特開 2023-29203 ヘッド駆動装置、液体吐出ユニットおよび液体吐出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023029203

(43)【公開日】2023-03-03

(54)【発明の名称】ヘッド駆動装置、液体吐出ユニットおよび液体吐出装置

(51)【国際特許分類】

   B05C 5/00 20060101AFI20230224BHJP

   B41J 2/015 20060101ALI20230224BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20230224BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20230224BHJP

【ＦＩ】

B05C5/00 101

B41J2/015 101

B41J2/14 301

B05C11/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022066048

(22)【出願日】2022-04-13

(31)【優先権主張番号】P 2021134726

(32)【優先日】2021-08-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(72)【発明者】

【氏名】大戸井 慶人

【テーマコード（参考）】

2C057

4F041

4F042

【Ｆターム（参考）】

2C057AF23

2C057AF25

2C057AG44

2C057AL25

2C057AM16

2C057BA08

4F041AA02

4F041AA07

4F041AB01

4F041BA05

4F041BA13

4F041BA23

4F041BA35

4F041BA59

4F042AA02

4F042AA09

4F042AB00

4F042BA08

4F042BA12

4F042BA21

4F042CB03

4F042CB08

4F042CB20

4F042DH09

(57)【要約】

【課題】液体の不吐出の発生を低減することが可能なヘッド駆動装置を提供する。
【解決手段】
【請求項１】
液体を吐出するノズルに対して、前記ノズルを閉じるノズル閉塞位置と、前記ノズルを開くノズル開放位置とを移動する弁体と、前記移動のための動力を前記弁体に付与する駆動体とを有する液体吐出ヘッドと、前記駆動体の温度を検出する温度検出手段と、を備えるヘッドユニットを駆動するためのヘッド駆動装置であって、前記液体吐出ヘッドは、前記駆動体に第１の電圧を印加すると前記弁体が前記ノズル閉塞位置に位置し、前記駆動体に前記第１の電圧と異なる第２の電圧を印加すると前記弁体が前記ノズル開放位置に位置するように構成され、前記温度検出手段の検出結果に基づき前記第２の電圧を可変する制御手段を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を吐出するノズルに対して、前記ノズルを閉じるノズル閉塞位置と、前記ノズルを開くノズル開放位置とを移動する弁体と、前記移動のための動力を前記弁体に付与する駆動体とを有する液体吐出ヘッドと、前記駆動体の温度を検出する温度検出手段と、を備えるヘッドユニットを駆動するためのヘッド駆動装置であって、
前記液体吐出ヘッドは、前記駆動体に第１の電圧を印加すると前記弁体が前記ノズル閉塞位置に位置し、前記駆動体に前記第１の電圧と異なる第２の電圧を印加すると前記弁体が前記ノズル開放位置に位置するように構成され、
前記温度検出手段の検出結果に基づき前記第２の電圧を可変する制御手段を備える
ことを特徴とするヘッド駆動装置。

【請求項2】

前記制御手段は、前記温度検出手段の検出結果に基づき前記第１の電圧を可変することを特徴とする請求項１記載のヘッド駆動装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記第１の電圧と前記第２の電圧との電位差が一定となるように前記第１の電圧および前記第２の電圧を可変することを特徴とする請求項２記載のヘッド駆動装置。

【請求項4】

前記第２の電圧は、前記第１の電圧よりも小さい値であることを特徴とする請求項１記載のヘッド駆動装置。

【請求項5】

前記第２の電圧は、前記第１の電圧よりも大きい値であることを特徴とする請求項１記載のヘッド駆動装置。

【請求項6】

液体を吐出するノズルに対して、前記ノズルを閉じるノズル閉塞位置と、前記ノズルを開くノズル開放位置とを移動する弁体と、前記移動のための動力を前記弁体に付与する駆動体とを有し、前記駆動体に第１の電圧を印加すると前記弁体が前記ノズル閉塞位置に位置し、前記駆動体に前記第１の電圧と異なる第２の電圧を印加すると前記弁体が前記ノズル開放位置に位置するように構成された液体吐出ヘッドと、
前記駆動体の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出結果に基づき前記第２の電圧を可変する制御手段と、
を備えることを特徴とする液体吐出ユニット。

【請求項7】

前記制御手段は、前記温度検出手段の検出結果に基づき前記第１の電圧を可変することを特徴とする請求項６記載の液体吐出ユニット。

【請求項8】

前記制御手段は、前記第１の電圧と前記第２の電圧との電位差が一定となるように前記第１の電圧および前記第２の電圧を可変することを特徴とする請求項７記載の液体吐出ユニット。

【請求項9】

前記第２の電圧は、前記第１の電圧よりも小さい値であることを特徴とする請求項６記載の液体吐出ユニット。

【請求項10】

前記液体吐出ヘッドは前記弁体と前記駆動体との間に移動機構を備え、前記駆動体に前記第１の電圧よりも大きい値の前記第２の電圧を印加することにより、前記移動機構によって前記弁体を前記ノズル開放位置へ動かすことを特徴とする請求項６記載の液体吐出ユニット。

【請求項11】

前記駆動体は、前記弁体の前記移動の方向と同方向に伸縮可能な圧電素子であることを特徴とする請求項６記載の液体吐出ユニット。

【請求項12】

前記ノズルを複数備え、それぞれの前記ノズルに対して前記弁体および前記駆動体を設けることを特徴とする請求項６記載の液体吐出ユニット。

【請求項13】

請求項１乃至５のいずれか一項に記載のヘッド駆動装置と、
前記ノズルと対象物とを相対的に動かす移動手段と
を備えることを特徴とする液体吐出装置。

【請求項14】

請求項６乃至１２のいずれか一項に記載の液体吐出ユニットと、
前記ノズルと対象物とを相対的に動かす移動手段と
を備えることを特徴とする液体吐出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヘッド駆動装置、液体吐出ユニットおよび液体吐出装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、ノズルに連通するキャビティに吐出液体を加圧供給するとともに、ピンでノズルを閉塞可能とし、このピンをアクチュエータでノズルに対して離接可能とし、このアクチュエータを制御装置で制御する構成とすることで、ピンがノズルから離間している間だけ、加圧供給されている吐出液体がノズルから液滴として吐出される液滴吐出ヘッドを開示している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、液体の不吐出の発生を低減することが可能なヘッド駆動装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明は、液体を吐出するノズルに対して、前記ノズルを閉じるノズル閉塞位置と、前記ノズルを開くノズル開放位置とを移動する弁体と、前記移動のための動力を前記弁体に付与する駆動体とを有する液体吐出ヘッドと、前記駆動体の温度を検出する温度検出手段と、を備えるヘッドユニットを駆動するためのヘッド駆動装置であって、前記液体吐出ヘッドは、前記駆動体に第１の電圧を印加すると前記弁体が前記ノズル閉塞位置に位置し、前記駆動体に前記第１の電圧と異なる第２の電圧を印加すると前記弁体が前記ノズル開放位置に位置するように構成され、前記温度検出手段の検出結果に基づき前記第２の電圧を可変する制御手段を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0005】

本発明によれば、液体の不吐出の発生を低減することが可能なヘッド駆動装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドの内部構成図。

