容積が変化することにより、圧力室12に収容されているインクに圧力が付与され、ノズル連通路16を介してノズル21からインクが吐出される。
図5に示すように、圧電素子300のうち、第1電極60と第2電極80との間に電圧を印加した際に圧電体70に圧電歪みが生じる部分を、活性部310とも呼ぶ。これに対して、圧電体70に圧電歪みが生じない部分を非活性部320とも呼ぶ。すなわち、圧電素子300のうち、圧電体70が第1電極60と第2電極80とで挟まれた部分が活性部310であり、圧電体70が第1電極60と第2電極80とで挟まれていない部分が非活性部320である。圧電素子300を駆動させた際、実際にZ軸方向に変位する部分を可撓部とも呼び、Z方向に変位しない部分を非可撓部とも呼ぶ。すなわち、圧電素子300のうち、圧力室12にZ軸方向で対向する部分が可撓部となり、圧力室12の外側部分が非可撓部となる。活性部310は能動部、非活性部320は非能動部とも呼ばれる。
第1電極60は、例えば、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、金(Au)、チタン(Ti)といった金属、ITOと略される酸化インジウムスズといった導電性金属酸化物等の導電材料で形成されている。第1電極60は、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、金(Au)、チタン(Ti)等の複数の材料が積層されて形成されてもよい。本実施形態では、第1電極60として白金(Pt)を用いた。
図3に示すように、第1電極60は、複数の圧力室12に対して個別に設けられる個別電極である。第1電極60のY軸方向の幅は、圧力室12の幅よりも狭い。すなわち、第1電極60のY方向の両端は、圧力室12のY軸方向の両端よりも内側に位置している。図5に示すように、第1電極60の+X方向の端部60a及び-X方向の端部60bは、それぞれ圧力室12の外側に配置されている。例えば、第1圧力室列では、第1電極60の端部60aは、圧力室12の+X方向の端部12aよりも+X方向側となる位置に配置されている。第1電極60の端部60bは、圧力室12の-X方向の端部12bよりも-X方向側となる位置に配置されている。
圧電体70は、図3に示すように、X軸方向に所定の幅を有するとともに、圧力室12の配列方向、すなわちY軸方向に沿って延在して設けられている。圧電体70としては、第1電極60上に形成される電気機械変換作用を示す強誘電性セラミックス材料からなるペロブスカイト構造の結晶膜、いわゆるペロブスカイト型結晶が挙げられる。圧電体70の材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の強誘電性圧電材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等を用いることができる。具体的には、チタン酸鉛(PbTiO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3)、ジルコニウム酸鉛(PbZrO3)、チタン酸鉛ランタン((Pb,La),TiO3)、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン((Pb,La)(Zr,Ti)O3)又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛(Pb(Zr,Ti)(Mg,Nb)O3)等を用いることができる。本実施形態では、圧電体70として、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を用いた。
圧電体70の材料としては、鉛を含む鉛系の圧電材料に限定されず、鉛を含まない非鉛系の圧電材料を用いることもできる。非鉛系の圧電材料としては、例えば、鉄酸ビスマス((BiFeO3)、略「BFO」)、チタン酸バリウム((BaTiO3)、略「BT」)、ニオブ酸カリウムナトリウム((K,Na)(NbO3)、略「KNN」)、ニオブ酸カリウムナトリウムリチウム((K,Na,Li)(NbO3))、ニオブ酸タンタル酸カリウムナトリウムリチウム((K,Na,Li)(Nb,Ta)O3)、チタン酸ビスマスカリウム((Bi1/2K1/2)TiO3、略「BKT」)、チタン酸ビスマスナトリウム((Bi1/2Na1/2)TiO3、略「BNT」)、マンガン酸ビスマス(BiMnO3、略「BM」)、ビスマス、カリウム、チタン及び鉄を含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物(x[(BixK1-x)TiO3]-(1-x)[BiFeO3]、略「BKT-BF」)、ビスマス、鉄、バリウム及びチタンを含みペロブスカイト構造を有する複合酸化物((1-x)[BiFeO3]-x[BaTiO3]、略「BFO-BT」)や、これにマンガン、コバルト、クロムなどの金属を添加したもの((1-x)[Bi(Fe1-yMy)O3]-x[BaTiO3](Mは、Mn、CoまたはCr))等が挙げられる。
圧電体70の厚さは、例えば、1000ナノメートルから4000ナノメートル程度で形成される。図5に示すように、圧電体70のX軸方向の幅は、圧力室12の長手方向であるX軸方向の幅よりも長い。このため、圧力室12のX軸方向の両側では、圧電体70は、圧力室12の外側まで延在している。このように、圧電体70がX軸方向において圧力室12の外側まで延在していることで、振動板50の強度が向上する。したがって、活性部310を駆動させて圧電素子300を変位させた際、振動板50や圧電素子300にクラック等が発生するのを抑制することができる。
図5に示すように、圧電体70の+X方向の端部70aは、第1圧力室列において、第1電極60の端部60aよりも外側となる+X方向側に位置している。すなわち、第1電極60の端部60aは圧電体70によって覆われている。一方、圧電体70の-X方向の端部70bは、第1電極60の端部60bよりも内側となる+X方向側に位置しており、第1電極60の端部60bは、圧電体70では覆われていない。
圧電体70には、図3および図6に示すように、他の領域よりも厚さが薄い部分である溝部71が形成されている。溝部71は、図6に示すように、各隔壁11に対応する位置に設けられる。溝部71は、圧電体70をZ軸方向に完全に除去することで形成されている。溝部71の底面に圧電体70が他の部分よりも薄く形成されてもよい。溝部71のY軸方向の幅は、隔壁11のY軸方向の幅と同一もしくは、それよりも広く形成されている。溝部71は、図3に示すように、平面視で略矩形状の外観形状を有している。圧電体70に溝部71を設けることにより、振動板50の圧力室12のY軸方向の端部に対向する部分、いわゆる振動板50の腕部の剛性が抑えられるため、圧電素子300をより良好に変位させることができる。溝部71は、矩形状に限定されず、5角形以上の多角形状であってもよく、円形状や楕円形状等であってもよい。
第2電極80は、図5および図6に示すように、第1電極60とは圧電体70を挟んだ反対側、すなわち圧電体70の-Z方向側に設けられている。第2電極80は、図3に示すように、複数の圧力室12に対して共通に設けられ、複数の活性部310に共通する共通電極である。第2電極80の材料は特に限定されないが、第1電極60と同様に、例えば、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、金(Au)、チタン(Ti)といった金属、ITOと略される酸化インジウムスズといった導電性金属酸化物等の導電材料が用いられる。或いは、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、金(Au)、チタン(Ti)等の複数の材料が積層されて形成されてもよい。本実施形態では、第2電極80としてイリジウム(Ir)を用いた。
第2電極80は、図3に示すように、X軸方向に所定の幅を有するとともに、圧力室12の配列方向、すなわちY軸方向に沿って延在して設けられている。図6に示すように、第2電極80は、圧電体70の溝部71の側面上及び溝部71の底面である絶縁体膜56上にも設けられている。
図5に示すように、第2電極80の+X方向の端部80aは、圧電体70で覆われている第1電極60の端部60aよりも外側、すなわち+X方向側に配置されている。第2電極80の端部80aは、圧力室12の端部12aよりも外側であり、かつ第1電極60の端部60aよりも外側に位置している。本実施形態では、第2電極80の端部80aは、X軸方向において、圧電体70の端部70aと略一致している。この結果、活性部310の+X方向の端部において、活性部310と非活性部320との境界は、第1電極60の端部60aによって規定されている。
図5に示すように、第2電極80の-X方向の端部80bは、圧力室12の-X方向の端部12bよりも外側となる-X方向側に配置され、圧電体70の端部70bよりも内側となる+X方向側に配置されている。圧電体70の端部70bは、第1電極60の端部60bよりも+X方向側となる内側に位置している。したがって、第2電極80の端部80bは、第1電極60の端部60bよりも+X方向側となる圧電体70上に位置している。第2電極80の端部80bの-X方向側には、圧電体70の表面が露出された部分が存在する。このように、第2電極80の端部80bは、圧電体70の端部70b及び第1電極60の端部60bよりも+X方向側に配置されているため、活性部310の-X方向の端部において、活性部310と非活性部320との境界は、第2電極80の端部80bによって規定される。
第2電極80の端部80bの外側には、第2電極80と同一層となるが、第2電極80とは電気的に不連続となる配線部85が設けられている。配線部85は、第2電極80の端部80bから間隔を空けた状態で、圧電体70の端部70b近傍から第1電極60の端部60bに亘って形成されている。配線部85は、活性部310毎に設けられている。すなわち、配線部85は、Y軸方向に沿って所定の間隔で複数配置されている。配線部85は、第2電極80と同一層で形成されることが好ましい。これにより、配線部85の製造工程を簡略化してコストの低減を図ることができる。ただし、配線部85は、第2電極80とは別の層で形成されていてもよい。
図5に示すように、個別電極である第1電極60には個別リード電極91が接続され、共通電極である第2電極80には駆動用共通電極である共通リード電極92がそれぞれ電気的に接続されている。個別リード電極91及び共通リード電極92は、圧電体70を駆動する電圧を圧電体70に印加するための駆動配線として機能する。本実施形態では、駆動配線を介して圧電体70に電力を供給するための電源回路と、検出抵抗体401に電力を供給するための電源回路とは、互いに異なる回路とされている。
図3および図4に示すように、個別リード電極91及び共通リード電極92は、保護基板30に形成された貫通孔32内に露出するように延設されており、貫通孔32内で中継基板120と電気的に接続されている。中継基板120には、制御基板580および図示しない電源回路と接続するための複数の配線が形成されている。本実施形態において、中継基板120は、例えば、フレキシブル基板(FPC:Flexible Printed Circuit)により構成されている。なお、FPCに代えて、FFC(Flexible Flat Cable)など、可撓性を有する任意の基板により構成されてもよい。
中継基板120には、スイッチング素子を有する集積回路121が実装されている。集積回路121には、中継基板120で伝搬する圧電素子300を駆動するための信号が入力される。集積回路121は、入力される信号に基づいて、圧電素子300を駆動するための信号が第1電極60に供給されるタイミングを制御する。これにより、圧電素子300が駆動するタイミング、及び圧電素子300の駆動量が制御される。
個別リード電極91及び共通リード電極92の材料は、導電性を有する材料であり、例えば、金(Au)、銅(Cu)、チタン(Ti)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)等を用いることができる。本実施形態では、個別リード電極91及び共通リード電極92として金(Au)を用いた。また、個別リード電極91及び共通リード電極92は、第1電極60及び第2電極80や振動板50との密着性を向上する密着層を有していてもよい。
個別リード電極91及び共通リード電極92は、同一層に形成されているが、電気的に不連続となるように形成されている。これにより、個別リード電極91と、共通リード電極92とを個別に形成する場合に比べて、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。個別リード電極91と共通リード電極92とは、異なる層に形成されてもよい。
