特開 2023-91183 ヘッド制御装置、液体吐出システムおよびヘッド製造方法

(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】P2023091183

(43)【公開日】2023-06-30

(54)【発明の名称】ヘッド制御装置、液体吐出システムおよびヘッド製造方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/04 20060101AFI20230623BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20230623BHJP

   B41J 2/015 20060101ALI20230623BHJP

   B41J 2/16 20060101ALI20230623BHJP

【ＦＩ】

B41J2/04

B41J2/01 451

B41J2/01 401

B41J2/015 101

B41J2/16 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021205795

(22)【出願日】2021-12-20

(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】酒井 慶太郎

【テーマコード（参考）】

2C056

2C057

【Ｆターム（参考）】

2C056EA16

2C056EA28

2C056EB07

2C056EB30

2C056EC07

2C056EC18

2C056EC42

2C056FA02

2C056FA15

2C056FB09

2C056KB03

2C056KB08

2C057AF81

2C057AL25

2C057AM22

2C057AN07

2C057BF04

(57)【要約】

【課題】温度によらず確実にノズルの閉じた状態を維持することが可能なヘッド制御装置およびヘッド製造方法を提供する。
【解決手段】
液体を吐出するノズルに対して該ノズルを閉じる位置と開く位置との間で移動する弁体と前記弁体を移動させるための動力を前記弁体に付与するアクチュエータとを有するヘッドと、温度測定手段とを備えるヘッドシステムを制御するためのヘッド制御装置であって、前記弁体は、前記アクチュエータへの第１駆動電圧により前記ノズルを閉じる方向に移動し、前記アクチュエータへの前記第１駆動電圧と異なる第２駆動電圧により前記ノズルを開く方向に移動する弁体であり、前記温度測定手段によって測定された温度が高いほど前記第１駆動電圧を高くする制御手段を備える。
【選択図】図５

【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該ノズルを閉じる位置と開く位置との間で移動する弁体と前記弁体を移動させるための動力を前記弁体に付与するアクチュエータとを有するヘッドと、温度測定手段とを備えるヘッドシステムを制御するためのヘッド制御装置であって、
前記弁体は、前記アクチュエータへの第１駆動電圧により前記ノズルを閉じる方向に移動し、前記アクチュエータへの前記第１駆動電圧と異なる第２駆動電圧により前記ノズルを開く方向に移動する弁体であり、
前記温度測定手段によって測定された温度が高いほど前記第１駆動電圧を高くする制御手段を備える
ことを特徴とするヘッド制御装置。

【請求項2】

前記温度測定手段を、前記ヘッドの筐体、前記アクチュエータ、または前記アクチュエータを保持する弾性部材のいずれかの部材に備え、前記温度測定手段は前記部材の温度を測定することを特徴とする請求項１記載のヘッド制御装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記温度測定手段によって測定された温度が高いほど前記第１駆動電圧と共に前記第２駆動電圧を高くすることを特徴とする請求項１記載のヘッド制御装置。

【請求項4】

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

【請求項5】

前記温度測定手段によって測定された温度が所定温度よりも低い場合は、前記温度が前記所定温度に達するまで前記ヘッドを前記第１駆動電圧よりも低い電圧で駆動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のヘッド制御装置。

【請求項6】

液体を吐出するノズルに対して該ノズルを閉じる位置と開く位置との間で移動する弁体と前記弁体を移動させるための動力を前記弁体に付与するアクチュエータとを有するヘッドを制御するためのヘッド制御装置であって、
前記弁体は、前記アクチュエータへの第１駆動電圧により前記ノズルを閉じる方向に移動し、前記アクチュエータへの前記第１駆動電圧と異なる第２駆動電圧により前記ノズルを開く方向に移動する弁体であり、
前記ヘッド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手段と、
前記駆動情報取得手段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前記第１駆動電圧を高くする制御手段と、
を備えることを特徴とするヘッド制御装置。

【請求項7】

請求項１乃至４のいずれか一項に記載の前記温度測定手段を、前記ヘッドが搭載されたシステムであって液体を吐出する液体吐出システム側に備えることを特徴とする液体吐出システム。

【請求項8】

前記温度測定手段によって測定された温度が所定温度よりも低い場合は、前記温度が前記所定温度に達するまで前記ヘッドを前記第１駆動電圧よりも低い電圧で駆動することを特徴とする請求項７に記載の液体吐出システム。