【図2】液体吐出ヘッドを構成する液体吐出モジュール単体の説明図。

【図3】ニードル弁の開閉動作を説明する概略図。

【図4】圧電素子の印加電圧補正の説明図。

【図5】本発明の実施形態に係るヘッド駆動装置のブロック図。

【図6】本発明の実施形態における電圧補正のフロー図。

【図7】本発明の実施形態に係るヘッド駆動装置の変形例を示す概略断面図。

【図8】本発明に係る液体吐出装置の一例を示す全体斜視図。

【図9】液体吐出装置のキャリッジの全体斜視図。

【図10】液体吐出装置の制御系の一例を示したブロック図。

【図11】本発明に係る液体吐出装置の別の例を示す概略構成図。

【図12】図１１の一部拡大図。

【図13】本発明の実施形態に係るヘッド駆動装置の第２変形例を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本発明の実施形態を、図面を用いて以下に説明する。

【0008】

図１は、本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドの内部構成図である。

【0009】

液体吐出ヘッド３００（以下、ヘッドと称する）は、金属材料または樹脂材料によって成形したハウジング３１０を備える。ハウジング３１０は、液体をヘッド３００内に供給する液体供給ポート３１１と、液体をヘッド３００内から排出する液体回収ポート３１３を備えている。また、ハウジング３１０は、液体を吐出するノズル３０２を備えたノズル板３０１を保持している。さらにハウジング３１０は、液体供給ポート３１１からヘッド３００内に供給した液体をノズル板３０１に沿って液体回収ポート３１３へ送るための流路を兼ねた液室３１２を備えている。

【0010】

液体供給ポート３１１と液体回収ポート３１３との間には、液室３１２内の液体をノズル３０２から吐出するための液体吐出モジュール３３０を配置している。液体吐出モジュール３３０の数は、ノズル板３０１に設けたノズル３０２の数に対応しており、本実施形態では１列に並べた８個のノズル３０２に対応する８個の液体吐出モジュール３３０を備えた構成としている。

【0011】

上記の構成において、液体供給ポート３１１は、加圧した状態の液体を外部から取り込み、液体を矢印ａ１の方向へ送り液室３１２に供給する。液室３１２は、液体供給ポート３１１からの液体をノズル板３０１に沿って矢印ａ２の方向へ送る。そして、液体回収ポート３１３は、液室３１２に沿って配置したノズル３０２から吐出しなかった液体を矢印ａ３の方向へ排出する。

【0012】

液体吐出モジュール３３０は、ノズル３０２を開閉するニードル弁３３１、およびニードル弁３３１を駆動する圧電素子３３２などを備える。圧電素子３３２を駆動してニードル弁３３１を図１の上方向へ動かした場合は、ニードル弁３３１によって閉じていたノズル３０２が開き、ノズル３０２から液体を吐出する。また、圧電素子３３２を駆動してニードル弁３３１を図１の下方向へ動かした場合は、ニードル弁３３１の先端部がノズル３０２に当接してノズル３０２が閉じ、ノズル３０２から液体は吐出しなくなる。なお、ノズル３０２から被液体付与物に対して液体を吐出している期間中は、ノズル３０２からの液体の吐出効率が低下しないようにするため、液体回収ポート３１３からの液体の排出を一時的に行わないようにしてもよい。ここで、ニードル弁３３１は本発明における「弁体」の一例であり、圧電素子３３２は「駆動体」の一例である。

【0013】

上述のように本実施形態においては、ノズル板３０１は、ノズル３０２を複数備え、それぞれのノズル３０２に対してニードル弁３３１および圧電素子３３２を設けたヘッド構成とした。このような複数ノズルにすることで被液体付与物への液体付与を高速で行うことが可能になる。しかし、本実施形態は一例であり、ノズル３０２および液体吐出モジュール３３０の数および配列は上記に限るものではない。例えば、ノズル３０２および液体吐出モジュール３３０の数は、９個以上であってもよく、また複数ではなく１個であってもよい。さらに、ノズル３０２および液体吐出モジュール３３０の配列は、１列ではなく、複数列で配置してもよい。

【0014】

図２は、液体吐出ヘッドを構成する液体吐出モジュール単体の説明図である。

【0015】

液体吐出モジュール３３０は、ノズル板３０１に設けたノズル３０２を開閉するニードル弁３３１、およびニードル弁３３１を駆動する圧電素子３３２などを備える。また、液室３１２はハウジング３１０に設けた複数の液体吐出モジュール３３０において共通の流路を形成する。

【0016】

ニードル弁３３１は、その先端に弾性部材３３１ａを備えており、この弾性部材３３１ａが、ニードル弁３３１をノズル３０２へ押し付けた際に変形してノズル３０２を確実に閉塞する。圧電素子３３２とニードル弁３３１とは同軸上に並んでおり、両者は連結部材３３３を介して連結している。

【0017】

連結部材３３３は、ニードル弁連結部３３３ａ、枠部３３３ｂ、ハウジング当接部３３３ｃ、伸縮部３３３ｄおよび空間３３３ｅを備える。これらのうち、ニードル弁連結部３３３ａは、ニードル弁３３１の後端部（図２では上端部）を保持する。ニードル弁連結部３３３ａ、複数の枠部３３３ｂ、ハウジング当接部３３３ｃおよび複数の伸縮部３３３ｄは、空間３３３ｅの周囲を囲むように繋がっており、１つの連結部材３３３を構成している。そして、連結部材３３３の空間３３３ｅによって圧電素子３３２を保持している。また、液体吐出モジュール３３０には、圧電素子３３２の温度を検出するサーミスタ３３４が設けられており、本実施形態ではサーミスタ３３４を圧電素子３３２の一部に貼り付けて設けている。ここで、サーミスタ３３４は本発明における「温度検出手段」の一例である。

【0018】

そして、本実施形態の液体吐出モジュール３３０は、ヘッド駆動装置９０２により圧電素子３３２に電圧ＶＨを印加すると、圧電素子３３２が伸び、連結部材３３３を介してニードル弁３３１をノズル３０２側へ押す。これにより、ニードル弁３３１はノズル３０２を閉じるノズル閉塞位置に位置する。また、ヘッド駆動装置９０２により圧電素子３３２に電圧ＶＨよりも小さい値の電圧ＶＬを印加すると、圧電素子３３２が縮み、連結部材３３３を介してニードル弁３３１をノズル３０２から離間する方向へ引っ張る。これにより、ニードル弁３３１はノズル３０２を開くノズル開放位置に位置する。ヘッド駆動装置９０２は、外部の電源から電力の供給を受けるとともに、圧電素子３３２に電圧を印加する電圧印加手段として機能する。ここで、電圧ＶＨは本発明における「第１の電圧」の一例であり、電圧ＶＬは「第２の電圧」の一例である。

【0019】

図３は、ニードル弁の開閉動作を説明する概略図である。

【0020】

本実施形態における液体吐出モジュール３３０は、上述のように圧電素子３３２に電圧ＶＬを印加するとニードル弁３３１がノズル開放位置に移動する仕様となっている。従って、図３（ａ）のように圧電素子３３２に電圧ＶＨを印加した場合は、ニードル弁３３１がノズル閉塞位置に位置するため、液室３１２に液体を供給してもノズル３０２から液体は吐出しない。そして、圧電素子３３２に電圧ＶＨよりも小さい電圧ＶＬを印加した場合は、ニードル弁３３１がノズル開放位置に位置するため、液室３１２に供給した液体がノズル３０２から液滴Ｄ１となって吐出する。