個別リード電極91は、活性部310毎、すなわち、第1電極60毎に設けられている。図5に示すように、例えば、個別リード電極91は、第1圧力室列L1では、配線部85を介して、第1電極60の端部60b付近に接続され、振動板50上まで-X方向に引き出されている。
図3に示すように、例えば、第1圧力室列L1では、共通リード電極92は、Y軸方向の両端部において屈曲し、第2電極80上から振動板50上にまで-X方向に引き出されている。共通リード電極92は、延設部92a、および延設部92bを有する。図5に示すように、例えば、第1圧力室列L1では、延設部92aは、圧力室12の端部12aに対応する領域にY軸方向に沿って延設され、延設部92bは、圧力室12の端部12bに対応する領域にY軸方向に沿って延設される。延設部92aおよび延設部92bは、複数の活性部310に対してY軸方向に亘って連続して設けられている。
延設部92a、および延設部92bは、X軸方向において、圧力室12の内側から圧力室12の外側まで延設されている。本実施形態では、圧電素子300の活性部310は、圧力室12のX軸方向の両端部において圧力室12の外側まで延設されており、延設部92aおよび延設部92bは、活性部310上において、圧力室12の外側まで延設されている。
図3および図5に示すように、本実施形態では、振動板50の-Z方向側の面には、さらに、検出抵抗体401が設けられている。具体的には、検出抵抗体401は、Z軸方向において、振動板50と圧電体70との間に位置し、圧電体70に覆われている。すなわち、検出抵抗体401は、圧力室基板10に対する圧電素子300の積層方向において、圧電素子300と同じ位置、すなわち圧電素子300と同じ層に配置される。検出抵抗体401は、第1液体吐出ヘッド511に備えられる複数の圧電素子300に対応して設けられている抵抗配線である。検出抵抗体401は、複数の圧電素子300に対応する圧力室12の温度を検出するために用いられる。本実施形態では、金属や半導体等の電気抵抗値が温度によって変化する特性を利用して検出抵抗体401の温度を検出する。制御部540は、圧電素子300の駆動に際して、検出抵抗体401に印加される電流の電流値と、電流の印加によって検出抵抗体401に発生した電圧の電圧値と、に基づいて、検出抵抗体401の電気抵抗値を測定し、更に検出抵抗体401の電気抵抗値と温度との対応関係に基づいて、圧力室12の温度を検出(推定)する。検出抵抗体401は、抵抗配線には限らず、熱電対を用いてもよい。
検出抵抗体401の材料は、電気抵抗値が温度依存性を有する材料であり、例えば、金(Au)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、チタン(Ti)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)等を用いることができる。このうち、白金(Pt)は、温度による電気抵抗の変化が大きく、安定性と精度が高いという観点から、検出抵抗体401の材料として好適に採用できる。電気抵抗値は、測定される検出抵抗体の測定値の一例である。本実施形態では、検出抵抗体401は、積層方向において第1電極60と同じ層とされ、第1電極60とは電気的に不連続となるように形成されている。検出抵抗体401は、第1電極60を形成する工程で第1電極60とともに形成される。したがって、検出抵抗体401の材料は、第1電極60と同じ白金(Pt)である。これにより、検出抵抗体401を、第1電極60とは別に形成する場合に比べて、製造工程を簡略化してコストを低減することができる。ただし、検出抵抗体401は、第1電極60と異なる層で形成されてもよい。
図3に示すように、本実施形態では、検出抵抗体401は、第1圧力室列L1および第2圧力室列L2の周囲を囲むように連続して形成されている。図3には、測定用リード電極93aおよび測定用リード電極93bを含む測定用リード電極93が示されている。測定用リード電極93は、検出抵抗体401と、中継基板120とを接続する接続部として機能する。検出抵抗体401の一端は、測定用リード電極93aと接続され、検出抵抗体401の他端は、測定用リード電極93bと接続されている。これにより、検出抵抗体401は、中継基板120と電気的に接続され、制御部540は、検出抵抗体401の電気抵抗値を検出可能になる。図3の例では、検出抵抗体401は、直線状に形成されているが、これに限らず、例えば、第1圧力室列L1および第2圧力室列L2の近傍で複数回往復される、いわゆる蛇行パターンとして形成されてもよい。このように構成することにより、圧力室12の温度の検出精度を高くすることができる。
本実施形態では、測定用リード電極93は、個別リード電極91および共通リード電極92と同一層に形成され、電気的に不連続となるように形成されている。測定用リード電極93の材料は、導電性を有する材料であり、例えば、金(Au)、銅(Cu)、チタン(Ti)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)等である。本実施形態では、測定用リード電極93として金(Au)を用いた。測定用リード電極93の材料は、個別リード電極91および共通リード電極92と同じ材料である。測定用リード電極93は、検出抵抗体401や振動板50との密着性を向上する密着層を有していてもよい。
図3に示すように、本実施形態では、検出抵抗体401は、第1圧力室列L1および第2圧力室列L2の周囲を囲むように、液体吐出ヘッド510の外側において連続して形成されている。検出抵抗体401の一部は、第1圧力室列L1における圧力室12の配列方向に沿って直線状に形成されており、第1圧力室列L1に含まれる圧力室12よりも+X方向側、すなわち交差方向における液体吐出ヘッド510の外側に配置されている。本実施形態では、検出抵抗体401の他の部分では、第2圧力室列L2における圧力室12の配列方向に沿って直線状に形成されており、第2圧力室列L2に含まれる圧力室12よりも-X方向側、すなわち交差方向における液体吐出ヘッド510の外側に配置されている。
図7から図9を参照して、本実施形態の液体吐出装置500に備えられる回路基板の機能構成ならびに配置方法について説明する。図7は、液体吐出装置500の機能的構成を示すブロック図である。図7に示すように、液体吐出装置500は、プリントヘッド5と、制御基板580とを備えている。制御基板580は、上述の制御部540の機能を実現するためのハードウェア論理回路を含む基板である。制御基板580は、リジッド基板を用いて形成されており、液体吐出装置500の本体内において、プリントヘッド5とは異なる位置に配置されている。本実施形態では、制御基板580は、配線基板530とは別体とすることにより、制御基板580の各電子回路から温度検出回路400への伝熱を低減または抑制している。図7に示すように、プリントヘッド5は、複数の液体吐出ヘッドユニット51を有し、液体吐出ヘッドユニット51のそれぞれは、第1液体吐出ヘッド511および第2液体吐出ヘッド512を有する。なお、図7以降において、インクタンク550と、搬送機構560と、移動機構570との図示は省略されている。
制御基板580と、プリントヘッド5とは、ケーブル590によって通信可能に接続されている。本実施形態では、ケーブル590によって、制御基板580に設けられた端子群と、プリントヘッド5に含まれる分岐配線基板520に設けられた端子群とが電気的に接続されている。ケーブル590は、フレキシブルフラットケーブル(FFC:Flexible Flat Cable)や同軸ケーブル等、伝搬する信号の形態に応じた各種ケーブルが使用される。ケーブル590は、光信号を伝搬する光通信ケーブルであってもよい。
制御基板580は、液体吐出装置500の外部に設けられたホストコンピューター等から入力される画像データに基づいて、液体吐出装置500の各構成を制御するための信号を生成し、対応する構成に出力する。制御基板580は、液体吐出装置制御回路581、信号変換回路582、時間計測回路583、制御基板電源回路584、制御基板電圧検出回路585、プリントヘッド制御回路586、ならびに駆動信号出力回路587を有する。なお、制御基板580は、1枚の基板で構成されることに限るものではなく、複数の基板で構成されてもよい。例えば、制御基板580が有する液体吐出装置制御回路581、信号変換回路582、時間計測回路583、制御基板電源回路584、制御基板電圧検出回路585、プリントヘッド制御回路586、ならびに駆動信号出力回路587を含む制御基板580に実装される複数の回路の少なくとも一部が、異なる基板に実装され、不図示のコネクターやケーブル等で電気的に接続された構成であってもよい。
制御基板電源回路584には、商用電源が入力される。制御基板電源回路584は、入力される商用電源を例えば42Vの直流電圧に変換し出力する。制御基板電源回路584から出力された直流電圧は、制御基板電圧検出回路585に入力されるとともに、液体吐出装置500の各構成の電源電圧としても用いられる。ここで、液体吐出装置500の各構成は、出力された直流電圧をそのまま電源電圧、及び駆動電圧として用いてもよく、不図示の電圧変換回路により、3.3V、5V、7.5V等の様々な電圧値に変換された電圧信号を電源電圧、及び駆動電圧として用いてもよい。
制御基板電圧検出回路585は、制御基板電源回路584から出力された直流電圧の電圧値に基づいて、液体吐出装置500に商用電源等の電源電圧が供給されているか否かを検出する。制御基板電圧検出回路585は、検出結果に応じた論理レベルの電圧検出信号を生成し、時間計測回路583に出力する。
時間計測回路583は、入力された電圧検出信号に基づいて、液体吐出装置500に電源電圧が供給されているか否かを判定する。時間計測回路583が、電圧検出信号に基づいて液体吐出装置500に電源電圧が供給されていると判定した場合、経過時間情報を生成し、液体吐出装置制御回路581に出力する。
液体吐出装置制御回路581は、液体吐出装置500の各部の動作を制御するための各種信号を生成し、液体吐出装置500が有する各部へと出力する。液体吐出装置制御回路581には、プリントヘッド制御回路586からプリントヘッド5の駆動状況を含むプリントヘッド動作情報信号が入力される。
プリントヘッド制御回路586は、プリントヘッド5が有する複数の圧電素子300を駆動させるための駆動データ信号、圧電素子300に駆動信号COMを供給するタイミングを制御するための印刷データ信号SI、クロック信号SCK、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、及び切替信号SWを生成する。プリントヘッド制御回路586が生成した印刷データ信号SI、クロック信号SCK、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、及び切替信号SWは、ケーブル590を介して、プリントヘッド5に入力される。なお、プリントヘッド制御回路586は、プリントヘッド5が有する複数の液体吐出ヘッド510、すなわち第1液体吐出ヘッド511および第2液体吐出ヘッド512のそれぞれに対応する印刷データ信号SI、及び切替信号SWを生成し出力する。プリントヘッド制御回路586は、圧電素子300を駆動させるための駆動信号COMの波形を規定する駆動データ信号を生成し駆動信号出力回路587に出力する。
駆動信号出力回路587は、入力された駆動データ信号をデジタル/アナログ信号変換したのち、変換されたアナログ信号を直流電圧に基づいてD級増幅することで駆動信号COMを生成する。換言すれば、駆動データ信号は、駆動信号COMの波形を規定するデジタル信号であり、駆動信号出力回路587は、駆動データ信号で規定された波形を直流電圧に基づいてD級増幅することで、駆動信号COMを生成する。駆動信号COMは、ケーブル590を介して、プリントヘッド5に入力される。駆動データ信号は、駆動信号COMの波形を規定することができる信号であればよく、例えば、アナログ信号であってもよい。駆動信号出力回路587は、駆動データ信号で規定される波形を増幅できればよく、例えば、A級増幅回路、B級増幅回路又はAB級増幅回路等を含んで構成されてもよい。
プリントヘッド制御回路586は、後述する分岐配線基板520が有するメモリーを制御するためのメモリー制御信号を出力する。メモリーの制御には、メモリーに記憶されている情報を読み出す読出処理、及びメモリーに情報の書き込み書込処理等が挙げられる。メモリー制御信号を出力すると、プリントヘッド制御回路586には、メモリーから読み出された情報に対応する記憶データ信号が入力される。
図7に示すように、プリントヘッド5は、分岐配線基板520と、複数の液体吐出ヘッドユニット51とを有する。分岐配線基板520は、ケーブル522を介して、複数の液体吐出ヘッドユニット51のそれぞれと電気的に接続されている。本実施形態では、プリントヘッド5が有する複数の液体吐出ヘッドユニット51は、いずれも同様の構成であるが、互いに異なる構成であってもよい。