【請求項9】

請求項１乃至６のいずれか一項に記載のヘッド制御装置のヘッド製造方法であって、
前記ヘッドは、
前記弁体と、前記アクチュエータと、前記アクチュエータを保持し、該アクチュエータの駆動により弾性変形して前記アクチュエータの駆動力を前記弁体に伝える弾性部材とを有する駆動ユニットと、
前記駆動ユニットを保持する筐体と、
を備え、
前記第１駆動電圧および前記第２駆動電圧は、前記ヘッドで使用する液体の温度仕様、および前記ヘッドを使用する環境温度のうちの少なくとも一方に応じて設定するとともに、
前記筐体に対する前記駆動ユニットの保持位置を、前記設定によって求めた前記第１駆動電圧および前記第２駆動電圧に基づいて決定する
ことを特徴とするヘッド製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヘッド制御装置、液体吐出システムおよびヘッド製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、アクチュエータの制御によってピンをノズルに対して離接可能とすることで、ピンがノズルから離間している間だけ液体をノズルから液滴として吐出するようにした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】

ヘッドに使用するアクチュエータには、アクチュエータの温度が高まるとアクチュエータの全長が縮む特性を有するものがある。このような縮む特性を有したアクチュエータをヘッドに組み込む際、ヘッドで使用する液体の温度仕様、またはヘッド設置場所の環境等を考慮せずに組み立ててしまうと、実際の液体吐出動作でアクチュエータに縮みが生じる場合がある。そして、アクチュエータに縮みが生じた場合はノズルを閉じることができなくなり、ノズルから液体が出つづける状態をまねいてしまう。

【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該ノズルを閉じる位置と開く位置との間で移動する弁体と前記弁体を移動させるための動力を前記弁体に付与するアクチュエータとを有するヘッドと、温度測定手段とを備えるヘッドシステムを制御するためのヘッド制御装置であって、前記弁体は、前記アクチュエータへの第１駆動電圧により前記ノズルを閉じる方向に移動し、前記アクチュエータへの前記第１駆動電圧と異なる第２駆動電圧により前記ノズルを開く方向に移動する弁体であり、前記温度測定手段によって測定された温度が高いほど前記第１駆動電圧を高く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、温度によらず確実にノズルの閉じた状態を維持することが可能なヘッド制御装置およびヘッド製造方法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ヘッドの全体斜視図。

【図2】本発明の実施形態に係るヘッドの全体断面図。

【図3】本発明の実施形態に係る駆動ユニット単体の説明図。

【図4】圧電素子温度と駆動ユニット収縮量の関係を示した説明図。

【図5】本発明の実施形態に係るヘッド制御装置のハードウエア構成の一例を示す説明図。

【図6】本発明の実施形態に係るアクチュエータ駆動電圧の説明図。

【図7】本発明の実施形態に係るアクチュエータ駆動電圧の説明図。

【図8】本発明の実施形態に係るアクチュエータ駆動電圧の説明図。

【図9】本発明の実施形態に係るシステムの全体斜視図。

【図10】キャリッジの全体斜視図。

【図11】本発明の実施形態に係る印刷装置のハードウエア構成の一例を示す説明図。

【図12】アクチュエータ駆動電圧制御の一例を示すフローチャート。

【図13】アクチュエータ駆動電圧制御の一例を示すフローチャート。

【図14】本発明の実施形態に係るヘッド制御装置のハードウエア構成の他の例を示す説明図。

【図15】本発明の実施形態に係るヘッド組立装置の構成例を示すブロック図。

【図16】ヘッド製造工程の一例を示すフローチャート。

【図17】本発明の実施形態に係るシステムの第１適用例を示す概略図。

【図18】本発明の実施形態に係るシステムの第２適用例を示す概略図。

【図19】本発明の実施形態に係るシステムの第３適用例を示す概略図。

【図20】本発明の実施形態に係るシステムの第４適用例を示す概略図。

【図21】本発明の実施形態に係るシステムの第５適用例を示す概略図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0008】

＜ヘッドの構成＞
はじめに図１および図２を用いてヘッドの構成を説明する。図１は、本発明の実施形態に係るヘッドの全体斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係るヘッドの全体断面図（図１のＡ－Ａ線矢視断面図）である。

【0009】

図１においてヘッド３００は、ハウジング３１０、コネクタ３５０、液体供給ポート３１１および液体回収ポート３１３を主に備える。ハウジング３１０は、金属材料または樹脂材料からなる。コネクタ３５０は、液体を吐出するための駆動信号等、電気信号を伝送するための端子であり、本実施形態ではハウジング３１０の上部にコネクタ３５０を設けている。