【0021】

ところが、高周波数での長時間駆動により圧電素子３３２が発熱し、圧電素子３３２が熱膨張すると、図３（ｂ）のように圧電素子３３２の熱膨張による伸張分がニードル弁３３１をノズル３０２側へ余計に押し出してしまう。この状態で平常時と同じ値の電圧（ＶＨ、ＶＬ）を圧電素子３３２に印加しても、ニードル弁３３１がノズル開放位置に移動できないために不吐出となってしまう。そこで、本実施形態では上述のサーミスタ３３４を用いて圧電素子３３２に印加する電圧値を補正することにより、圧電素子３３２の熱膨張がもたらす不吐出を防ぐようにしている。以下、圧電素子３３２の印加電圧補正について説明する。

【0022】

なお、図３ではニードル弁３３１の先端がノズル３０２の内部に入り込む例を示したが、ニードル弁の形状はこれに限られない。ニードル弁３３１の先端の表面全体がノズル板３０１の上面に接触可能な形状とし、ニードル弁３３１をノズル板３０１の上面に接触する位置とノズル板３０１の上面から上方へ離間する位置との間で移動する構成としてもよい。

【0023】

図４は、圧電素子の印加電圧補正の説明図である。

【0024】

本実施形態において圧電素子３３２に熱膨張が生じた場合は、印加電圧ＶＨ、ＶＬ（図４の実線状態）を、後述の式から算出した補正値に基づいて印加電圧ＶＨ´、ＶＬ´（図４の破線状態）に補正する。これにより、熱膨張で伸張した圧電素子３３２がニードル弁３３１をノズル３０２側へ押し込み過ぎることがなくなり、図３（ａ）に示した平常時の状態を維持することが可能になる。なお、印加電圧補正において、電圧ＶＨ（ＶＨ´）と電圧ＶＬ（ＶＬ´）との電位差Ｖｐｐは必ずしも一定である必要はない。しかし、補正前と補正後とで液体の吐出特性（吐出量、吐出速度等）のばらつきを抑える上では図４のように電位差Ｖｐｐが一定となるように制御することが好ましい。

【0025】

次に、印加電圧の補正値算出の一例を説明する。図２に示したサーミスタ３３４は、例えば圧電素子３３２に貼り付けてあり、圧電素子３３２の温度を検出する。そして、後述するヘッド駆動装置９０２において、サーミスタ３３４の検出結果と熱膨張係数を用いて圧電素子３３２の温度（熱膨張）による伸張量を算出する。圧電素子３３２の伸張量は、電圧と温度にそれぞれ比例するため、以下の式を用いて表すことができる。
ｘ＝α・ＶＨ ・・・式１
ΔＬ＝β・ΔＴ ・・・式２
（ｘ：圧電素子の伸縮量、α：電圧係数、ＶＨ：圧電素子の印加電圧、ΔＬ：圧電素子の温度による伸張量、β：熱膨張係数、ΔＴ：圧電素子の温度変化）

【0026】

圧電素子３３２の伸縮量を補正するにはｘからΔＬを引くことで求めることができ、式１および式２を用いて補正後のＶＨ´は以下の式で算出することができる。
ＶＨ´＝（ｘ－β・ΔＴ）／α ・・・式３
ここで、α、βおよびｘは実験から求めた固定値であるため、リアルタイムで制御するのは温度ΔＴのみとなり、圧電素子３３２に対して適切な電圧補正を行うことで熱膨張による圧電素子３３２の伸縮のばらつきを抑制する。そして、伸縮のばらつきを抑えることで液体の不吐出や液漏れの不具合を防ぐことができる。

【0027】

図５は、本発明の実施形態に係る液体吐出ユニットのブロック図である。

【0028】

液体吐出ユニット８００は、ヘッドユニット３０とヘッド駆動装置９０２を備え、上述の印加電圧補正は主にヘッド駆動装置９０２の制御部９０２０で行う。ヘッドユニット３０は、ヘッド３００とサーミスタ３３４とを備える。ヘッド駆動装置９０２は、制御部９０２０、駆動波形増幅部９０２２およびＡＤ変換部９０２３を備える。また、制御部９０２０は、駆動波形生成部９０２１、温度データ格納部９０２４および補正値算出部９０２５を備える。

【0029】

駆動波形生成部９０２１は、駆動波形を生成し、生成した駆動波形信号を駆動波形増幅部９０２２へ送信する。また、駆動波形生成部９０２１は、補正値算出部９０２５から圧電素子３３２の印加電圧補正値に関する補正値情報を受信した場合は、その補正値情報に基づき駆動波形を補正する。駆動波形増幅部９０２２は、駆動波形生成部９０２１から受信した駆動波形信号の電圧および電流を増幅し、ヘッドユニット３０のヘッド３００（圧電素子３３２）に対して駆動信号を印加する。ＡＤ変換部９０２３は、サーミスタ３３４から受信した信号に対してＡＤ変換を行い、変換後の信号を温度データ格納部９０２４に出力する。

【0030】

温度データ格納部９０２４は、温度と圧電素子３３２の伸張量とを紐づけたデータ等を格納しており、駆動波形生成部９０２１から受信した駆動波形信号の情報と、ＡＤ変換部９０２３から受信した信号の情報を格納する。補正値算出部９０２５は、温度データ格納部９０２４から受信した情報に基づいて補正値を算出し、算出した補正値情報を駆動波形生成部９０２１へ送信する。

【0031】

上記構成のヘッド駆動装置９０２を、図１に示した液体吐出ヘッド３００の圧電素子３３２それぞれに備えることで、ノズル毎に吐出状態を補正することが可能になり、液体の吐出量、液滴のサイズ等をノズル毎で調整することが可能になる。ここで、制御部９０２０は、本発明における「制御手段」の一例である。

【0032】

図６は、本発明の実施形態における電圧補正の一例を示すフロー図である。

【0033】

圧電素子３３２の印加電圧補正においては、サーミスタ３３４によって圧電素子３３２の温度の取得を開始する（ステップＳ１）。次にステップＳ１で取得した温度データを格納する（ステップＳ２）。温度データの格納は、主に温度データ格納部９０２４によって行う。次に温度データ格納部９０２４から受信した情報に基づいて圧電素子３３２の印加電圧の補正値を算出する（ステップＳ３）。印加電圧の補正値の算出は、主に補正値算出部９０２５によって行う。

【0034】

次に補正値算出部９０２５で算出した電圧補正値情報を基に駆動波形を生成する（ステップＳ４）。駆動波形の生成は、主に駆動波形生成部９０２１によって行う。そして、補正後の駆動波形の電圧および電流を増幅（ステップＳ５）した上で、ヘッドユニット３０のヘッド３００（圧電素子３３２）に駆動波形を印加し、ヘッドユニット３０内のヘッド３００の動作（駆動）を制御する。なお、駆動波形の増幅は、主に駆動波形増幅部９０２２によって行う。

【0035】

本実施形態では、以上のステップＳ１～Ｓ５をリアルタイムで実行し、圧電素子３３２の温度変化に追従して圧電素子３３２への印加電圧を補正する。なお、サーミスタ３３４の検出範囲に上限値と下限値を予め設定しておき、この上限値または下限値を超える温度を検出した場合は異常と判断し、液体吐出動作を停止するようにしてもよい。