分岐配線基板520には、制御基板580から、駆動信号COM、印刷データ信号SI、クロック信号SCK、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、ならびに切替信号SWがケーブル590を介して入力される。駆動信号COM、印刷データ信号SI、クロック信号SCK、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、ならびに切替信号SWのそれぞれは、分岐配線基板520を伝搬した後、対応する液体吐出ヘッドユニット51に入力される。
分岐配線基板520は、メモリーを含む集積回路と、セレクターとを有している。セレクターは、各液体吐出ヘッドユニット51に対応して設けられている。セレクターには、例えば、制御基板580から入力される印刷データ信号SI、メモリー制御信号MC、ラッチ信号LAT、及びチェンジ信号CHが入力される。セレクターは、入力されるラッチ信号LAT、及びチェンジ信号CHの論理レベルに応じて、印刷データ信号SI、ラッチ信号LAT、及びチェンジ信号CHを液体吐出ヘッドユニット51に出力するのか、又はメモリー制御信号MC、ラッチ信号LAT、及びチェンジ信号CHをメモリーに出力するのかを選択する。メモリーには、プリントヘッド5の動作状態を示す情報、及び当該情報を更新するか否かを判断するための閾値が記憶されている。本実施形態におけるメモリーは、紫外線で消去可能な不揮発性メモリーであって、具体的には、One-Time-PROM、EPROM等が用いられる。メモリーは、セレクターを介して入力されるメモリー制御信号MC、クロック信号SCK、ラッチ信号LAT、及びチェンジ信号CHによって制御される。
図8を用いて、液体吐出ヘッドユニット51の機能構成について説明する。図8は、液体吐出ヘッドユニット51の機能構成を示すブロック図である。図8に示すように、液体吐出ヘッドユニット51は、配線基板530、第1液体吐出ヘッド511、第2液体吐出ヘッド512、ならびに中継基板120を有する。
配線基板530は、プリント基板(PCB: printed circuit board)であり、例えば、セラミックス基板やガラスエポキシ基板などのリジッド基板である。配線基板530は、中継基板120を介して、第1液体吐出ヘッド511および第2液体吐出ヘッド512のそれぞれと電気的に接続されている。配線基板530には、分岐配線基板520から、ケーブル522を介して、駆動信号COM、基準電圧信号VBS、印刷データ信号SI、クロック信号SCK、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、及び切替信号SWのそれぞれが入力される。配線基板530に入力された駆動信号COM、基準電圧信号VBS、印刷データ信号SI、クロック信号SCK、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、及び切替信号SWのそれぞれは、配線基板530を伝搬した後、中継基板120に入力される。すなわち、配線基板530は、分岐配線基板520と、第1液体吐出ヘッド511および第2液体吐出ヘッド512との間で、駆動信号COM、基準電圧信号VBS、印刷データ信号SI、クロック信号SCK、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、及び切替信号SWを分岐し中継する。中継基板120に入力される切替信号SWは、集積回路121が、駆動電圧信号Vinを出力するのか、若しくは対応する液体吐出ヘッド510で生じた残留振動Voutを集積回路121に入力するのかを切り替える。配線基板530は、リジッド基板には限らず、フレキシブル基板やリジッドフレキシブル基板などの種々の基板であってよい。
中継基板120は、第1液体吐出ヘッド511および第2液体吐出ヘッド512のそれぞれと、配線基板530とを個別に接続する。中継基板120は、集積回路121を有している。中継基板120に入力された駆動信号COM、印刷データ信号SI、基準電圧信号VBS、クロック信号SCK、ラッチ信号LAT、チェンジ信号CH、及び切替信号SWは、集積回路121に入力される。本実施形態では、集積回路121は、スイッチを有しており、圧電素子300に駆動信号COMを印加するか非導通とするかを切り替える。なお、以降の説明では、集積回路121以降の駆動信号COMを駆動電圧信号Vinとも称する。集積回路121は、印刷データ信号SI、クロック信号SCK、ラッチ信号LAT、及びチェンジ信号CHで規定されたタイミングで、駆動信号COMに含まれる信号波形を選択するか否かを制御することで、駆動電圧信号Vinを生成し、液体吐出ヘッド510が有する圧電素子300の第1電極60に出力する。
基準電圧信号VBSは、圧電素子300の第2電極80に供給される。基準電圧信号VBSは、圧電素子300の変位の基準となる電位の信号であって、例えば、グラウンド電位、DC5.5V、DC6V等の電位の信号である。本実施形態では、基準電圧信号VBSは、駆動信号出力回路587で生成される。基準電圧信号VBSは、駆動信号出力回路587は限らず、不図示の電圧生成回路で生成されてもよい。第1液体吐出ヘッド511および第2液体吐出ヘッド512が有する圧電素子300は、第1電極60に供給される駆動電圧信号Vinと、第2電極80に供給される基準電圧信号VBSとの電位差に応じて駆動する。その結果、圧電素子300の駆動に応じた量のインクが第1液体吐出ヘッド511および第2液体吐出ヘッド512から吐出される。
中継基板120が有する集積回路121には、駆動電圧信号Vinに基づいて駆動した液体吐出ヘッド510に生じる残留振動Voutが入力される。集積回路121は、入力される残留振動Voutに基づく残留振動信号を生成してよい。
図8に示すように、本実施形態において、配線基板530には、温度検出回路400が備えられている。温度検出回路400は、第1液体吐出ヘッド511に備えられる第1検出抵抗体401と、第2液体吐出ヘッド512の第2検出抵抗体402とのそれぞれに電気的に接続されており、第1検出抵抗体401および第2検出抵抗体402に発生する電圧値を検出する。第1検出抵抗体401による温度の検出対象となる複数の圧電素子300を「第1圧電素子群」とも呼び、第2検出抵抗体402による温度の検出対象となる複数の圧電素子300を「第2圧電素子群」とも呼ぶ。温度検出回路400は、電源回路430と、電圧検出回路440と、切替回路450と、を備えている。
電源回路430は、第1検出抵抗体401および第2検出抵抗体402に電力を供給する。本実施形態では、電源回路430は、第1検出抵抗体401および第2検出抵抗体402に予め定められた一定の電流を流す定電流回路である。電源回路430は、配線基板530に限らず、例えば、分岐配線基板520や制御基板580など、液体吐出装置500における配線基板530以外の位置に配置されてもよい。
電圧検出回路440は、電源回路430から電流が供給され、第1検出抵抗体401および第2検出抵抗体402の両端子間の電圧値(第1検出抵抗体401および第2検出抵抗体に発生する電圧値)を検出する。本実施形態では、電圧検出回路440は、検出した電圧値を制御基板580に出力する。制御基板580は、電圧検出回路440が検出した電源回路430から流された電流によって第1検出抵抗体401に発生する電圧を用いて、第1圧力室の温度を取得し、電圧検出回路440が検出した電源回路430から流された電流によって第2検出抵抗体402に発生する電圧を用いて、第2圧力室の温度を取得する。本実施形態では、制御基板580に備えられる記憶回路には、検出抵抗体401の電気抵抗値と温度との対応関係が予め記憶されている。制御基板580は、電源回路430から供給される電流値と、電圧検出回路440により検出される電圧値とを用いて、第1検出抵抗体401および第2検出抵抗体402の電気抵抗値を算出し、記憶回路に格納されている第1検出抵抗体401および第2検出抵抗体402の電気抵抗値と温度との対応関係に基づいて、第1液体吐出ヘッド511および第2液体吐出ヘッド512のそれぞれの圧力室12の温度を検出する。温度検出回路400は、制御基板580に電圧値を出力する形態には限らず、第1検出抵抗体401および第2検出抵抗体402の電気抵抗値を算出して、制御基板580に電気抵抗値を出力してもよい。温度検出回路400は、配線基板530のメモリーに予め第1検出抵抗体401および第2検出抵抗体402の電気抵抗値と温度との対応関係を記憶しておき、当該対応関係を用いて電気抵抗値から導出した温度を制御基板580に出力してもよい。
切替回路450は、制御基板580による制御のもとで、温度検出回路400に含まれるスイッチ素子のオン・オフを切り替える。切替回路450は、当該スイッチ素子の操作により、電源回路430から第1検出抵抗体401の両端子間の電圧値を電圧検出回路440が検出可能な第1状態と、電源回路430から第2検出抵抗体402の両端子間の電圧値を電圧検出回路440が検出可能な第2状態とのいずれかに切り替える。
図9は、温度検出回路400の回路構成を模式的に示す説明図である。本実施形態では、温度検出回路400は、第1液体吐出ヘッド511の第1検出抵抗体401と、第2液体吐出ヘッド512の第2検出抵抗体402による並列回路である。第1検出抵抗体401の電気抵抗値Rp1は、第2検出抵抗体402の電気抵抗値Rp2と略同じである。略同じとは、同じ温度環境下において、第1検出抵抗体401の電気抵抗値Rp1が第2検出抵抗体402の電気抵抗値Rp2の0.5倍以上、1.5倍以下であることを意味する。
図9に示すように、温度検出回路400は、電源回路430から電圧検出回路440までの間に、第1経路RT1と、第2経路RT2と、第3経路RT3と、第4経路RT4との経路を有している。第1経路RT1は、第1検出抵抗体401を介して、電源回路430と電圧検出回路440とを電気的に接続する経路である。第2経路RT2は、第1経路RT1とは異なる経路であり、第2検出抵抗体402を介して、電源回路430と電圧検出回路440とを電気的に接続する経路である。第1経路RT1および第2経路RT2は、第1差動増幅回路442の一方の入力端子に接続されている。
第3経路RT3は、第1検出抵抗体401を介さずに、第1分岐点BP1と、電圧検出回路440とを電気的に接続する経路である。第3経路RT3は、第1経路RT1とは、電源回路430から第1分岐点BP1までは同じ経路であり、第1分岐点BP1から電圧検出回路440までは異なる経路である。第1分岐点BP1は、第1経路RT1を、第1経路RT1と、第3経路RT3とに分岐させる。第1分岐点BP1は、第1経路RT1における第1検出抵抗体401と、電源回路430との間に位置している。第4経路RT4は、第2検出抵抗体402を介さずに、第2分岐点BP2と、電圧検出回路440とを電気的に接続する経路である。第4経路RT4は、第2経路RT2とは、電源回路430から第2分岐点BP2までは同じ経路であり、第2分岐点BP2から電圧検出回路440までは異なる経路である。第2分岐点BP2は、第2経路RT2を、第2経路RT2と、第4経路RT4とに分岐させる。第2分岐点BP2は、第2経路RT2における第2検出抵抗体402と、電源回路430との間に位置している。本実施形態では、第1分岐点BP1と第2分岐点BP2とは、同じ分岐点であり、第3経路RT3と第4経路RT4は、同じ経路である。すなわち、第1経路RT1および第2経路RT2は、第1分岐点BP1および第2分岐点BP2までの経路が共通し、第3経路RT3および第4経路RT4は、第1差動増幅回路442の他方の入力端子に接続されている。
温度検出回路400は、第1スイッチ411と、第2スイッチ412とを備えている。第1スイッチ411は、第1経路RT1の途中の、第1検出抵抗体401と電圧検出回路440との間に設けられている。具体的には、第1スイッチ411は、第1経路RT1において、検出抵抗体401の下流側、すなわち検出抵抗体401よりも第1差動増幅回路442に近い位置に配置されている。第2スイッチ412は、第2経路RT2の途中の、第2検出抵抗体402と電圧検出回路440との間に設けられている。具体的には、第2スイッチ412は、第2経路RT2において、検出抵抗体402の下流側、すなわち検出抵抗体402よりも第1差動増幅回路442に近い位置に配置されている。第1スイッチ411および第2スイッチ412は、切替回路450から出力されるセレクト信号S1,S2により、オン・オフが個別に切り替えられる。本実施形態では、同じ温度環境下で、第1スイッチ411のオン抵抗は、第1検出抵抗体401の電気抵抗値Rp1の1/100以下とされ、第2スイッチ412のオン抵抗は、第2検出抵抗体402の電気抵抗値Rp2の1/100以下とされている。