【0010】

液体供給ポート３１１と液体回収ポート３１３は、ハウジング３１０の左右に位置し、液体供給ポート３１１は液体をヘッド内に供給する。また、液体回収ポート３１３は液体をヘッドから排出する。次に図２に基づきヘッド３００の内部構成を説明する。

【0011】

図２においてハウジング３１０は、その上部に電気信号を伝送するためのコネクタ３５０を備えており、下部に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。また、ハウジング３１０は、液体供給ポート３１１からの液体を、ノズル板３０１上を経て液体回収ポート３１３側へ送る流路３１２を備えている。

【0012】

さらに、ハウジング３１０は、液体供給ポート３１１と液体回収ポート３１３との間に、流路３１２内の液体をノズル３０２から吐出するための駆動ユニット３３０を収容している。駆動ユニット３３０についての詳細は後述するが、概略として駆動ユニット３３０は、ニードル弁３３１、圧電素子３３２および板バネ枠体３３３を備える。板バネ枠体３３３は圧電素子３３２を保持するとともに、圧電素子３３２の駆動により弾性変形して圧電素子３３２の駆動力をニードル弁３３１に伝える。ニードル弁３３１は、板バネ枠体３３３の弾性変形を受けてノズル３０２を開閉する。ここで、駆動ユニット３３０を構成するニードル弁３３１は「弁体」の一例であり、圧電素子３３２は「アクチュエータ」の一例であり、板バネ枠体３３３は「弾性部材」の一例である。また、ハウジング３１０は「筐体」の一例である。

【0013】

駆動ユニット３３０は、ノズル３０２の数と一致しており、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個の駆動ユニット３３０を備えた構成を例示している。なお、ノズル３０２および駆動ユニット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および駆動ユニット３３０の数は、９個以上でもよいし、または複数ではなく１個であってもよい。また、ノズル３０２および駆動ユニット３３０の配列は、１列ではなく複数列で配置してもよい。

【0014】

上記構成において、液体の流れとしては、加圧した状態の液体を液体供給ポート３１１が外部から取り込み、液体を矢印ａ１方向へ送り、液体を流路３１２に供給する。流路３１２は、液体供給ポート３１１からの液体を矢印ａ２方向へ送る。そして、液体回収ポート３１３は、流路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方向へ排出する。

【0015】

液体の吐出動作としては、圧電素子３３２を作動し、ニードル弁３３１が図において上方向へ変位すると、ニードル弁３３１によって閉じていたノズル３０２が開いた状態になり、流路３１２を流れる液体がノズル３０２から吐出する。また、圧電素子３３２を作動し、ニードル弁３３１が下方向へ変位すると、ニードル弁３３１の先端部がノズル３０２に当接してノズル３０２が閉じた状態になり、ノズル３０２から液体が吐出しなくなる。なお、ノズル３０２から液体を吐出している期間は、ノズル３０２からの吐出効率を下げないようにするために、液体回収ポート３１３からの液体の排出は一時的に行わないようにしてもよい。

【0016】

本実施形態ではノズル板３０１とハウジング３１０とを別々の部材としたが、両者を一体的に単一の部材で形成してもよい。両者を単一の部材で形成する場合、ニードル弁３３１の先端とノズル板３０１とが当接する位置を境に、ニードル弁３３１が設けられる側の部位をハウジング３１０、ニードル弁３３１を設けない側の部位をノズル板３０１と定義する。

【0017】

＜駆動ユニットの構成＞
次に図３を用いて駆動ユニット３３０の構成を詳細に説明する。図３は、本発明の実施形態に係る駆動ユニット単体の説明図である。

【0018】

図３において駆動ユニット３３０は、ニードル弁３３１、圧電素子３３２および板バネ枠体３３３を備える。ノズル板３０１はハウジング３１０に接合している。また、流路３１２はハウジング３１０に設けた複数の駆動ユニット３３０に共通の流路である。

【0019】

ニードル弁３３１は、その先端がノズル板３０１に設けたノズル３０２に対向しており、ニードル弁３３１の先端がノズル板３０１に当接することでノズル３０２を閉じる。本実施形態において、ニードル弁３３１は、その先端に弾性体３３１ａを設けることでノズル３０２に対する密着性を上げ、より確実にノズル３０２を閉じるようにしている。ハウジング３１０は、軸受３２１を介してニードル弁３３１を支持しており、軸受３２１とニードル弁３３１との間にはＯリングなどのシール部材３１５を装着して、流路３１２内から圧電素子３３２側への液体の流れ込みを防いでいる。