【0036】

上述のように本実施形態は、液体を吐出するノズル３０２に対して、ノズル３０２を閉じるノズル閉塞位置と、ノズル３０２を開くノズル開放位置とを移動するニードル弁３３１と、その移動のための動力をニードル弁３３１に付与する圧電素子３３２とを有するヘッド３００と、圧電素子３３２の温度を検出するサーミスタ３３４と、を備えるヘッドユニット３０を駆動するためのヘッド駆動装置９０２であって、ヘッド３００は、圧電素子３３２に電圧ＶＨを印加するとニードル弁３３１がノズル閉塞位置に位置し、圧電素子３３２に電圧ＶＨと異なる電圧ＶＬを印加するとニードル弁３３１がノズル開放位置に位置するように構成され、サーミスタ３３４の検出結果に基づき電圧ＶＬの補正値を算出し、この補正値に基づいて電圧ＶＬを可変する制御部９０２０を備える。

【0037】

また上述のように、制御部９０２０は、サーミスタ３３４の検出結果に基づき電圧ＶＨの補正値を算出し、この補正値に基づき電圧ＶＨを可変する。本実施形態では、サーミスタ３３４によって検出された温度が高いほど、第１の電圧としての電圧ＶＨを小さくする。

【0038】

これにより、熱膨張で伸張した圧電素子３３２がニードル弁３３１をノズル３０２側へ押し込み過ぎることがなくなり、液体の不吐出の発生を低減することが可能なヘッド駆動装置を提供することができる。

【0039】

また上述のように、制御部９０２０は、電圧ＶＨと電圧ＶＬとの電位差Ｖｐｐが一定となるように電圧ＶＨおよび電圧ＶＬを可変する。

【0040】

また上述のように、電圧ＶＬは、電圧ＶＨよりも小さい値であるようにしている。本実施形態では、サーミスタ３３４によって検出された温度が高いほど、第２の電圧としての電圧ＶＬを小さくする。

【0041】

これにより、圧電素子３３２への印加電圧の補正前と補正後とで、液体の吐出特性（吐出量、吐出速度等）のばらつきを抑えることができる。

【0042】

サーミスタ３３４は圧電素子３３２に取り付けることが最も好ましいが、これに代えて、ハウジング３１０または連結部材３３３等のヘッド３００内の構成部品にサーミスタ３３４設けてもよい。また、後述する液体吐出装置（印刷装置）上でヘッド３００とは別の場所に設けてもよい。また、サーミスタ３３４をヘッド３００と液体吐出装置（印刷装置）の両方に備えてもよい。本実施形態において、圧電素子３３２（駆動体）の温度を検出するとは、圧電素子３３２に直に取り付けられたサーミスタ３３４により温度を検出することだけでなく、ヘッド３００または液体吐出装置（印刷装置）において圧電素子３３２の近傍に設けられたサーミスタ３３４により温度を検出することを含む。

【0043】

また、温度検出手段としてのサーミスタ３３４の検出結果に基づき電圧ＶＨおよび電圧ＶＬを可変する方法としては、上述のような補正値を用いない方法であってもよい。例えば、温度と、その温度に適した電圧ＶＨおよび電圧ＶＬとの関係をあらかじめテーブルとして制御部９０２０に記憶しておき、サーミスタ３３４により検出された温度に対応する電圧ＶＨおよび電圧ＶＬを有する駆動波形を、圧電素子３３２へ印加するように構成してもよい。

【0044】

図７は、本発明の実施形態に係るヘッド駆動装置の変形例を示す概略断面図であり、図７（ａ）はノズルを閉塞した状態、図７（ｂ）はノズルを開放した状態を示している。

【0045】

本変形例のヘッド５００は、液体を吐出するノズル５０２の近傍に、液体を注入する注入口５１２を備えた中空状のハウジング５１０を備える。ハウジング５１０は、ニードル弁５３１、圧電素子５３２、逆バネ機構５３３、封止部材５１５およびリード線２００ａ、２００ｂ等を備える。また、ヘッド５００に設けられたサーミスタ５３４等を備える。なお、ヘッド５００とサーミスタ５３４とはヘッドユニット５０を構成する。

【0046】

ニードル弁５３１はノズル５０２を開閉する弁体であり、圧電素子５３２は、外部からの電圧の印加に応じて図７（ａ）、（ｂ）の左右方向へ伸縮する。逆バネ機構５３３は、ニードル弁５３１と圧電素子５３２との間に介在し、圧電素子５３２の伸縮動作をニードル弁５３１に伝達する。封止部材５１５は、例えばパッキンやＯリング等であり、ニードル弁５３１の外周部に嵌合しており、液体が圧電素子５３２側へ流入することを阻止する。リード線２００ａ、２００ｂは、圧電素子５３２の電極に接続した電圧印加用の一対のリード線である。サーミスタ５３４は、圧電素子５３２の一部に貼り付けて設けており、圧電素子５３２の温度を検出する。また、ヘッド駆動装置９０２は、図５などで説明したヘッド駆動装置を用いることが可能であり、圧電素子５３２に対して駆動波形電圧を連続的に印加する。ここで、本変形例において、ニードル弁５３１は本発明における「弁体」の一例、圧電素子５３２は「駆動体」の一例、サーミスタ５３４は「温度検出手段」の一例、逆バネ機構５３３は「移動機構」の一例である。

【0047】

逆バネ機構５３３は、適宜に変形可能なゴムや軟質樹脂等または薄い金属板等を成形加工することによって形成した弾性部材である。逆バネ機構５３３は、ニードル弁５３１の基端側の面（図７（ａ）ではニードル弁５３１の右側端面）に当接するように形成した断面略台形状の変形部５３３ａと、ハウジング５１０の内壁面に固定した固定部５３３ｂとを備える。また、逆バネ機構５３３は、圧電素子５３２の端面と連結するガイド部５３３ｃを備え、台形状の変形部５３３ａの長辺（台形の下底に相当）は固定部５３３ｂと連結した屈曲辺５３３ｄとなっている。

【0048】

このような構造を備えた逆バネ機構５３３は、圧電素子５３２に所定の電圧を印加すると圧電素子５３２が伸びる。この圧電素子５３２の伸びにより、ガイド部５３３ｃがノズル５０２側へ移動して変形部５３３ａの屈曲辺５３３ｄの中央部付近を押圧するとともに、屈曲辺５３３ｄの周縁部側を圧電素子５３２側へ引き込むように変形する。そして、ニードル弁５３１と連結している変形部５３３ａの頂部（台形の上底に相当）が圧電素子５３２側に移動する（図７（ｂ）参照）。これにより、ニードル弁５３１は図７に示す距離ｄだけ圧電素子５３２側に移動することでノズル５０２が開口する。

【0049】

逆バネ機構５３３の変形部５３３ａにおけるニードル弁５３１との連結部である頂部と屈曲辺５３３ｄとの距離や屈曲辺５３３ｄの長さは適宜に調整してよい。それにより圧電素子５３２が伸びる長さよりもニードル弁５３１が移動する長さを長くすることが可能となる。すなわち、逆バネ機構５３３は、圧電素子５３２のわずかな伸縮を増幅することが可能となる。これにより、高価な圧電素子５３２の長さを従来よりも短くすることができるのでノズルの生産コストを大幅に下げることができる。例えば、ニードル弁５３１の移動距離を圧電素子５３２の端面の移動距離の２倍とすれば圧電素子５３２の長さを従来の約１／２にすることが可能となる。