温度検出回路400は、切替回路450によるスイッチ素子の操作により、電源回路430から電圧検出回路440までの経路を、第1検出抵抗体401を含む第1経路RT1と、第2検出抵抗体402を含む第2経路RT2とのそれぞれに切り替える。具体的には、温度検出回路400は、切替回路450により、第1スイッチ411をオンにして接続状態とし、第2スイッチ412をオフにして遮断状態とすることによって第1状態に切り替える。第1状態とは、電源回路430から第1検出抵抗体401の両端子間の電圧値を電圧検出回路440によって検出可能な状態を意味する。また、第2スイッチ412をオンにして接続状態とし、第1スイッチ411をオフにして遮断状態とすることで、第2状態に切り替える。第2状態とは、電源回路430から第2検出抵抗体402の両端子間の電圧値を電圧検出回路440によって検出可能な状態を意味する。本実施形態では、温度検出回路400は、切替回路450による第1状態と、第2状態とを切り替えることにより、検出抵抗体401に発生する電圧値と、検出抵抗体402に発生する電圧値とを検出する。
図9に示すように、電圧検出回路440は、第1差動増幅回路442と、A/Dコンバーター444とを含んでいる。第1差動増幅回路442の出力端子と、電圧検出回路440の入力端子とは、第5経路RT5によって、電気的に接続されている。第5経路RT5には、例えば、RCフィルターなどのローパスフィルターが備えられてもよい。このように構成することにより、圧電素子300の駆動信号に起因する低周波数成分のノイズを減衰することができ、電圧検出回路440による電圧値の測定精度が低下することを低減または抑制することができる。ローパスフィルターは、例えば、複数のRCフィルターを備える2次以上のローパスフィルターであることが好ましい。ローパスフィルターは、RCフィルターには限らず、LCフィルターであってもよい。
第1差動増幅回路442は、いわゆる計装アンプであり、電源回路430から第1検出抵抗体401および第2検出抵抗体402に印加される電圧を、予め定められた増幅率で増幅させる。増幅された電圧値は、第5経路RT5を介してA/Dコンバーター444に出力される。A/Dコンバーター444は、入力されるアナログの電圧値をデジタル信号に変換し、制御基板580に出力する。なお、第1差動増幅回路442は、省略することもできる。
以上、説明したように、本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51は、複数の圧力室12、複数の圧電素子300、圧電素子300を駆動するための電圧を圧電素子300に印加するための駆動配線を備える液体吐出ヘッド510と、複数の圧電素子300のうちの第1圧電素子群に対応して設けられ、圧電素子300または駆動配線と同じ材料で形成された第1検出抵抗体401、および、複数の圧電素子300のうちの第1圧電素子群とは異なる第2圧電素子群に対応して設けられ、圧電素子300または駆動配線と同じ材料で形成された第2検出抵抗体402と、第1検出抵抗体401および第2検出抵抗体402に電流を流すための電源回路430と、電圧を検出するための電圧検出回路440と、切替回路450とを備えている。切替回路450は、電源回路430から流された電流によって第1検出抵抗体401に発生する電圧を電圧検出回路440が検出可能な第1状態と、電源回路430から流された電流によって第2検出抵抗体402に発生する電圧を電圧検出回路440が検出可能な第2状態と、を切り替える。本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、第1状態と第2状態との切り替えにより、複数の検出抵抗体の電圧値を個別に検出できるとともに、複数の検出抵抗体に対して、電源回路430、電圧検出回路440を共通化することにより、温度検出回路400全体の配線長さを短くすることができ、温度検出回路400を小型化し、液体吐出ヘッドユニット51を小型化することができる。温度検出回路400の配線長さを短くすることにより、検出結果の伝送時のノイズを低減し、温度検出回路400による測定精度を高くすることができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、さらに、液体吐出ヘッド510を複数備えている。複数の液体吐出ヘッド510は、第1液体吐出ヘッド511と、第1液体吐出ヘッドとは異なる第2液体吐出ヘッド512とを含み、第1検出抵抗体401は、第1液体吐出ヘッド511に設けられ、第2検出抵抗体402は、第2液体吐出ヘッド512に設けられる。したがって、複数の液体吐出ヘッド510のそれぞれに備えられる検出抵抗体の電圧を個別に検出することができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51は、さらに、第1検出抵抗体401を介して、電源回路430と電圧検出回路440とを電気的に接続する第1経路RT1と、第2検出抵抗体402を介して、電源回路430と電圧検出回路440とを電気的に接続する第2経路RT2と、第1検出抵抗体401を介さずに、電源回路430と電圧検出回路440とを電気的に接続する第3経路RT3と、第2検出抵抗体402を介さずに、電源回路430と電圧検出回路440とを電気的に接続する第4経路RT4と、を備える。本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、電源回路430、電圧検出回路440を共通化しつつ、温度検出回路400を複数の検出抵抗体による並列回路とすることができる。複数の検出抵抗体に対して、温度検出回路400全体の配線長さを短くすることができ、温度検出回路400を小型化し、液体吐出ヘッドユニット51を小型化することができる。温度検出回路400の配線長さを短くすることにより、検出結果の伝送時のノイズを低減し、温度検出回路400による測定精度を高くすることができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、第1経路RT1の途中の、第1検出抵抗体401と電圧検出回路440の間に設けられた第1スイッチ411と、第2経路RT2の途中の、第2検出抵抗体402と電圧検出回路440の間に設けられた第2スイッチ412とを備えている。切替回路450は、第1スイッチ411を接続状態とし、第2スイッチ412を遮断状態とすることによって第1状態に切り替え、第2スイッチ412を接続状態とし、第1スイッチ411を遮断状態とすることで、第2状態に切り替える。いわゆる2端子測定法による簡易な構成によって複数の検出抵抗体の電圧値を検出できるとともに、複数の検出抵抗体に対して、電源回路430、電圧検出回路440を共通化することにより、温度検出回路400全体の配線長さを短くすることができ、温度検出回路400を小型化することができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、第1スイッチ411のオン抵抗は、第1検出抵抗体401の電気抵抗値の1/100以下であり、第2スイッチ412のオン抵抗は、第2検出抵抗体402の電気抵抗値の1/100以下である。第1スイッチ411および第2スイッチ412などの温度検出回路400に含まれる第1検出抵抗体401や第2検出抵抗体402以外の電気抵抗値を小さくすることにより、電圧検出回路440による電圧値の検出精度の低下を低減または抑制することができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、第1分岐点BP1と第2分岐点BP2とは、同じ分岐点であり、第3経路RT3と第4経路RT4は、同じ経路である。したがって、温度検出回路400の回路構成をより小型化することができるとともに、電圧検出回路440の検出結果を伝送する際のノイズによる検出結果への影響をより小さくすることができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、電圧検出回路440は、第1経路RT1および第2経路RT2が一方の入力端子に接続し、第3経路RT3および第4経路RT4が他方の入力端子に接続する第1差動増幅回路442と、第1差動増幅回路442の出力端子と、電圧検出回路440の入力端子とを接続する第5経路RT5とを備えている。第1差動増幅回路442に入力される第1検出抵抗体401、第2検出抵抗体402の電圧値を増幅することができ、測定精度を向上することができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、電源回路430は、第1検出抵抗体401および第2検出抵抗体402に定電流を流す定電流回路である。検出抵抗体401および検出抵抗体402に発生する電圧値に対する電流の変動の影響を低減または抑制することができ、検出抵抗体401、検出抵抗体402の電気抵抗値の検出精度を向上させることができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、第1検出抵抗体401の電気抵抗値は、第2検出抵抗体402の電気抵抗値の0.5倍以上1.5倍以下である。したがって、温度検出回路400が有する複数の検出抵抗体の電気抵抗値を略同じにすることにより、複数の検出抵抗体間での測定ばらつきを小さくすることができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、電圧検出回路440が検出した電源回路430から流された電流によって第1検出抵抗体401に発生する電圧を用いて圧力室12の温度を取得し、電圧検出回路440が検出した電源回路430から流された電流によって第2検出抵抗体402に発生する電圧を用いて圧力室12の温度を取得する。検出抵抗体401,402に発生する電圧値を用いて温度を取得するので、熱電対などを用いる場合と比較して、温度検出回路400を小型化することができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、液体吐出ヘッド510と電気的に接続される配線基板530を備えている。切替回路450は、配線基板530に配置される。切替回路450を液体吐出ヘッドユニット51内の配線基板530に配置することにより、切替回路450を制御基板580などの液体吐出ヘッドユニット51以外の箇所に配置する場合に比べて、液体吐出ヘッド510の検出抵抗体401,402から切替回路450までの配線長さを短くすることができ、検出結果の伝送時のノイズを低減し、検出抵抗体401,402の電気抵抗値の測定精度を向上することができる。
本実施形態の液体吐出装置500は、上記形態の液体吐出ヘッド510と、液体吐出ヘッドユニット51の吐出動作を制御する制御部540と、を備える。本実施形態の液体吐出装置500によれば、制御部540を、液体吐出ヘッドユニット51外に備えることにより、温度検出回路400が制御基板580から伝熱や電気的ノイズの影響を受けることを低減または抑制することができ、温度検出回路400による温度の検出精度を向上することができる。
B.第2実施形態:
図10は、本開示の第2実施形態の液体吐出ヘッドユニット51が備える温度検出回路400bを示す説明図である。第2実施形態の液体吐出ヘッドユニット51は、第1実施形態の液体吐出ヘッドユニット51とは、2端子測定法を用いる温度検出回路400に代えて、いわゆる4端子測定法を用いる温度検出回路400bを備える点で相違し、それ以外の構成は同様である。なお、図10では、後述する第6経路RT6の図示は省略されている。
図10は、本開示の第2実施形態の液体吐出ヘッドユニット51が備える温度検出回路400bを示す説明図である。第2実施形態の液体吐出ヘッドユニット51は、第1実施形態の液体吐出ヘッドユニット51とは、2端子測定法を用いる温度検出回路400に代えて、いわゆる4端子測定法を用いる温度検出回路400bを備える点で相違し、それ以外の構成は同様である。なお、図10では、後述する第6経路RT6の図示は省略されている。
温度検出回路400bは、第1実施形態と同様に、第1液体吐出ヘッド511の検出抵抗体401と、第2液体吐出ヘッド512の検出抵抗体402とによる並列回路である。温度検出回路400bは、電源回路430から電圧検出回路440までの間に、第1経路RT1と、第2経路RT2と、第3経路RT3と、第4経路RT4との経路を有している。第1差動増幅回路442の一方の入力端子には、第3経路RT3および第4経路RT4が接続され、他方の入力端子には、第1経路RT1および第2経路RT2が接続されている。本実施形態において、温度検出回路400bは、第1分岐点BP1と第2分岐点BP2とは互いに異なる分岐点であり、第3経路RT3と第4経路RT4とは互いに異なる経路である点において、第1実施形態での温度検出回路400とは相異する。