【0020】

ハウジング３１０の内部に形成した空間３２２には、板バネ枠体３３３を配置している。板バネ枠体３３３は、ニードル弁保持部３３３ａ、枠部３３３ｂ、伸縮部３３３ｃ、空間３３３ｄおよび圧電素子保持部３３３ｅ、３３３ｆを備える。ニードル弁保持部３３３ａは、ニードル弁３３１の後端部を保持する。枠部３３３ｂは、例えば金属板からなり、中央部に空間３３３ｄを備えている。伸縮部３３３ｃは、枠部３３３ｂの一部に一体で形成した板バネであり、この部位が伸縮可能になっている。

【0021】

空間３３３ｄは、圧電素子３３２の設置スペースを形成する。圧電素子保持部３３３ｅは、枠部３３３ｂのニードル弁保持部３３３ａ後側から空間３３３ｄに向かって突出しており、圧電素子保持部３３３ｆは、枠部３３３ｂの圧電素子保持部３３３ｅと対面する部位において空間３３３ｄに向かって突出している。

【0022】

上記構成の板バネ枠体３３３に圧電素子３３２を取り付ける場合は、伸縮部３３３ｃの弾性変形を利用して板バネ枠体３３３を若干伸ばして空間３３３ｄを広げた状態にする。広げた状態の空間３３３ｄに圧電素子３３２を挿入したならば、板バネ枠体３３３を伸ばした状態から解放する。これにより、板バネ枠体３３３は、伸縮部３３３ｃが元に戻ろうとする復元力によって、圧電素子３３２の長手方向両端を、圧電素子保持部３３３ｅと圧電素子保持部３３３ｆとで挟み込むようにして保持する。従って、空間３３３ｄに圧電素子３３２を挿入したデフォルト状態においては、伸縮部３３３ｃが自然長よりも僅かに伸びた状態になる。

【0023】

なお、本実施形態において、弾性部材としての板バネ枠体３３３は、ニードル弁保持部３３３ａ、枠部３３３ｂ、伸縮部３３３ｃおよび圧電素子保持部３３３ｅ、３３３ｆを一体の部材で構成しているが、このうち一部の部位を別部材で構成してもよい。例えば、伸縮部３３３ｃをバネなどで構成し、バネを枠部３３３ｂに取り付けてもよい。

【0024】

ハウジング３１０に対する駆動ユニット３３０の取り付けは、例えばハウジング３１０に設けたネジ穴３１０ａと規制部材３１４に設けたネジ穴３１４ａとをネジ３１０ｂで締結することにより行う。つまり、規制部材３１４は、板バネ枠体３３３の圧電素子保持部３３３ｆ側の端部を保持しており、ハウジング３１０は規制部材３１４を介して駆動ユニット３３０を保持する構成となっている。これにより、規制部材３１４は、板バネ枠体３３３の位置を規制し、圧電素子３３２の伸張によって板バネ枠体３３３が上側へ動かないように固定点をなしている。なお、ネジ３１０ｂによる締結は１箇所に限るものではない。例えば、図において右側にも同様のネジ穴を設け、規制部材３１４を左右から締結するようにしてもよい。ここで、ネジ穴３１０ａ、３１４ａおよびネジ３１０ｂによる締結部は、「保持位置」の一例である。

【0025】

上記構成により、ニードル弁３３１および圧電素子３３２は、板バネ枠体３３３を介して同軸上、すなわち液体の吐出方向に直列に並んだ配置となる。そして、圧電素子３３２に駆動電圧を印加すると、圧電素子３３２が伸張する。圧電素子３３２が伸張すると、板バネ枠体３３３の伸縮部３３３ｃが弾性変形して当該伸張を吸収し、圧電素子３３２の先端部に設置したニードル弁保持部３３３ａをノズル３０２側（図において下側）へ押す。このように、板バネ枠体３３３が圧電素子３３２の駆動により弾性変形して、圧電素子３３２の駆動力をニードル弁３３１に伝える。これにより、ニードル弁３３１の先端部（本実施形態では弾性体３３１ａ）がノズル３０２に当接してノズル３０２を閉じ、流路３１２に加圧供給した液体のノズル３０２からの吐出を止める。

【0026】

また、圧電素子３３２への駆動電圧の印加を停止すると、圧電素子３３２は収縮する。圧電素子３３２が収縮すると、伸縮部３３３ｃが弾性変形して当該収縮を吸収し、圧電素子３３２の先端部に設置したニードル弁保持部３３３ａを後端側（図において上側）へ引っ張る。これにより、ニードル弁３３１の先端部（本実施形態では弾性体３３１ａ）がノズル３０２から離間してノズル３０２を開き、流路３１２に加圧供給した液体をノズル３０２から吐出する。