【0050】

このように、圧電素子５３２に電圧を印加していない状態または電圧ＶＬを印加した状態では、逆バネ機構５３３には外部から力が加わらない状態となり、図７（ａ）のように変形は生じない。一方、圧電素子５３２に電圧ＶＬよりも大きい値の電圧ＶＨを印加すると圧電素子５３２が伸び、これに応じてガイド部５３３ｃがノズル５０２方向（軸方向）へ移動する。そのため、変形部５３３ａが軸方向の変形を受け、図７（ｂ）のように変形する。

【0051】

このように本変形例の場合は、圧電素子５３２に電圧を印加していない状態または電圧ＶＬを印加した状態では、逆バネ機構５３３の変形部５３３ａは膨らんだ状態（通常状態）になっている。そして、ニードル弁５３１は変形部５３３ａの弾性力によってノズル５０２に当接しており、ノズル５０２はニードル弁５３１の端面によって閉塞している。従って、ノズル５０２から液体が吐出することはない。

【0052】

そして、圧電素子５３２に電圧ＶＬよりも大きい値の電圧ＶＨを印加すると、圧電素子５３２は図７（ｂ）に示す軸方向に先端（図７では左端）が伸びてガイド部５３３ｃがノズル５０２方向（軸方向）へ移動する。これに伴い、屈曲辺５３３ｄの中央部付近をノズル５０２側（図７（ａ）の矢印ａ方向）へ押し込み、ハウジング５１０の内壁側近くの屈曲辺５３３ｄの周縁部が圧電素子５３２側（図７（ａ）の矢印ｂ方向）へ後退する。そして、変形部５３３ａが圧縮状態となり、変形部５３３ａの屈曲辺５３３ｄとニードル弁５３１との連結面までの長さが縮まり、ニードル弁５３１が図７に示す距離ｄだけ圧電素子５３２側に移動する。その結果、ニードル弁５３１の先端面とノズル５０２との間に図７（ｂ）のような空隙が生じ、ノズル５０２が開放状態となる。これにより、注入口５１２とノズル５０２とが連通して液体がノズル５０２から液滴Ｄ２となって吐出する。

【0053】

先の実施形態の場合は、圧電素子３３２に電圧ＶＬを印加した場合にニードル弁３３１がノズル開放位置に位置し、圧電素子３３２に電圧ＶＨを印加した場合にニードル弁３３１がノズル閉塞位置に位置する構成となっていた。これに対し本変形例は、印加電圧とニードル弁３３１の開閉位置との関係が逆になる。すなわち本変形例の場合は逆バネ機構５３３が介在することで圧電素子５３２に電圧ＶＬを印加した場合はニードル弁３３１がノズル閉塞位置に位置し、電圧ＶＨを印加した場合はニードル弁３３１がノズル開放位置に位置する。ここで、本変形例においては、電圧ＶＬが本発明における「第１の電圧」の一例となり、電圧ＶＨが「第２の電圧」の一例となる。

【0054】

上記変形例として示したヘッド５００を備えるヘッドユニット５０に対しても、図５などで説明したヘッド駆動装置９０２と接続することで、印加電圧ＶＨ、ＶＬを補正することが可能となる。

【0055】

上述のように本変形例は、液体を吐出するノズル５０２に対して、ノズル５０２を閉じるノズル閉塞位置と、ノズル５０２を開くノズル開放位置とを移動するニードル弁５３１と、その移動のための動力をニードル弁５３１に付与する圧電素子５３２とを有するヘッド５００と、圧電素子５３２の温度を検出するサーミスタ５３４と、を備えるヘッドユニット５０を駆動するためのヘッド駆動装置９０２であって、ヘッド５００は、圧電素子５３２に電圧ＶＬを印加するとニードル弁５３１がノズル閉塞位置に位置し、圧電素子５３２に電圧ＶＬと異なる電圧ＶＨを印加するとニードル弁５３１がノズル開放位置に位置するように構成され、サーミスタ５３４の検出結果に基づき電圧ＶＨの補正値を算出し、この補正値に基づいて電圧ＶＨを可変する制御部９０２０を備える。

【0056】

また上述のように、電圧ＶＨは、電圧ＶＬよりも大きい値であるようにしている。本変形例では、サーミスタ５３４によって検出された温度が高いほど、第１の電圧としての電圧ＶＬを小さくし、また、第２の電圧としての電圧ＶＨを小さくする。

【0057】

これにより、熱膨張で伸張した圧電素子５３２がニードル弁５３１をノズル５０２側へ押し込み過ぎることがなくなり、液体の不吐出の発生を低減することが可能なヘッド駆動装置を提供することができる。

【0058】

図８は、本発明に係る液体吐出装置の一例を示す全体斜視図である。

【0059】

印刷装置１０００は、被液体付与物の一例である被描画物１００に対向して設置している。印刷装置１０００は、Ｘ軸レール１０１と、このＸ軸レール１０１と交差するＹ軸レール１０２と、Ｘ軸レール１０１およびＹ軸レール１０２と交差するＺ軸レール１０３を備える。Ｙ軸レール１０２は、Ｘ軸レール１０１がＹ方向（正側および負側）に移動可能なように、Ｘ軸レール１０１を保持する。また、Ｘ軸レール１０１は、Ｚ軸レール１０３がＸ方向（正側および負側）に移動可能なように、Ｚ軸レール１０３を保持する。そして、Ｚ軸レール１０３は、キャリッジ１がＺ方向（正側および負側）に移動可能なように、キャリッジ１を保持する。

【0060】

印刷装置１０００は、キャリッジ１をＺ軸レール１０３に沿ってＺ方向へ動かす第１のＺ方向駆動部９２と、Ｚ軸レール１０３をＸ軸レール１０１に沿ってＸ方向へ動かすＸ方向駆動部７２とを備える。また、印刷装置１０００は、Ｘ軸レール１０１をＹ軸レール１０２に沿ってＹ方向へ動かすＹ方向駆動部８２を備える。さらに、印刷装置１０００は、キャリッジ１に対してヘッド保持体７０をＺ方向へ動かす第２のＺ方向駆動部９３を備える。

【0061】

上記構成の印刷装置１０００は、キャリッジ１をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に動かしながら、ヘッド保持体７０に設けた液体吐出ヘッドから液体の一例であるインクを吐出し、被描画物１００に描画を行う。なお、キャリッジ１およびヘッド保持体７０のＺ方向の移動は、必ずしもＺ方向に平行であることを意味するものではなく、少なくともＺ方向の成分を含んでいれば斜めの移動であってもよい。なお、図において被描画物１００の表面形状は平面としているが、被描画物１００の表面形状は、車やトラックの車体、航空機の機体などのように鉛直に近い面、曲率半径の大きい面、もしくは多少の凹凸を有する面であってもよい。ここで、各レール１０１、１０２、１０３および各駆動部７２、８２、９２、９３は「移動手段」の一例である。