温度検出回路400bは、第1実施形態で示した第1スイッチ411および第2スイッチ412に代えて、第3スイッチ413と、第4スイッチ414と、第5スイッチ415と、第6スイッチ416とを備えている。第3スイッチ413は、第3経路RT3の途中の、第1分岐点BP1と電圧検出回路440の間に設けられている。切替回路450は、例えば、第3スイッチ413をオンにすることで、第3経路RT3に電流を流すための接続状態とし、第3スイッチ413をオフにすることで、第3経路RT3に流れる電流を遮断するための遮断状態とに切り替え可能である。第4スイッチ414は、第4経路RT4の途中の、第2分岐点BP2と電圧検出回路440の間に設けられている。切替回路450は、例えば、第4スイッチ414をオンにすることで、第4経路RT4に電流を流すための接続状態とし、第4スイッチ414をオフにすることで、第4経路RT4に流れる電流を遮断するための遮断状態とに切り替え可能である。本実施形態では、同じ温度環境下で、第3スイッチ413のオン抵抗は、第1検出抵抗体401の電気抵抗値Rp1の1/100以下とされ、4スイッチ414のオン抵抗は、第2検出抵抗体402の電気抵抗値Rp2の1/100以下とされている。
第5スイッチ415は、第1経路RT1の途中の、電源回路430と第1分岐点BP1との間に設けられている。切替回路450は、例えば、第5スイッチ415をオンにすることで、第1経路RT1に電流を流すための接続状態とし、第5スイッチ415をオフにすることで、第1経路RT1に流れる電流を遮断するための遮断状態とに切り替え可能である。第6スイッチ416は、第2経路RT2の途中の、電源回路430と第2分岐点BP2との間に設けられている。切替回路450は、例えば、第6スイッチ416をオンにすることで、第2経路RT2に電流を流すための接続状態とし、第6スイッチ416をオフにすることで、第2経路RT2に流れる電流を遮断するための遮断状態とに切り替え可能となる。
本実施形態では、切替回路450は、第5スイッチ415をオンとして接続状態とし、第6スイッチ416をオフとして遮断状態とすることによって、電源回路430から第1検出抵抗体401の両端子間の電圧値を電圧検出回路440が検出可能な第1状態に切り替える。また、切替回路450は、第6スイッチ416をオンとして接続状態とし、第5スイッチ415をオフとして遮断状態とすることで、電源回路430から第2検出抵抗体402の両端子間の電圧値を電圧検出回路440が検出可能な第2状態に切り替える。
図10に示すように、本実施形態では、切替回路450は、第3スイッチ413と第5スイッチ415とのオン・オフの切り替えを連動させており、セレクト信号S1の出力により、第3スイッチ413の接続状態と遮断状態との切り替えとともに、第5スイッチ415の接続状態と遮断状態とを切り替えることができる。同様に、切替回路450は、第4スイッチ414と第6スイッチ416とのオン・オフの切り替えを連動させており、セレクト信号S2の出力により、第4スイッチ414と第6スイッチ416との接続状態と遮断状態とを切り替えることができる。
図11を参照して、温度検出回路400bが備える電源回路430の詳細な構成について説明する。図11は、温度検出回路400bの電源回路430の回路構成を示す説明図である。図11では、技術の理解を容易にするために、第2検出抵抗体402と、第2検出抵抗体402に対応する回路構成との図示は省略されている。
図11に示すように、電源回路430は、オペアンプ436と、電源抵抗体434と、第2差動増幅回路432とを備えている。電源抵抗体434は、オペアンプ436の出力端子と電気的に接続されている。本実施形態において、第2差動増幅回路432は、増幅率G1とする、いわゆる計装アンプである。本実施形態では、第1差動増幅回路442と、第2差動増幅回路432とは、互いに同一の電気回路が用いられている。第2差動増幅回路432の両端の入力端子は、電源抵抗体434の両端に電気的に接続され、第2差動増幅回路432の出力端子は、オペアンプ436の一方の入力端子に接続されている。
本実施形態では、温度検出回路400bは、電圧検出回路440と、電源回路430とを電気的に接続する第6経路RT6を備えている。第6経路RT6は、オペアンプ436の非反転入力に接続されている経路である。第6経路RT6は、電圧検出回路440、より具体的にはA/Dコンバーター444から出力される基準電圧Vrefをオペアンプ436の非反転入力に入力する。なお、第6経路RT6は、省略されてもよい。この場合には、オペアンプ436の非反転入力には、A/Dコンバーター444とは異なる任意の回路からの出力電圧が入力されてよい。
第2差動増幅回路432の入力間の電位差Vdは、以下の式(1)により算出され、第2差動増幅回路432から出力される電圧値Vcは、以下の式(2)により算出される。
Vd=Ic・Rs ・・・式(1)
Vc=G1・Ic・Rs ・・・式(2)
Ic:オペアンプ436から出力される定電流の電流値
Rs:電源抵抗体434の電気抵抗値
G1:第2差動増幅回路432の増幅率
Vd=Ic・Rs ・・・式(1)
Vc=G1・Ic・Rs ・・・式(2)
Ic:オペアンプ436から出力される定電流の電流値
Rs:電源抵抗体434の電気抵抗値
G1:第2差動増幅回路432の増幅率
第2差動増幅回路432から出力される電圧値Vcは、オペアンプ436の反転入力に入力され、オペアンプ436の非反転入力には、A/Dコンバーター444から出力される基準電圧Vrefが入力される。したがって、Vc=Vrefとなることから、式(2)を用いて、以下の式(3)が得られる。電源回路430から供給される電流値Icは、式(3)を用いた以下の式(4)により導出される。式(4)に示されるように、電源回路430から供給される電流の電流値Icは、第6経路RT6を介して入力される基準電圧Vrefに比例(詳細には一次比例)する。
Vref=G1・Ic・Rs ・・・式(3)
Ic=Vref/(G1・Rs) ・・・式(4)
Vref=G1・Ic・Rs ・・・式(3)
Ic=Vref/(G1・Rs) ・・・式(4)
第1差動増幅回路442の入力間の電位差Vpは、第1検出抵抗体401に印加される電圧値Vcに等しい。したがって、電圧値Vcは、以下の式(5)を用いて導出できる。
Vp=Ic・Rp1 ・・・式(5)
Rp1:検出抵抗体401の電気抵抗値
Vp=Ic・Rp1 ・・・式(5)
Rp1:検出抵抗体401の電気抵抗値
第1差動増幅回路442から出力される電圧値Vqは、以下の式(6)によって算出される。式(6)と、式(4)とを用いることにより、以下の式(7)が得られる。
Vq=G2・Ic・Rp1 ・・・式(6)
Vq=(G2/G1)・(Rpt1/Rs)・Vref ・・・式(7)
G2:第1差動増幅回路442の増幅率
式(7)によって得られた電圧値Vqと、電源回路430から供給される電流値Icとを用いることによって、第1検出抵抗体401の電気抵抗値Rp1が算出される。制御部540は、得られた電気抵抗値Rp1と、記憶回路に予め格納された検出抵抗体401の電気抵抗値Rp1と温度との対応関係とを用いて、圧力室12の温度を導出する。
Vq=G2・Ic・Rp1 ・・・式(6)
Vq=(G2/G1)・(Rpt1/Rs)・Vref ・・・式(7)
G2:第1差動増幅回路442の増幅率
式(7)によって得られた電圧値Vqと、電源回路430から供給される電流値Icとを用いることによって、第1検出抵抗体401の電気抵抗値Rp1が算出される。制御部540は、得られた電気抵抗値Rp1と、記憶回路に予め格納された検出抵抗体401の電気抵抗値Rp1と温度との対応関係とを用いて、圧力室12の温度を導出する。
上記式(7)によれば、第1差動増幅回路442から出力される電圧値Vqは、G2/G1に比例する。本実施形態では、第1差動増幅回路442と、第2差動増幅回路432とに同一の電気回路が用いられている。その結果、第1差動増幅回路442の増幅率G2と、第2差動増幅回路432の増幅率G1とが略等しくなるので、第1差動増幅回路442と、第2差動増幅回路432との増幅率に基づく影響を小さくし、温度検出回路400bによる電圧値の検出精度を向上させることができる。
以上、説明したように、本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、第1経路RT1と第3経路RT3は、電源回路430から第1分岐点BP1までは同じ経路であり、第1分岐点BP1から電圧検出回路440までは異なる経路である。第2経路RT2と第4経路RT4は、電源回路430から第2分岐点BP2までは同じ経路であり、第2分岐点BP2から電圧検出回路440までは異なる経路である。また、第3経路RT3の途中の、第1分岐点BP1と電圧検出回路440の間に設けられた第3スイッチ413と、第4経路RT4の途中の、第2分岐点BP2と電圧検出回路440の間に設けられた第4スイッチ414と、を更に有している。切替回路450は、第3スイッチ413を接続状態とするとともに第4スイッチ414を遮断状態とすることで、第1状態に切り替え、第4スイッチ414を接続状態とするとともに第3スイッチ413を遮断状態とすることで、第2状態に切り替える。本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、いわゆる4端子測定法を用いた温度検出回路400bにより、各スイッチ413,414,415,416のオン抵抗の影響を抑制することができ、電圧検出回路440による電圧値の測定精度を向上させることができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、第1経路RT1の途中の、電源回路430と第1分岐点BP1の間に設けられた第5スイッチ415と、第2経路RT2の途中の、電源回路430と第2分岐点BP2の間に設けられた第6スイッチ416と、を更に有する。切替回路450は、第5スイッチ415を接続状態とするとともに第6スイッチ416を遮断状態とすることで、第1状態に切り替え、第6スイッチ416を接続状態とするとともに第5スイッチ415を遮断状態とすることで、第2状態に切り替える。この形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、各スイッチ413のオン抵抗の影響を抑制することができ、電圧検出回路440による電圧値の測定精度を向上させることができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、切替回路450は、第3スイッチ413と第5スイッチ415とを連動させて、第3スイッチ413および第5スイッチ415の接続状態と遮断状態とを切り替え、第4スイッチ414と第6スイッチ416とを連動させて、第4スイッチ414と第6スイッチ416の接続状態と遮断状態とを切り替える。したがって、簡易な方法により温度検出回路400bの第1状態と第2状態とを切り替えることができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、第3スイッチ413のオン抵抗は、第1検出抵抗体401の電気抵抗値Rp1の1/100以下であり、第4スイッチ414のオン抵抗は、第2検出抵抗体402の電気抵抗値Rp2の1/100以下である。温度検出回路400bにおける第1検出抵抗体401や第2検出抵抗体402以外の電気抵抗値を低減することにより、電圧検出回路440による電圧値Vqの検出精度の低下を低減または抑制することができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、電圧検出回路440と、電源回路430とを電気的に接続する第6経路RT6であって、電圧検出回路440の基準電圧Vrefを出力するための第6経路RT6を備えている。A/Dコンバーター444は、基準電圧Vrefに基づいてAD変換を行う。電源回路430は、第6経路RT6を介して入力される基準電圧Vrefに比例する電流を取り出す。したがって、式(7)に示されるように、第1差動増幅回路442から出力される電圧値Vqが基準電圧Vrefにより規定され、電圧値VqにおけるA/Dコンバーター444に起因する誤差を小さくすることができる。
本実施形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、電源回路430は、オペアンプ436と、オペアンプ436の出力端子に接続される電源抵抗体434と、両端の入力端子が電源抵抗体434の両端と接続され、出力端子がオペアンプ436の一方の入力端子に接続される第2差動増幅回路432と、を備えている。したがって、第2差動増幅回路432の増幅率G1をかけた電圧値をオペアンプ436にフィードバックすることにより、電源回路430から取り出される電流値Icの変動を小さくすることができる。
C.他の形態:
(C1)上記第2実施形態では、温度検出回路400bは、第3スイッチ413と、第4スイッチ414と、第5スイッチ415と、第6スイッチ416とを備えている例を示した。また、温度検出回路400bでは、第1分岐点BP1が、第2分岐点BP2とは異なる分岐点であり、第3経路RT3が、第4経路RT4とは異なる経路である例を示した。これに対して、温度検出回路400bは、第5スイッチ415と、第6スイッチ416とを備えなくてもよい。この場合において、例えば、第3経路RT3と、第4経路RT4とは互いに異なる経路としつつ、第1分岐点BP1と、第2分岐点BP2とは互いに異なる分岐点とされてもよい。この形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、切替回路450は、第3スイッチ413を接続状態とし、第4スイッチ414を遮断状態とすることによって第1状態に切り替え、第4スイッチ414を接続状態とし、第3スイッチ413を遮断状態とすることで、第2状態に切り替えることができる。
(C1)上記第2実施形態では、温度検出回路400bは、第3スイッチ413と、第4スイッチ414と、第5スイッチ415と、第6スイッチ416とを備えている例を示した。また、温度検出回路400bでは、第1分岐点BP1が、第2分岐点BP2とは異なる分岐点であり、第3経路RT3が、第4経路RT4とは異なる経路である例を示した。これに対して、温度検出回路400bは、第5スイッチ415と、第6スイッチ416とを備えなくてもよい。この場合において、例えば、第3経路RT3と、第4経路RT4とは互いに異なる経路としつつ、第1分岐点BP1と、第2分岐点BP2とは互いに異なる分岐点とされてもよい。この形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、切替回路450は、第3スイッチ413を接続状態とし、第4スイッチ414を遮断状態とすることによって第1状態に切り替え、第4スイッチ414を接続状態とし、第3スイッチ413を遮断状態とすることで、第2状態に切り替えることができる。
(C2)上記第2実施形態において、第1差動増幅回路442、第2差動増幅回路432が計装アンプである例を示した。これに対して、第1差動増幅回路442、第2差動増幅回路432には、オペアンプなどの計装アンプ以外の差動増幅回路が用いられてもよい。
(C3)上記各実施形態では、液体吐出ヘッドユニット51に、第1液体吐出ヘッド511と、第2液体吐出ヘッド512との2つの液体吐出ヘッドが備えられる例を示した。これに対して、液体吐出ヘッドユニット51に備えられる液体吐出ヘッドは、2つには限らず、第1液体吐出ヘッド511と、第2液体吐出ヘッド512と、第3液体吐出ヘッドとの3つであってもよい。第3液体吐出ヘッドに備えられる圧力室12を第3圧力室と、圧電素子300を第3圧電素子と、駆動配線を第3駆動配線と、検出抵抗体を第3検出抵抗体と、それぞれ呼ぶことがある。この場合において、切替回路450は、制御基板580による制御のもとで、温度検出回路400に含まれるスイッチ素子のオン・オフを切り替えることにより、第1状態と、第2状態と、電源回路430から電流が印加されることで第3検出抵抗体に発生する電圧値を電圧検出回路440が検出可能な第3状態とのいずれかに切り替える。第3液体吐出ヘッドの構成は、第1液体吐出ヘッド511と、第2液体吐出ヘッド512と同様であってよく、異なっていてもよい。液体吐出ヘッドユニット51に備えられる液体吐出ヘッドは、2つや3つには限らず、1つであってもよく、4以上であってもよい。
(C4)上記各実施形態において、第1電極60が個別電極であり、第2電極80が共通電極である例を示したが、第1電極60を共通電極とし、第2電極80を個別電極としてもよい。この場合、第1電極60は、圧電体70に対して、+Z方向側に設けられ、複数の圧力室12に対して共通に設けられる。また、第2電極80は、圧電体70に対して、-Z方向側に設けられ、複数の圧力室12に対して個別に設けられる。第1電極60は共通リード電極92と接続され、第2電極80は個別リード電極91と接続される。
上記形態の液体吐出ヘッドユニット51において、第4状態において、集積回路121は、第1圧電素子に加え、さらに第2圧電素子に駆動電圧信号Vinを出力してもよい。この形態の液体吐出ヘッドユニット51によれば、第1液体吐出ヘッド511に加え、第2液体吐出ヘッド512での圧電素子300の駆動と、温度検出回路400による電圧検出とが同時に実行されることを回避することができ、温度検出回路400による第2検出抵抗体402に印加される電圧値の検出精度が低下することを低減または防止することができる。この場合において、第1圧電素子および第2圧電素子への駆動電圧信号Vinの出力は、第7経路の第7スイッチのオン・オフで切り替えられてもよい。また、集積回路121と、第2圧電素子とを電気的に接続する経路を第8経路としたとき、集積回路121から出力される駆動電圧信号Vinが第8経路を介して第2圧電素子に出力されてもよい。この場合には、例えば、切替回路450によって、第8経路に電流を流すための接続状態と、第8経路に流れる電流を遮断するための遮断状態とに切り替え可能な第8スイッチが備えられてよい。
また、上記各実施形態において、切替回路450が各スイッチを切り替えるタイミングは、駆動信号COMの電位が変化しない期間にすることが好ましい。例えば、駆動信号COMの最大電圧を第1電圧、駆動信号COMの最小電圧を第2電圧、第1電圧と第2電圧の中間の電圧を第3電圧としたとき、1周期分で、第3電圧で一定となる第1期間、第3電圧から第2電圧まで電圧が低下する第2期間、第2電圧で一定となる第3期間、第2電圧から第1電圧まで電圧が上昇する第4期間、第1電圧で一定となる第5期間、第1電圧から第3電圧まで電圧が低下する第6期間、第3電圧で一定となる第7期間が、この順番で変わっていくような駆動信号COMを用いることができる。この場合、1周期分の中で駆動信号COMの電圧が変化する第2期間、第4期間、第6期間は、圧電素子300に電流が供給される期間に対応するため、大きなノイズが発生する。そのため、これら期間に切替回路450がスイッチを切り替えた場合、高精度に温度を検出することが困難である。したがって、1周期分の中で駆動信号COMの電圧が変化しない第1期間、第3期間、第5期間、第7期間において、切替回路450が各スイッチを切り替えることが好ましい。更に、1周期分の中で検出温度が変化する場合もあるため、それによる測定結果のばらつきを抑制するためには、第1期間または第7期間において、切替回路450が各スイッチを切り替えることがより好ましい。この場合、例えばLAT信号に同期させて各スイッチを切り替えるように動作させる。
(C5)上記各実施形態では、液体吐出ヘッドユニット51が、第1液体吐出ヘッド511および第2液体吐出ヘッド512を含む複数の液体吐出ヘッドを備え、第1液体吐出ヘッド511が第1検出抵抗体401を備え、第2液体吐出ヘッド512が第2検出抵抗体402を備える例を示した。これに対して、第1液体吐出ヘッド511が複数の検出抵抗体を備えてもよい。例えば、第1液体吐出ヘッド511は、第1液体吐出ヘッド511に備えられる複数の圧電素子300のうちの第1圧電素子群を検出対象とする第1検出抵抗体401と、第1液体吐出ヘッド511に備えられる複数の圧電素子300のうちの第2圧電素子群を検出対象とする第2検出抵抗体402との2つの検出抵抗体を備えてよい。また、第1液体吐出ヘッド511には、さらに、第1液体吐出ヘッド511に備えられる複数の圧電素子300のうち、第1圧電素子群および第2圧電素子群とは異なる第3圧電素子群を検出対象とする第3検出抵抗体が備えられてよい。この場合において、切替回路450は、電源回路430から流された電流によって第3検出抵抗体に発生する電圧を電圧検出回路440が検出可能な第3状態に切り替えてよい。また、第1液体吐出ヘッド511には、4以上の検出抵抗体が備えられてもよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、1つの液体吐出ヘッド510に備えられる複数の圧力室群ごとの温度を個別に測定することができる。同様に、第2液体吐出ヘッド512が複数の検出抵抗体を備えてもよい。液体吐出ヘッドユニット51が3以上の液体吐出ヘッドを備える場合には、3以上の液体吐出ヘッドがそれぞれ複数の検出抵抗体を備えてもよい。
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
(1)本開示の一形態によれば、液体吐出ヘッドユニットが提供される。この液体吐出ヘッドユニットは、複数の圧力室、複数の圧電素子、および前記圧電素子を駆動するための電圧を前記圧電素子に印加するための駆動配線を備える液体吐出ヘッドと、前記複数の圧電素子のうちの第1圧電素子群に対応して設けられ、前記圧電素子または前記駆動配線と同じ材料で形成された第1検出抵抗体と、前記複数の圧電素子のうちの前記第1圧電素子群とは異なる第2圧電素子群に対応して設けられ、前記圧電素子または前記駆動配線と同じ材料で形成された第2検出抵抗体と、前記第1検出抵抗体および前記第2検出抵抗体に電流を流すための電源回路と、電圧を検出するための電圧検出回路と、前記電源回路から流された電流によって前記第1検出抵抗体に発生する電圧を前記電圧検出回路が検出可能な第1状態と、前記電源回路から流された電流によって前記第2検出抵抗体に発生する電圧を前記電圧検出回路が検出可能な第2状態と、を切り替え可能な切替回路と、を備える。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、温度検出部を液体吐出ヘッド内に配置することができる。また、第1状態と第2状態との切り替えにより、複数の検出抵抗体の電圧値を個別に検出して個別に温度検出できるとともに、複数の検出抵抗体に対して、電源回路、電圧検出回路を共通化することにより、温度検出回路全体の配線長さを短くすることができ、液体吐出ヘッドユニットを小型化することができる。
(2)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、さらに、前記液体吐出ヘッドを複数備えてよい。前記複数の液体吐出ヘッドは、第1液体吐出ヘッドと、前記第1液体吐出ヘッドとは異なる第2液体吐出ヘッドとを含んでよい。前記第1検出抵抗体は、前記第1液体吐出ヘッドに設けられ、前記第2検出抵抗体は、前記第2液体吐出ヘッドに設けられてよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、複数の液体吐出ヘッドのそれぞれに備えられる検出抵抗体の電圧を個別に検出することができる。
(3)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、前記第1検出抵抗体および前記第2検出抵抗体は、前記液体吐出ヘッドに設けられてよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、液体吐出ヘッドに備えられる複数の圧力室群ごとに備えられる検出抵抗体の電圧を個別にすることができる。
(4)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、さらに、前記第1検出抵抗体を介して、前記電源回路と前記電圧検出回路とを電気的に接続する第1経路と、前記第2検出抵抗体を介して、前記電源回路と前記電圧検出回路とを電気的に接続する第2経路と、前記第1検出抵抗体を介さずに、前記電源回路と前記電圧検出回路とを電気的に接続する第3経路と、前記第2検出抵抗体を介さずに、前記電源回路と前記電圧検出回路とを電気的に接続する第4経路と、を備えてよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、電源回路、電圧検出回路を共通化しつつ、温度検出回路を複数の検出抵抗体による並列回路とすることができる。温度検出回路全体の配線長さを短くすることができ、温度検出回路を小型化し、液体吐出ヘッドユニットを小型化することができる。
(5)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、前記第1経路の途中の、前記第1検出抵抗体と前記電圧検出回路の間に設けられた第1スイッチと、前記第2経路の途中の、前記第2検出抵抗体と前記電圧検出回路の間に設けられた第2スイッチとを備えてよい。前記切替回路は、前記第1スイッチを接続状態とするとともに、前記第2スイッチを遮断状態とすることで、前記第1状態に切り替えてよく、前記第2スイッチを接続状態とするとともに、前記第1スイッチを遮断状態とすることで、前記第2状態に切り替えてよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、簡易な構成によって複数の検出抵抗体の電圧値を検出できる。