【0027】

また、図３の構成においては、板バネ枠体３３３の一部に温度測定手段としてのサーミスタ３３４を設け、サーミスタ３３４により板バネ枠体３３３の温度を測定している。なお、サーミスタ３３４の設置場所は板バネ枠体３３３に限るものではない。サーミスタ３３４は、ハウジング３１０または圧電素子３３２等、他のヘッド構成部品に設けてもよい。

【0028】

＜駆動ユニットの収縮について＞
次に図４を用いて圧電素子３３２の温度と駆動ユニット３３０の収縮量との関係を説明する。図４は、圧電素子温度と駆動ユニット収縮量の関係を示した説明図である。

【0029】

ヘッド３００に使用する圧電素子３３２は、大きな変位量を発生することが可能な、いわゆる高変位タイプの圧電素子であり、この種の圧電素子の中には圧電素子の温度が高まると圧電素子の全長が縮む特性を有するものがある。この特性の圧電素子を用いる場合は、オーバーシュート（信号がローレベルからハイレベルへ変化する際、一時的に電圧が１００％を超えてしまう現象）やリンギング（信号の振動）等による自己破壊を防ぐ配慮が必要である。そのため本実施形態では圧電素子３３２を板バネ枠体３３３で保持することで圧電素子３３２の自己破壊を防ぐようにしている。

【0030】

この板バネ枠体３３３は、圧電素子３３２を保持した状態では、上述のように自然長よりも僅かに伸びた状態になっている。しかし、圧電素子３３２の駆動による自己発熱等によって圧電素子３３２の温度が高まると圧電素子３３２の全長は縮み、圧電素子３３２の全長が縮むと、これに追従して板バネ枠体３３３も自然長に戻る方向へ縮む。そして、板バネ枠体３３３が縮むことにより、板バネ枠体３３３に取り付けたニードル弁３３１もノズル３０２から離れる方向へ動く。その結果、駆動ユニット３３０全体の長さが短くなる。

【0031】

例えば図４においてヘッドＡ（実線）の場合は、圧電素子温度２５°Ｃでは駆動ユニットは殆ど収縮しないが、圧電素子温度５０°Ｃでは駆動ユニット全体の長さは約５μｍ縮んでしまう。

【0032】

この傾向はヘッドＡと異なる材料を用いたヘッドＢ（破線）の場合も同様であり、圧電素子温度２５°Ｃでは駆動ユニットは殆ど収縮しないが、圧電素子温度４０°Ｃでは駆動ユニット全体の長さは約５μｍ縮んでしまう。

【0033】

従って、図４のヘッドＡを常温環境下で組み立て、例えば圧電素子の温度が５０°Ｃ以上になるシステムに搭載して使用した場合は、圧電素子３３２の温度上昇に伴いニードル弁３３１がノズル３０２を閉じなくなるおそれがある。

【0034】

＜ヘッド制御装置のハードウエア構成＞
次に図５を用いてヘッド制御装置のハードウエア構成を説明する。図５は、本発明の実施形態に係るヘッド制御装置のハードウエア構成の一例を示す説明図である。なお、図５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。

【0035】

図５においてヘッド制御装置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。このうちの制御部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。また、ヘッド制御装置９０２はヘッドシステム３０との電気的な接続が可能であり、ヘッドシステム３０はヘッド３００およびサーミスタ３３４を備える。ここで、サーミスタ３３４は「温度測定手段」の一例である。

【0036】

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。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。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。

【0037】

温度データ格納部９０２４は、例えば温度と、当該温度での駆動ユニット３３０の収縮量と、当該収縮量を補うようにするための駆動電圧値とを紐づけたテーブルを格納している。また、温度データ格納部９０２４は、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を介してサーミスタ３３４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。

【0038】

上記構成のヘッド制御装置９０２を図２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、制御部９０２０は「制御手段」の一例である。

【0039】

なお、ヘッドシステム３０が有するサーミスタ３３４の設置場所は特定の場所に限るものではない。サーミスタ３３４は、ハウジング３１０、圧電素子３３２または板バネ枠体３３３等のヘッド構成部品に設ける以外に、後述するシステム（印刷装置本体）側にヘッド３００とは別の場所で備えてもよい。あるいは、サーミスタ３３４をヘッド３００とシステムの両方に備えてもよい。この場合は、例えばヘッド３００に備えたサーミスタでヘッド温度を測定し、システムに備えたサーミスタでシステム周囲の環境温度を測定し、複数のサーミスタの温度データに基づき駆動波形を生成する。