【0062】

図９は、図８に示した液体吐出装置のキャリッジの全体斜視図であり、キャリッジ１を被描画物１００側から見たものである。

【0063】

キャリッジ１はヘッド保持体７０を備えている。また、キャリッジ１は、図８に示した第１のＺ方向駆動部９２からの動力によりＺ軸レール１０３に沿ってＺ方向（正側および負側）へ移動可能である。ヘッド保持体７０は、図８に示した第２のＺ方向駆動部９３からの動力によりキャリッジ１に対してＺ方向（正側および負側）へ移動可能である。また、ヘッド保持体７０は液体吐出ヘッド３００を取り付けるためのヘッド固定板７０ａを備えている。本実施形態では、図１乃至図６で説明したヘッド３００を、ヘッド固定板７０ａに６個取り付けた構成を例示しており、６個のヘッド３００ａ～３００ｆを積層状に並べて設けている。なお、図７で説明したヘッド５００をヘッド固定板７０ａに設けてもよい。

【0064】

ヘッド３００ａ～３００ｆは、それぞれ複数のノズル３０２を備えている。なお、ヘッド３００ａ～３００ｆで用いるインクの色の種類や数は、ヘッド毎に異なる色としてもよいし、すべて同じ色としてもよい。例えば、印刷装置１０００が、単色を用いる塗装装置である場合は、ヘッド３００ａ～３００ｆで用いるインクは同色でよい。また、ヘッド３００を構成するヘッドの数は６つに限るものではない。６つより多くてもよく、また、６つより少なくてもよい。

【0065】

液体吐出ヘッド３００は、図示のように各ヘッドのノズル列が水平面（Ｘ－Ｚ面）と交差し、かつ複数のノズル３０２の配列方向をＸ軸に対して傾けた状態でヘッド固定板７０ａに固定する。この状態でノズル３０２は、重力方向と交差する方向（Ｚ方向正側）にインクを吐出する。

【0066】

図１０は、液体吐出装置の制御系の一例を示したブロック図である。

【0067】

印刷装置１０００は、コントローラ９０１、ヘッド駆動装置９０２等を備える。また、コントローラ９０１には、コンピュータ９０３を接続している。コンピュータ９０３は、カラープロファイルやユーザの設定に応じて画像処理を行うＲＩＰ（Routing Information Protocol）部９０３１、被描画物１００（図８参照）に描画する画像データをスキャン（キャリッジ１のＸ軸方向の移動）毎の画像データに分解するレンダリング部９０３２等を備える。また、コンピュータ９０３には、被描画物１００に描画する画像データや座標データの設定や、描画モードの選択等を行う入力装置９０３３を接続している。入力装置９０３３は、キーボード、マウス、タッチパネル等からなり、ユーザからの入力を受け付ける。

【0068】

コントローラ９０１は、システム制御部９０１１、画像データ格納部９０１２、メモリ制御部９０１３、吐出周期信号生成部９０１４およびキャリッジ制御部９０１５等を備える。システム制御部９０１１は、コンピュータ９０３から画像データや指令を受信し、液体吐出装置１０００の全体動作を制御する。画像データ格納部９０１２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等のメモリを備え、コンピュータ９０３から受信した画像データ等を格納する。メモリ制御部９０１３は、画像データ格納部９０１２を制御する。

【0069】

液体吐出装置１０００は、Ｘ軸に沿って設置したリニアエンコーダの各スリットを光学的に検出するエンコーダセンサ１０９を備えている。吐出周期信号生成部９０１４は、このエンコーダセンサ１０９の出力信号と、コンピュータ９０３から受信した画像データの解像度を示す情報とから、液体の吐出周期信号を生成する。キャリッジ制御部９０１５は、エンコーダセンサ１０９の出力信号に基づきキャリッジ１の位置情報を算出して、Ｘ方向駆動部７２の速度を制御する。なお、本例においては、システム制御部９０１１にてキャリッジ１の移動速度の変化量を算出している。そしてシステム制御部９０１１は、この移動速度変化量に基づきキャリッジ１の速度制御を行う。

【0070】

以上のようにコントローラ９０１は、システム制御部９０１１、画像データ格納部９０１２、メモリ制御部９０１３、吐出周期信号生成部９０１４およびキャリッジ制御部９０１５等を備えている。コントローラ９０１は、演算処理装置および記憶装置を有し、記憶装置内に事前に記録されているプログラムを演算処理装置が実行することで、これら各機能部を実現する。

【0071】

次にヘッド駆動装置９０２を説明する。液体吐出ヘッド３００の駆動を制御するヘッド駆動装置９０２については図５で説明をしたため詳細は省略する。ヘッド駆動装置９０２は、コントローラ９０１の吐出周期信号生成部９０１４からの吐出周期信号を、図５に示した駆動波形生成部９０２１が受信する構成となっており、吐出周期信号に基づきヘッド駆動装置９０２は動作する。なお、図示の構成は一例であり、これに限るものではない。例えば、ＲＩＰ部９０３１とレンダリング部９０３２は、コンピュータ９０３に設けるのではなく、コントローラ９０１のシステム制御部９０１１に設ける構成としてもよい。

【0072】

図１１は、本発明に係る液体吐出装置のさらに別の例を示す概略構成図、図１２は、図１１の一部拡大図である。

【0073】

液体吐出装置１０００は、キャリッジ１を往復直線移動させるリニアレール４０４と、リニアレール４０４を適宜所定の位置へ移動させ、その位置で保持する多関節ロボット４０５とを備えている。多関節ロボット４０５は、複数の関節によって人間の腕のように自由な動きを可能としたロボットアーム４０５ａを備えており、ロボットアーム４０５ａの先端を自由に移動させ、且つ、正確な位置に配置することができる。

【0074】

多関節ロボット４０５としては、例えば、６つの軸、すなわち６つの関節を備えた６軸制御型の産業用ロボットを用いることができる。６軸型の多関節ロボットによれば予め動作に関する情報をティーチングしておくことで、きわめて正確、且つ、迅速にリニアレール４０４を被描画物７０２（航空機）の所定位置に対峙させることができる。ロボット４０５は、６軸に限定されるものではなく、５軸、７軸など適宜の軸数を備えた多関節ロボットを用いることができる。

【0075】

ロボット４０５のロボットアーム４０５ａはフォーク状の支持部材４２４を備えている。この支持部材４２４の左側の枝部４２４ａの先端には垂直リニアレール４２３ａを、右側の枝部４２４ｂの先端には垂直リニアレール４２３ｂを平行になるようにして取り付けている。そして、キャリッジ１を移動可能に保持したリニアレール４０４の両端を、２つの垂直リニアレール４２３ａ、４２３ｂにそれぞれ架け渡すようにして支持させている。

【0076】

キャリッジ１は、図９等で説明した実施形態の構成を備えるものであり、被描画物７０２に向けて液体を吐出するヘッド（図示省略）を備えている。ヘッドとしては、図９等で説明したヘッド３００や、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、ホワイトなどの各色の液体を吐出する複数のヘッド３００、または複数のノズル列を有するヘッド３００を備えている。このキャリッジ１の各ヘッド３００またはヘッド３００の各ノズル列に対しては、インクタンク３３０から各色の液体が供給される。なお、本実施形態においても、図７で説明したヘッド５００を用いる構成としてもよい。

【0077】

キャリッジ１は、リニアレール４０４上を移動することで第１の軸の方向へ動き、このリニアレール４０４が垂直リニアレール４２３ａ、４２３ｂ上を移動することで第１の軸と交差する第２の軸の方向へ動くことが可能である。また、図示しないがキャリッジ１には、前述の第１の軸および第２の軸と交差する第３の軸の方向（本変形例では被描画物７０２に向けての液体吐出方向）にてキャリッジ１を移動させる第１の駆動手段を備えている。また、キャリッジ１は、前述のヘッドを、キャリッジ１に対して第３の軸の方向にて移動させる第２の駆動手段を備えている。