(6)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、記第1スイッチのオン抵抗は、前記第1検出抵抗体の電気抵抗値の1/100以下であってよい。前記第2スイッチのオン抵抗は、前記第2検出抵抗体の電気抵抗値の1/100以下であってよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、温度検出回路に含まれる第1検出抵抗体、第2検出抵抗体以外の電気抵抗値を小さくすることにより、電圧検出回路による電圧値の検出精度の低下を低減または抑制することができる。
(7)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、前記第1分岐点と前記第2分岐点とは、同じ分岐点であってよい。前記第3経路と前記第4経路は、同じ経路であってよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、温度検出回路の回路構成をより小型化することができる。
(8)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、前記第1経路と前記第3経路は、前記電源回路から第1分岐点までは同じ経路であり、前記第1分岐点から前記電圧検出回路までは異なる経路であり、前記第2経路と前記第4経路は、前記電源回路から第2分岐点までは同じ経路であり、前記第2分岐点から前記電圧検出回路までは異なる経路であってよい。前記第3経路の途中の、前記第1分岐点と前記電圧検出回路の間に設けられた第3スイッチと、前記第4経路の途中の、前記第2分岐点と前記電圧検出回路の間に設けられた第4スイッチと、を更に有してよい。前記切替回路は、前記第3スイッチを接続状態とするとともに前記第4スイッチを遮断状態とすることで、前記第1状態に切り替え、前記第4スイッチを接続状態とするとともに前記第3スイッチを遮断状態とすることで、前記第2状態に切り替えてよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、複数の検出抵抗体の電圧値を個別に検出できるとともに、複数の検出抵抗体に対して、電源回路、電圧検出回路を共通化することにより、温度検出回路全体の配線長さを短くすることができ、液体吐出ヘッドユニットを小型化することができる。
(9)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、前記第1経路の途中の、前記電源回路と前記第1分岐点の間に設けられた第5スイッチと、前記第2経路の途中の、前記電源回路と前記第2分岐点の間に設けられた第6スイッチと、を更に有してよい。前記切替回路は、前記第5スイッチを接続状態とするとともに前記第6スイッチを遮断状態とすることで、前記第1状態に切り替え、前記第6スイッチを接続状態とするとともに前記第5スイッチを遮断状態とすることで、前記第2状態に切り替えてよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、各スイッチのオン抵抗の影響を抑制することができ、電圧検出回路による電圧値の測定精度を向上させることができる。
(10)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、前記切替回路は、前記第3スイッチと前記第5スイッチとを連動させて前記第3スイッチおよび前記第5スイッチの前記接続状態と前記遮断状態とを切り替え、前記第4スイッチと前記第6スイッチとを連動させて前記第4スイッチと前記第6スイッチの前記接続状態と前記遮断状態とを切り替えてよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、簡易な方法により温度検出回路の第1状態と第2状態とを切り替えることができる。
(11)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、前記第3スイッチのオン抵抗は、前記第1検出抵抗体の電気抵抗値の1/100以下であってよい。前記第4スイッチのオン抵抗は、前記第2検出抵抗体の電気抵抗値の1/100以下であってよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、温度検出回路における第1検出抵抗体や第2検出抵抗体以外の電気抵抗値を低減することにより、電圧検出回路による電圧値の検出精度の低下を低減または抑制することができる。
(12)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、前記電圧検出回路は、前記第1経路および前記第2経路が一方の入力端子に接続し、前記第3経路および前記第4経路が他方の入力端子に接続する第1差動増幅回路と、前記第1差動増幅回路の出力端子と、前記電圧検出回路の入力端子とを接続する第5経路と、を備えてよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、第1差動増幅回路に入力される第1検出抵抗体の電圧値および第2検出抵抗体の電圧値を増幅することができ、測定精度を向上することができる。
(13)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、前記電源回路は、前記第1検出抵抗体および前記第2検出抵抗体に定電流を流す定電流回路であってよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、第1検出抵抗体および第2検出抵抗体に印加される電圧値に対する電流の変動の影響を低減または抑制することができる。
(14)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、さらに、前記電圧検出回路と、前記電源回路とを電気的に接続する第6経路であって、前記電圧検出回路の基準電圧を出力するための第6経路を備えてよい。前記電源回路は、前記第6経路を介して入力される前記基準電圧に比例する電流を取り出してよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、第1差動増幅回路から出力される電圧値が基準電圧により規定され、A/Dコンバーターに起因する誤差を小さくすることができる。
(15)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、前記電源回路は、オペアンプと、前記オペアンプの出力端子に接続される電源抵抗体と、両端の入力端子が前記電源抵抗体の両端と接続され、出力端子が前記オペアンプの一方の入力端子に接続される第2差動増幅回路と、を備えてよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、第2差動増幅回路の増幅率をかけた電圧値をオペアンプにフィードバックすることにより、電源回路から取り出される電流値の変動を小さくすることができる。
(16)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、さらに、前記複数の圧電素子のうちの前記第1圧電素子群および前記第2圧電素子群とは異なる第3圧電素子群に対応して設けられ、前記圧電素子または前記駆動配線と同じ材料で形成された第3検出抵抗体を備えてよい。前記切替回路は、前記電源回路から流された電流によって前記第3検出抵抗体に発生する電圧を前記電圧検出回路が検出可能な第3状態に切り替え可能であってよい。
(17)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、前記第1検出抵抗体の電気抵抗値は、前記第2検出抵抗体の電気抵抗値の0.5倍以上1.5倍以下であってよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、複数の検出抵抗体の電気抵抗値を略同じにすることにより、複数の検出抵抗体間での測定ばらつきを小さくすることができる。
(18)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、前記電圧検出回路が検出した前記電源回路から流された電流によって前記第1検出抵抗体に発生する電圧を用いて前記圧力室の温度を取得し、前記電圧検出回路が検出した前記電源回路から流された電流によって前記第2検出抵抗体に発生する電圧を用いて前記圧力室の温度を取得してよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、第1検出抵抗体、第2検出抵抗体に印加される電圧値を用いて温度を取得するので、熱電対を用いる場合と比較して、温度検出回路を小型化することができる。
(19)上記形態の液体吐出ヘッドユニットにおいて、さらに、前記液体吐出ヘッドと電気的に接続される配線基板を備えてよい。前記切替回路は、前記配線基板に配置されてよい。この形態の液体吐出ヘッドユニットによれば、切替回路を液体吐出ヘッドユニット内の配線基板に配置することにより、切替回路を液体吐出ヘッドユニット以外の箇所に配置する場合に比べて、第1検出抵抗体、第2検出抵抗体から切替回路までの配線長さを短くすることができ、検出結果の伝送時のノイズを低減することができる。
(20)本開示の他の形態によれば、液体吐出装置が提供される。この液体吐出装置は、上記形態の液体吐出ヘッドユニットと、前記液体吐出ヘッドユニットの吐出動作を制御する制御部と、を備える。この液体吐出装置によれば、制御部を、液体吐出ヘッドユニットの外部に備えることにより、温度検出回路が制御基板から伝熱や電気的ノイズの影響を受けることを低減または抑制することができる。
本開示は、液体吐出ヘッドユニット、液体吐出装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、液体吐出ヘッドユニットの製造方法、液体吐出装置の製造方法等の形態で実現することができる。
本開示は、インクジェット方式に限らず、インク以外の他の液体を吐出する任意の液体吐出装置及びそれらの液体吐出装置に用いられる液体吐出ヘッドにも適用することができる。例えば、以下のような各種の液体吐出装置およびその液体吐出ヘッドに適用可能である。
(1)ファクシミリ装置等の画像記録装置。
(2)液晶ディスプレイ等の画像表示装置用のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出装置。
(3)有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイや、面発光ディスプレイ(Field Emission Display、FED)等の電極形成に用いられる電極材吐出装置。
(4)バイオチップ製造に用いられる生体有機物を含む液体を吐出する液体吐出装置。
(5)精密ピペットとしての試料吐出装置。
(6)潤滑油の吐出装置。
(7)樹脂液の吐出装置。
(8)時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を吐出する液体吐出装置。
(9)光通信素子等に用いられる微小半球レンズ(光学レンズ)などを形成するために紫外線硬化樹脂液等の透明樹脂液を基板上に吐出する液体吐出装置。
(10)基板などをエッチングするために酸性又はアルカリ性のエッチング液を吐出する液体吐出装置。
(11)他の任意の微小量の液滴を吐出させる液体消費ヘッドを備える液体吐出装置。
(1)ファクシミリ装置等の画像記録装置。
(2)液晶ディスプレイ等の画像表示装置用のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出装置。
(3)有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイや、面発光ディスプレイ(Field Emission Display、FED)等の電極形成に用いられる電極材吐出装置。
(4)バイオチップ製造に用いられる生体有機物を含む液体を吐出する液体吐出装置。
(5)精密ピペットとしての試料吐出装置。
(6)潤滑油の吐出装置。
(7)樹脂液の吐出装置。
(8)時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を吐出する液体吐出装置。
(9)光通信素子等に用いられる微小半球レンズ(光学レンズ)などを形成するために紫外線硬化樹脂液等の透明樹脂液を基板上に吐出する液体吐出装置。
(10)基板などをエッチングするために酸性又はアルカリ性のエッチング液を吐出する液体吐出装置。
(11)他の任意の微小量の液滴を吐出させる液体消費ヘッドを備える液体吐出装置。
「液滴」とは、液体吐出装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう「液体」とは、液体吐出装置が消費できるような材料であれば良い。例えば、「液体」は、物質が液相であるときの状態の材料であれば良く、粘性の高い又は低い液状態の材料、及び、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属(金属融液)のような液状態の材料も「液体」に含まれる。また、物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散または混合されたものなども「液体」に含まれる。また、第1液体と第2液体との組み合わせの代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクと反応液との組み合わせのほか、以下のものが挙げられる。