【0040】

＜アクチュエータ駆動電圧の説明＞
次に、図６乃至図８を用いてアクチュエータ（圧電素子）の駆動電圧について説明する。図６乃至図８はアクチュエータ駆動電圧の説明図であり、図６および図７は液体吐出動作の実行中における駆動電圧の説明図、図８は液体吐出動作開始前における駆動電圧の説明図である。

【0041】

図６において圧電素子３３２に第１駆動電圧Ｖ１を印加した場合、圧電素子３３２は伸びた状態となる。圧電素子３３２が伸びた状態では、板バネ枠体３３３を介してニードル弁３３１がノズル板３０１側へ動き、ニードル弁３３１はノズル３０２を閉じる。また、第２駆動電圧Ｖ２（本実施形態では０Ｖ）とした場合は圧電素子３３２が縮んだ状態となるため、板バネ枠体３３３がニードル弁３３１をノズル板３０１から離れる方向へ動かし、ノズル３０２が開く。

【0042】

そして、サーミスタ３３４が高い温度を測定した場合は、第１駆動電圧Ｖ１をそれより高い電圧Ｖ１Ｈに補正する。つまり、サーミスタ３３４によって測定された温度が高いほど第１駆動電圧Ｖ１を高くする。なお、駆動電圧Ｖ１から駆動電圧Ｖ１Ｈへの補正は、図５に示した制御部９０２０が主となって実行する。第１駆動電圧Ｖ１をサーミスタ３３４によって測定された温度に応じて上記のように補正することで圧電素子３３２の縮みに伴う駆動ユニット３３０の収縮量を補うことが可能になり、温度によらず確実にノズルの閉じた状態を維持することができる。

【0043】

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と、サーミスタ３３４とを備えるヘッドシステム３０を制御するためのヘッド制御装置９０２であって、ニードル弁３３１は、圧電素子３３２への第１駆動電圧Ｖ１によりノズル３０２を閉じる方向に移動し、圧電素子３３２への第１駆動電圧Ｖ１と異なる第２駆動電圧Ｖ２によりノズル３０２を開く方向に移動するニードル弁であり、サーミスタ３３４によって測定された温度が高いほど第１駆動電圧Ｖ１を高くする（駆動電圧Ｖ１Ｈにする）制御部９０２０を備える。

【0044】

また、上述のようにサーミスタ３３４を、ヘッド３００のハウジング３１０、圧電素子３３２、または圧電素子３３２を保持する板バネ枠体３３３のいずれかの部材に備え、サーミスタ３３４はその部材の温度を測定する。

【0045】

これらにより温度上昇による圧電素子３３２の収縮がもたらす駆動ユニット３３０の収縮量を補うことが可能になり、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。

【0046】

図７は図６の変形例である。第１駆動電圧Ｖ１のみを補正した場合、第２駆動電圧Ｖ２との電位差が補正前と補正後とで変わり（｜Ｖ１－Ｖ２｜＜｜Ｖ１Ｈ－Ｖ２｜）、ノズル３０２からの液体の吐出特性（吐出量、吐出速度等）に影響を与える場合がある。本変形例では、サーミスタ３３４によって測定された温度に応じて、第１駆動電圧Ｖ１と共に第２駆動電圧Ｖ２も高くするようにしている。好ましくは、第１駆動電圧Ｖ１と第２駆動電圧Ｖ２との電位差が、補正前と補正後とで一定（｜Ｖ１－Ｖ２｜＝｜Ｖ１Ｈ－Ｖ２Ｈ｜）となるように可変する。

【0047】

上述のように本実施形態において、制御部９０２０は、サーミスタ３３４によって測定された温度が高いほど第１駆動電圧Ｖ１と共に第２駆動電圧Ｖ２を高くする。

【0048】

また、上述のように制御部９０２０は、第１駆動電圧Ｖ１と第２駆動電圧Ｖ２との電位差が一定となるように第１駆動電圧Ｖ１および第２駆動電圧Ｖ２を可変する。

【0049】

これら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とともに、液体の吐出特性の変動も低減できる。

【0050】

図８は、液体吐出動作開始前における駆動電圧の説明図である。本実施形態のヘッドシステム３０およびヘッド制御装置９０２は、用途によって使用環境が多岐にわたるものであり、使用環境によってはヘッドが正常に動作する温度範囲よりもヘッド温度が低くなってしまっている場合がある。この場合、高い電圧を最初から圧電素子３３２に印加すると圧電素子３３２を伸ばし過ぎてしまい、ニードル弁３３１のノズル板３０１に対する当接が過剰になり、ニードル弁３３１やノズル板３０１の変形や破損を招くおそれがある。