【0078】

この液体吐出装置１０００は、ロボット４０５によりリニアレール４０４を被描画物７０２の描画領域に移動させ、描画データに応じてキャリッジ１をリニアレール４０４に沿って移動しながらヘッド３００を駆動して、描画を行う。そして、１ライン分の描画が終了したときに、垂直リニアレール４２３ａ、４２３ｂを駆動することにより、キャリッジ１のヘッド３００をあるラインから次のラインに移動させる。この動作を繰り返して、被描画物７０２の所要の描画領域に描画することが可能となる。

【0079】

次に、図１３を用いてヘッド駆動装置の第２変形例について説明する。図１３は、本発明の実施形態に係るヘッド駆動装置の第２変形例を示すブロック図である。

【0080】

第２変形例では、図５に示されたようなサーミスタ等の温度検出手段を用いずに圧電素子３３２の駆動回数または駆動周波数からヘッド３００（または圧電素子３３２）の温度を算出する。つまり、圧電素子３３２を連続して駆動するときの累積の駆動回数が増えるほど圧電素子３３２の温度は上昇し、また、圧電素子３３２の駆動周波数が高いほど圧電素子３３２の温度は早く上昇すると考えられる。本変形例では上記の考えのもと、圧電素子３３２の駆動情報（駆動回数または駆動周波数）からヘッド３００（または圧電素子３３２）の温度を算出（推定）している。なお、図１３に示すハードウエア構成は、必要に応じて構成要素が追加または削除されてもよい。

【0081】

図１３においてヘッド駆動装置９０２は、制御部９０２０および駆動波形増幅部９０２２を備える。このうちの制御部９０２０は、駆動波形生成部９０２１、駆動情報取得部９０２６および補正値算出部９０２５を備え、ヘッド駆動装置９０２はヘッド３００との電気的な接続が可能である。

【0082】

駆動波形生成部９０２１は、駆動波形を生成し、生成した駆動波形信号を駆動波形増幅部９０２２および駆動情報取得部９０２６へ送信する。また、駆動波形生成部９０２１は、補正値算出部９０２５から圧電素子３３２の駆動電圧補正値に関する補正値情報を受信した場合は、その補正値情報に基づき駆動波形を補正する。

【0083】

駆動波形増幅部９０２２は、駆動波形生成部９０２１から受信した駆動波形信号の電圧および電流を増幅し、ヘッド３００が有する圧電素子３３２に対して駆動電圧を印加する。

【0084】

駆動情報取得部９０２６は、駆動波形生成部９０２１から駆動波形信号を受信し、駆動波形信号よりヘッド３００の駆動回数または駆動周波数などの駆動情報を取得する。そして、駆動情報取得部９０２６は、取得した駆動回数または駆動周波数の情報をもとに、ヘッド３００の温度を算出する。

【0085】

補正値算出部９０２５は、駆動情報取得部９０２６から受信した情報に基づいて補正値を算出し、算出した補正値情報を駆動波形生成部９０２１へ送信する。そして、駆動情報取得部９０２６によって算出した温度が高いほど、第１駆動電圧Ｖ１が高くなるように制御部９０２０が駆動電圧を制御する。

【0086】

上記構成のヘッド駆動装置９０２を、図１に示したヘッド３００の圧電素子３３２それぞれに備えることで、ノズル毎に吐出状態を補正することが可能になり、液体の吐出量、液滴のサイズ等をノズル毎で調整することが可能になる。ここで、駆動情報取得部９０２６は「駆動情報取得手段」の一例である。

【0087】

第２変形例において、ヘッド駆動装置９０２は、液体を吐出するノズル３０２に対してノズル３０２を閉じる位置と開く位置との間で移動するニードル弁３３１と、ニードル弁３３１を移動させるための動力をニードル弁３３１に付与する圧電素子３３２とを有するヘッド３００を制御する。

【0088】

液体吐出ヘッドとしてのヘッド３００は、上述の図３および図４で示す実施形態と同じく、駆動体としての圧電素子３３２に第１の電圧ＶＨを印加すると弁体としてのニードル弁３３１がノズル閉塞位置に位置し、圧電素子３３２に第１の電圧と異なる第２の電圧ＶＬを印加するとニードル弁３３１がノズル開放位置に位置するように構成される。

【0089】

制御部９０２０は、ヘッド３００の駆動回数または駆動周波数の情報を取得する駆動情報取得部９０２６と、駆動情報取得部９０２６が取得した駆動回数が大きいほど、または駆動周波数が高いほど第１の電圧ＶＨを低くする制御部９０２０とを備える。

【0090】

第２変形例において、圧電素子３３２の駆動回数が大きい、または圧電素子３３２の駆動周波数が高いことに起因して圧電素子３３２に熱膨張が生じる場合、印加電圧ＶＨ、ＶＬ（図４の実線状態）を、それぞれ低い値である印加電圧ＶＨ´、ＶＬ´（図４の破線状態）に補正する。これにより、熱膨張で伸張した圧電素子３３２がニードル弁３３１をノズル３０２側へ押し込み過ぎることがなくなり、図３（ａ）に示した平常時の状態を維持することが可能になる。これにより、温度によらず確実にノズル３０２の閉じた状態を維持できる。また、液体の吐出特性（吐出量、吐出速度等）のばらつきを抑えることができる。

【0091】

なお、本発明において、液体は、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、エマルジョンなどが挙げられる。これらは例えば、インクジェット用インク、塗装用塗料、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。

【0092】

また、本発明に係る液体吐出装置は、上述の印刷装置の形態に限るものではない。例えば、複数の関節によって人間の腕のように自由な動きを可能とした多関節ロボットのロボットアームの先端に、本発明の液体吐出ヘッドを取り付けた形態でもよい。また、ドローンなどの無人航空機、または壁面を登ることが可能なロボットに本発明の液体吐出ヘッドを搭載して、塗装可能な無人航空機、あるいは塗装可能なクライミングロボットの形態としてもよい。また、液体吐出装置は、対象物に対して液体吐出ヘッドを動かす構成のものに限らない。液体吐出ヘッドと対象物とは相対的に移動が可能であればよく、対象物を液体吐出ヘッドに対して動かす構成のものであってもよい。

【0093】

以上説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。

【0094】

第１の態様は、液体を吐出するノズル（例えばノズル３０２、５０２）に対して、前記ノズルを閉じるノズル閉塞位置と、前記ノズルを開くノズル開放位置とを移動する弁体（例えばニードル弁３３１、５３１）と、前記移動のための動力を前記弁体に付与する駆動体（例えば圧電素子３３２、５３２）とを有する液体吐出ヘッド（例えばヘッド３００、５００）と、前記駆動体の温度を検出する温度検出手段（例えばサーミスタ３３４、５３４）と、を備えるヘッドユニット（例えばヘッドユニット３０、５０）を駆動するためのヘッド駆動装置であって、前記液体吐出ヘッドは、前記駆動体に第１の電圧（例えば実施形態の電圧ＶＨ、変形例の電圧ＶＬ）を印加すると前記弁体が前記ノズル閉塞位置に位置し、前記駆動体に前記第１の電圧と異なる第２の電圧（例えば実施形態の電圧ＶＬ、変形例の電圧ＶＨ）を印加すると前記弁体が前記ノズル開放位置に位置するように構成され、前記温度検出手段の検出結果に基づき前記第２の電圧を可変する制御手段（例えば制御部９０２０）を備える。