(1)接着剤の主剤および硬化剤
(2)塗料のベース塗料および希釈剤や、クリア塗料および希釈剤
(3)細胞用インクの細胞を含有する主溶媒および希釈溶媒
(4)金属光沢感を発現するインク(メタリックインク)のメタリックリーフ顔料分散液および希釈溶媒
(5)車両用燃料のガソリン・軽油およびバイオ燃料
(6)薬品の薬主成分および保護成分
(7)発光ダイオード(LED)の蛍光体および封止材
(1)接着剤の主剤および硬化剤
(2)塗料のベース塗料および希釈剤や、クリア塗料および希釈剤
(3)細胞用インクの細胞を含有する主溶媒および希釈溶媒
(4)金属光沢感を発現するインク(メタリックインク)のメタリックリーフ顔料分散液および希釈溶媒
(5)車両用燃料のガソリン・軽油およびバイオ燃料
(6)薬品の薬主成分および保護成分
(7)発光ダイオード(LED)の蛍光体および封止材
5…プリントヘッド、10…圧力室基板、11…隔壁、12…圧力室、12a,12b…端部、15…連通板、16…ノズル連通路、17…第1マニホールド部、18…第2マニホールド部、19…供給連通路、20…ノズルプレート、21…ノズル、30…保護基板、31…保持部、32…貫通孔、40…ケース部材、41…収容部、42…第3マニホールド部、43…接続口、44…供給口、45…コンプライアンス基板、46…封止膜、47…固定基板、48…開口部、49…コンプライアンス部、50…振動板、51…液体吐出ヘッドユニット、55…弾性膜、56…絶縁体膜、60…第1電極、60a,60b…端部、70…圧電体、70a,70b…端部、71…溝部、80…第2電極、80a,80b…端部、85…配線部、91…個別リード電極、92…共通リード電極、92a,92b…延設部、93,93a,93b…測定用リード電極、100…マニホールド、120…中継基板、121…集積回路、300…圧電素子、310…活性部、320…非活性部、400,400b…温度検出回路、401…第1検出抵抗体、402…第2検出抵抗体、411…第1スイッチ、412…第2スイッチ、413…第3スイッチ、414…第4スイッチ、415…第5スイッチ、416…第6スイッチ、430…電源回路、432…第2差動増幅回路、434…電源抵抗体、436…オペアンプ、440…電圧検出回路、442…第1差動増幅回路、444…A/Dコンバーター、450…切替回路、500…液体吐出装置、510…液体吐出ヘッド、511…第1液体吐出ヘッド、512…第2液体吐出ヘッド、520…分岐配線基板、522…ケーブル、530…配線基板、540…制御部、550…インクタンク、552…チューブ、560…搬送機構、562…搬送ローラー、564…搬送ロッド、566…搬送用モーター、570…移動機構、572…キャリッジ、574…搬送ベルト、576…移動用モーター、577…プーリー、580…制御基板、581…液体吐出装置制御回路、582…信号変換回路、583…時間計測回路、584…制御基板電源回路、585…制御基板電圧検出回路、586…プリントヘッド制御回路、587…駆動信号出力回路、590…ケーブル、BP1…第1分岐点、BP2…第2分岐点、L1…第1圧力室列、L2…第2圧力室列、P…印刷用紙、RT1…第1経路、RT2…第2経路、RT3…第3経路、RT4…第4経路、RT5…第5経路、RT6…第6経路
Claims (20)
- 液体吐出ヘッドユニットであって、
複数の圧力室、複数の圧電素子、および前記圧電素子を駆動するための電圧を前記圧電素子に印加するための駆動配線を備える液体吐出ヘッドと、
前記複数の圧電素子のうちの第1圧電素子群に対応して設けられ、前記圧電素子または前記駆動配線と同じ材料で形成された第1検出抵抗体と、
前記複数の圧電素子のうちの前記第1圧電素子群とは異なる第2圧電素子群に対応して設けられ、前記圧電素子または前記駆動配線と同じ材料で形成された第2検出抵抗体と、
前記第1検出抵抗体および前記第2検出抵抗体に電流を流すための電源回路と、
電圧を検出するための電圧検出回路と、
前記電源回路から流された電流によって前記第1検出抵抗体に発生する電圧を前記電圧検出回路が検出可能な第1状態と、前記電源回路から流された電流によって前記第2検出抵抗体に発生する電圧を前記電圧検出回路が検出可能な第2状態と、を切り替え可能な切替回路と、を備える、
液体吐出ヘッドユニット。 - 請求項1に記載の液体吐出ヘッドユニットであって、
さらに、前記液体吐出ヘッドを複数備え、
前記複数の液体吐出ヘッドは、第1液体吐出ヘッドと、前記第1液体吐出ヘッドとは異なる第2液体吐出ヘッドとを含み、
前記第1検出抵抗体は、前記第1液体吐出ヘッドに設けられ、
前記第2検出抵抗体は、前記第2液体吐出ヘッドに設けられる、
液体吐出ヘッドユニット。 - 請求項1に記載の液体吐出ヘッドユニットであって、
前記第1検出抵抗体および前記第2検出抵抗体は、前記液体吐出ヘッドに設けられる、
液体吐出ヘッドユニット。 - 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドユニットであって、
さらに、前記第1検出抵抗体を介して、前記電源回路と前記電圧検出回路とを電気的に接続する第1経路と、
前記第2検出抵抗体を介して、前記電源回路と前記電圧検出回路とを電気的に接続する第2経路と、
前記第1検出抵抗体を介さずに、前記電源回路と前記電圧検出回路とを電気的に接続する第3経路と、
前記第2検出抵抗体を介さずに、前記電源回路と前記電圧検出回路とを電気的に接続する第4経路と、を備える、
液体吐出ヘッドユニット。 - 請求項4に記載の液体吐出ヘッドユニットであって、
前記第1経路の途中の、前記第1検出抵抗体と前記電圧検出回路の間に設けられた第1スイッチと、
前記第2経路の途中の、前記第2検出抵抗体と前記電圧検出回路の間に設けられた第2スイッチとを備え、
前記切替回路は、前記第1スイッチを接続状態とするとともに、前記第2スイッチを遮断状態とすることで、前記第1状態に切り替え、前記第2スイッチを接続状態とするとともに、前記第1スイッチを遮断状態とすることで、前記第2状態に切り替える、
液体吐出ヘッドユニット。 - 請求項5に記載の液体吐出ヘッドユニットであって、
前記第1スイッチのオン抵抗は、前記第1検出抵抗体の電気抵抗値の1/100以下であり、
前記第2スイッチのオン抵抗は、前記第2検出抵抗体の電気抵抗値の1/100以下である、液体吐出ヘッドユニット。 - 請求項6に記載の液体吐出ヘッドユニットであって、
前記第3経路と前記第4経路は、同じ経路である、
液体吐出ヘッドユニット。 - 請求項4に記載の液体吐出ヘッドユニットであって、
前記第1経路と前記第3経路は、前記電源回路から第1分岐点までは同じ経路であり、前記第1分岐点から前記電圧検出回路までは異なる経路であり、
前記第2経路と前記第4経路は、前記電源回路から第2分岐点までは同じ経路であり、前記第2分岐点から前記電圧検出回路までは異なる経路であり、
前記第3経路の途中の、前記第1分岐点と前記電圧検出回路の間に設けられた第3スイッチと、
前記第4経路の途中の、前記第2分岐点と前記電圧検出回路の間に設けられた第4スイッチと、を更に有し、
前記切替回路は、前記第3スイッチを接続状態とするとともに前記第4スイッチを遮断状態とすることで、前記第1状態に切り替え、前記第4スイッチを接続状態とするとともに前記第3スイッチを遮断状態とすることで、前記第2状態に切り替える、
液体吐出ヘッドユニット。 - 請求項8に記載の液体吐出ヘッドユニットであって、
前記第1経路の途中の、前記電源回路と前記第1分岐点の間に設けられた第5スイッチと、
前記第2経路の途中の、前記電源回路と前記第2分岐点の間に設けられた第6スイッチと、を更に有し、
前記切替回路は、前記第5スイッチを接続状態とするとともに前記第6スイッチを遮断状態とすることで、前記第1状態に切り替え、前記第6スイッチを接続状態とするとともに前記第5スイッチを遮断状態とすることで、前記第2状態に切り替える、
液体吐出ヘッドユニット。 - 請求項9に記載の液体吐出ヘッドユニットであって、
前記切替回路は、前記第3スイッチと前記第5スイッチとを連動させて前記第3スイッチおよび前記第5スイッチの前記接続状態と前記遮断状態とを切り替え、前記第4スイッチと前記第6スイッチとを連動させて前記第4スイッチと前記第6スイッチの前記接続状態と前記遮断状態とを切り替える、
液体吐出ヘッドユニット。 - 請求項8から請求項10までのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドユニットであって、
前記第3スイッチのオン抵抗は、前記第1検出抵抗体の電気抵抗値の1/100以下であり、
前記第4スイッチのオン抵抗は、前記第2検出抵抗体の電気抵抗値の1/100以下である、
液体吐出ヘッドユニット。 - 請求項4から請求項11までのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドユニットであって、
前記電圧検出回路は、前記第1経路および前記第2経路が一方の入力端子に接続し、前記第3経路および前記第4経路が他方の入力端子に接続する第1差動増幅回路と、
前記第1差動増幅回路の出力端子と、前記電圧検出回路の入力端子とを接続する第5経路と、を備える、
液体吐出ヘッドユニット。 - 前記電源回路は、前記第1検出抵抗体および前記第2検出抵抗体に定電流を流す定電流回路である、請求項1から請求項12までのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドユニット。
- 請求項1から請求項13までのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドユニットであって、
さらに、前記電圧検出回路と、前記電源回路とを電気的に接続する第6経路であって、前記電圧検出回路の基準電圧を出力するための第6経路を備え、
前記電源回路は、前記第6経路を介して入力される前記基準電圧に比例する電流を取り出す、
液体吐出ヘッドユニット。 - 請求項1から請求項14までのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドユニットであって、
前記電源回路は、オペアンプと、前記オペアンプの出力端子に接続される電源抵抗体と、両端の入力端子が前記電源抵抗体の両端と接続され、出力端子が前記オペアンプの一方の入力端子に接続される第2差動増幅回路と、を備える、
液体吐出ヘッドユニット。 - 請求項1から請求項15までのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドユニットであって、
さらに、前記複数の圧電素子のうちの前記第1圧電素子群および前記第2圧電素子群とは異なる第3圧電素子群に対応して設けられ、前記圧電素子または前記駆動配線と同じ材料で形成された第3検出抵抗体を備え、
前記切替回路は、前記電源回路から流された電流によって前記第3検出抵抗体に発生する電圧を前記電圧検出回路が検出可能な第3状態に切り替え可能である、
液体吐出ヘッドユニット。 - 前記第1検出抵抗体の電気抵抗値は、前記第2検出抵抗体の電気抵抗値の0.5倍以上1.5倍以下である、請求項1から請求項16までのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドユニット。
- 請求項1から請求項17までのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドユニットであって、
前記電圧検出回路が検出した前記電源回路から流された電流によって前記第1検出抵抗体に発生する電圧を用いて前記圧力室の温度を取得し、前記電圧検出回路が検出した前記電源回路から流された電流によって前記第2検出抵抗体に発生する電圧を用いて前記圧力室の温度を取得する、
液体吐出ヘッドユニット。 - 請求項1から請求項18までのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドユニットであって、
さらに、前記液体吐出ヘッドと電気的に接続される配線基板を備え、
前記切替回路は、前記配線基板に配置される、
液体吐出ヘッドユニット。 - 請求項1から請求項19までのいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドユニットと、
前記液体吐出ヘッドユニットの吐出動作を制御する制御部と、を備える、
液体吐出装置。
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