【0051】

そこで、ヘッドが正常に動作する温度範囲よりもヘッド温度が低い場合、ヘッド制御装置９０２は圧電素子３３２に対して第１駆動電圧Ｖ１よりも低い電圧Ｖ１Ｌを印加する。電圧Ｖ１Ｌによる圧電素子３３２の駆動は、サーミスタ３３４によって測定された温度が正常動作可能な温度範囲（例えば３０°Ｃ以上）になるまで続ける。

【0052】

なお、電圧Ｖ１Ｌで駆動している期間は、ヘッド３００の流路３１２への液体の供給を停止し、ノズル３０２から液体を吐出しない状態で実施する。そして、ヘッド内部を加熱し、サーミスタ３３４によって測定された温度が例えば３０°Ｃ以上になったならばヘッド制御装置９０２は圧電素子３３２に対して第１駆動電圧Ｖ１を印加してノズル３０２を閉じる。

【0053】

上述のように本実施形態において、サーミスタ３３４によって測定された温度が所定温度よりも低い場合は、温度が所定温度に達するまでヘッド３００を第１駆動電圧Ｖ１よりも低い電圧Ｖ１Ｌで駆動する。

【0054】

これにより、ヘッド３００が低温であることに起因して生じるニードル弁３３１のノズル板３０１への過剰な当接による変形や破損を防止することができる。

【0055】

＜システムの概略＞
次に、上述のヘッドを搭載したシステムについて説明する。図９は、本発明の実施形態に係るシステムの全体斜視図である。ここに例示したシステムは、トラックの車体側面などに画像を形成する印刷装置である。

【0056】

図９において印刷装置１０００は、トラックの車体側面などの対象物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。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。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。

【0057】

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と、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。

【0058】

上記構成の印刷装置１０００は、Ｘ軸レール１０１が一定間隔でＹ方向負側へ下降する毎に、キャリッジ１がＸ軸レール１０１上を左右（Ｘ方向負側および正側）に往復動作する。キャリッジ１の往復移動に伴い、ヘッド保持体７０に設けたヘッドは対象物１００を走査しながら液体の一例としてのインクを吐出し、対象物１００に対して液体吐出処理の一例としての画像形成を行う。

【0059】

ここで、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、図において対象物１００の表面形状は平面としているが、対象物１００の表面形状は、鉛直に近い面、曲率半径の大きい面、または多少の凹凸を有する面であってもよい。また、システムの構成は、対象物１００に対してヘッドを動かすものに限るものではない。ヘッドと対象物１００とは相対的に移動が可能であればよく、対象物１００をヘッドに対して動かす構成のものであってもよい。

【0060】

＜キャリッジの構成＞
次に図１０を用いてキャリッジの構成を説明する。図１０は、図９に示した印刷装置１０００のキャリッジ１の全体斜視図であり、キャリッジ１を対象物１００側から見たものである。

【0061】

図１０においてキャリッジ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９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９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、８つのノズル３０２を有するヘッドを、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、以下の説明においてヘッド３００ａ～３００ｆを総称する場合は「ヘッド３００」と記す。

【0062】

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。

【0063】

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、鉛直方向と交差する方向（Ｚ方向正側）にインクを吐出する。

【0064】

＜印刷装置のハードウエア構成＞
次に、図１１を用いて印刷装置１０００のハードウエア構成を説明する。図１１は、実施形態に係る印刷装置のハードウエア構成の一例を示す説明図である。なお、図１１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。

【0065】

図１１において印刷装置１０００は、コントローラ９０１、ヘッド制御装置９０２およびヘッドシステム３０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、対象物１００に形成する画像の画像データを走査（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、対象物１００に形成する画像の画像データおよび座標データの設定や、画像形成モードの選択、画像形成（印刷）範囲の設定、印刷指示等を行う入力装置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。

【0066】

コントローラ９０１は、システム制御部９０１１、データ格納部９０１２、メモリ制御部９０１３、吐出周期信号生成部９０１４、キャリッジ制御部９０１５およびメンテナンス制御部９０１６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、印刷装置１０００の全体動作を制御する。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、印刷範囲データ等を格納する。メモリ制御部９０１３は、データ格納部９０１２を制御する。