【0095】

第２の態様は、第１の態様において、前記制御手段（例えば制御部９０２０）は、前記温度検出手段（例えばサーミスタ３３４、５３４）の検出結果に基づき前記第１の電圧（例えば実施形態の電圧ＶＨ、変形例の電圧ＶＬ）を可変する。

【0096】

第１の態様および第２の態様によれば、熱によって伸張した駆動体が弁体をノズル側へ押し込み過ぎることがなくなり、その結果、液体の不吐出の発生を低減することが可能なヘッド駆動装置を提供することができる。

【0097】

また、第３の態様は、第１の態様または第２の態様において、前記制御手段（例えば制御部９０２０）は、前記第１の電圧（例えば実施形態の電圧ＶＨ、変形例の電圧ＶＬ）と前記第２の電圧（例えば実施形態の電圧ＶＬ、変形例の電圧ＶＨ）との電位差（例えば電位差Ｖｐｐ）が一定となるように前記第１の電圧および前記第２の電圧を可変する。

【0098】

第３の態様によれば、駆動体への印加電圧の補正前と補正後とで、液体の吐出特性（吐出量、吐出速度等）のばらつきを抑えることができる。

【0099】

第１乃至第３のいずれかの態様において、前記第２の電圧は、前記第１の電圧よりも小さい値としてもよいし（第４の態様）、前記第１の電圧よりも大きい値としてもよい（第５の態様）。

【0100】

第６の態様は、液体を吐出するノズル（例えばノズル３０２、５０２）に対して、前記ノズルを閉じるノズル閉塞位置と、前記ノズルを開くノズル開放位置とを移動する弁体（例えばニードル弁３３１、５３１）と、前記移動のための動力を前記弁体に付与する駆動体（例えば圧電素子３３２、５３２）とを有し、前記駆動体に第１の電圧（例えば実施形態の電圧ＶＨ、変形例の電圧ＶＬ）を印加すると前記弁体が前記ノズル閉塞位置に位置し、前記駆動体に前記第１の電圧と異なる第２の電圧（例えば実施形態の電圧ＶＬ、変形例の電圧ＶＨ）を印加すると前記弁体が前記ノズル開放位置に位置するように構成された液体吐出ヘッド（例えばヘッド３００、５００）と、前記駆動体の温度を検出する温度検出手段（例えばサーミスタ３３４、５３４）と、前記温度検出手段の検出結果に基づき前記第２の電圧を可変する制御手段（例えば制御部９０２０）と、を備える液体吐出ユニットである。

【0101】

第７の態様は、第６の態様において、前記制御手段（例えば制御部９０２０）は、前記温度検出手段（例えばサーミスタ３３４、５３４）の検出結果に基づき前記第１の電圧（例えば実施形態の電圧ＶＨ、変形例の電圧ＶＬ）を可変する。

【0102】

第６および第７の態様においても、第１および第２の態様と同様、熱によって伸張した駆動体が弁体をノズル側へ押し込み過ぎることがなくなり、その結果、液体の不吐出の発生を低減することが可能な液体吐出ユニットを提供することができる。

【0103】

また、第８の態様は、第６の態様または第７の態様において、前記制御手段（例えば制御部９０２０）は、前記第１の電圧（例えば実施形態の電圧ＶＨ、変形例の電圧ＶＬ）と前記第２の電圧（例えば実施形態の電圧ＶＬ、変形例の電圧ＶＨ）との電位差（例えば電位差Ｖｐｐ）が一定となるように前記第１の電圧および前記第２の電圧を可変する。

【0104】

第８の態様によれば、駆動体への印加電圧の補正前と補正後とで、液体の吐出特性（吐出量、吐出速度等）のばらつきを抑えることができる。

【0105】

第６乃至第８のいずれかの態様において、前記第２の電圧は、前記第１の電圧よりも小さい値としてもよい（第９の態様）。

【0106】

また、第６乃至第９のいずれかの態様の液体吐出ユニットにおいて、前記液体吐出ヘッド（例えばヘッド５００）は前記弁体（例えばニードル弁５３１）と前記駆動体（例えば圧電素子５３２）との間に移動機構（例えば逆バネ機構５３３）を備え、前記駆動体に前記第１の電圧（例えば電圧ＶＬ）よりも大きい値の前記第２の電圧（例えば電圧ＶＨ）を印加することにより、前記移動機構によって前記弁体を前記ノズル開放位置へ動かす構成としてもよい（第１０の態様）。

【0107】

また、第６乃至第１０のいずれかの態様の液体吐出ユニットにおいて、前記駆動体は、前記弁体（例えばニードル弁５３１）の前記移動の方向と同方向に伸縮可能な圧電素子である（第１１の態様）。

【0108】

また、第６乃至第１１のいずれかの態様の液体吐出ユニットにおいて、前記ノズル（例えばノズル３０２、５０２）を複数備え、それぞれの前記ノズルに対して前記弁体（例えばニードル弁３３１、５３１）および前記駆動体（例えば圧電素子３３２、５３２）を設ける構成としてもよい。

【0109】

また、他の態様として、液体を吐出するノズル（例えばノズル３０２、５０２）に対して、前記ノズルを閉じるノズル閉塞位置と、前記ノズルを開くノズル開放位置とを移動する弁体（例えばニードル弁３３１、５３１）と、前記移動のための動力を前記弁体に付与する駆動体（例えば圧電素子３３２、５３２）と、を備える液体吐出ヘッド（例えばヘッド３００、５００）を駆動するためのヘッド駆動装置であって、前記液体吐出ヘッドは、前記駆動体に第１の電圧（例えば実施形態の電圧ＶＨ、変形例の電圧ＶＬ）を印加すると前記弁体が前記ノズル閉塞位置に位置し、前記駆動体に前記第１の電圧と異なる第２の電圧（例えば実施形態の電圧ＶＬ、変形例の電圧ＶＨ）を印加すると前記弁体が前記ノズル開放位置に位置するように構成され、前記ヘッド駆動装置は、前記駆動体の駆動情報（例えば圧電素子３３２、５３２の駆動回数または駆動周波数）を取得する駆動情報取得手段（例えば駆動情報取得部９０２６）と、前記駆動情報取得手段の出力に基づき前記第２の電圧を可変する制御手段（例えば制御部９０２０）と、を備える。

【0110】

この態様においても、熱膨張で伸張した駆動体が弁体をノズル側へ押し込み過ぎることがなくなり、液体の不吐出の発生を低減することができる。

【符号の説明】

【0111】

３０，５０ ヘッドユニット
３００ 液体吐出ヘッド
３０２ ノズル
３３１ ニードル弁（弁体の一例）
３３２ 圧電素子（駆動体の一例）
３３４ サーミスタ（温度検出手段の一例）
８００ 液体吐出ユニット
９０２ ヘッド駆動装置
９０２０ 制御部（制御手段の一例）
９０２１ 駆動波形生成部
９０２２ 駆動波形増幅部
９０２３ ＡＤ変換部
９０２４ 温度データ格納部
９０２５ 補正値算出部
９０２６ 駆動情報取得部
１０００ 印刷装置（液体吐出装置の一例）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0112】

【特許文献1】特開２０１０－２４１００３号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】