【0067】

印刷装置１０００は、例えばＸ軸レール１０１に沿って設置したリニアエンコーダを備える。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、例えばキャリッジ１や維持回復装置１０５等、Ｘ軸レール１０１上で移動可能な部材に設置し、当該部材のＸ軸上での位置情報を取得できるようにしている。吐出周期信号生成部９０１４は、キャリッジ１におけるエンコーダセンサ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、インクの吐出周期信号を生成する。

【0068】

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、Ｙ方向駆動部８２、第１のＺ方向駆動部９２および第２のＺ方向駆動部９３の駆動を制御する。メンテナンス制御部９０１６は、維持回復装置１０５におけるエンコーダセンサ１０９の出力信号に基づき、維持回復装置１０５の位置情報を算出するとともに、維持回復装置１０５の動作制御を行う。ここで、維持回復装置１０５は、キャリッジ１に搭載したヘッド３００に対して所定のタイミングで空吐出、ワイピング、洗浄等のメンテナンスを実施する装置である。

【0069】

以上のようにコントローラ９０１は、システム制御部９０１１、データ格納部９０１２、メモリ制御部９０１３、吐出周期信号生成部９０１４、キャリッジ制御部９０１５およびメンテナンス制御部９０１６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。

【0070】

ヘッド制御装置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受信し、吐出周期信号に基づきヘッド３００におけるインク吐出動作を制御する。また、ヘッド制御装置９０２は、サーミスタ３３４から受信する温度情報に基づきヘッド３００の駆動波形を生成し、駆動波形に応じた駆動電圧をヘッド３００（圧電素子３３２）に印加する。なお、ヘッド制御装置９０２およびヘッドシステム３０の構成等は図５で説明したので、ここでの詳細な説明は省略する。

【0071】

なお、ＲＩＰ部９０３１およびレンダリング部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。また、本実施形態では、キャリッジ１および維持回復装置１０５等の位置を検出するセンサとしてエンコーダセンサを例示したが、センサはこれに限るものではない。エンコーダセンサ以外に例えばプッシュセンサ等のメカニカルセンサでもよいし、レーザー光などを用いた光学式センサであってもよい。

【0072】

＜実施形態の動作＞
次に、印刷装置１０００における印刷動作の一例を説明する。

【0073】

印刷装置１０００は、コンピュータ９０３から印刷指示を受信すると、Ｘ軸レール１０１をＹ方向正側へ動かし、キャリッジ１が印刷開始位置と対向する位置となるように設定する。印刷を開始すると、キャリッジ１は印刷開始位置からＸ方向正側へＸ軸レール１０１上を移動し、キャリッジ１に搭載したヘッド３００が吐出するインクによって対象物１００に所望の画像を形成する。キャリッジ１のＸ方向正側への移動による１回目の走査が終了したならば、Ｘ軸レール１０１をＹ方向負側へ一定間隔だけ移動（改行）する。

【0074】

その後、キャリッジ１は、今度はＸ軸レール１０１上をＸ方向負側へ移動し、ヘッド３００が吐出するインクによって対象物１００に所望の画像を形成する。キャリッジ１のＸ方向負側への移動による２回目の走査が終了したならば、Ｘ軸レール１０１をさらにＹ方向負側へ一定間隔だけ移動する。以上の動作を印刷終了位置まで繰り返すことにより、印刷装置１０００は対象物１００への画像形成が完了する。

【0075】

なお、キャリッジ１によるＸ方向の走査が終了する毎に、ヘッド３００に対して維持回復装置１０５によるメンテナンス動作を実施するようにしてもよい。また、維持回復装置１０５は、キャリッジ１に搭載する構成であってもよいし、あるいはＸ軸レール１０１の端部に設置する構成であってもよい。

【0076】

＜アクチュエータ駆動電圧制御の流れ＞
次に、図１２および図１３を用いてアクチュエータ（圧電素子）駆動電圧の制御動作の一例を説明する。図１２はアクチュエータ駆動電圧制御の一例を示すフローチャートであり、温度測定からヘッド駆動までの処理を表している。

【0077】

図１２において、まず圧電素子３３２の駆動電圧制御のための温度測定が開始する（ステップＳ１）。温度は、ハウジング３１０、圧電素子３３２または板バネ枠体３３３等のヘッド構成部品に設けたサーミスタ３３４、あるいは印刷装置１０００本体等のヘッド３００とは別の場所に設けたサーミスタ３３４によって測定する。そしてサーミスタ３３４は温度データをヘッド制御装置９０２へ送信する。ヘッド制御装置９０２は、受信した温度データを、ヘッド制御装置９０２内の温度データ格納部９０２４に格納する（ステップＳ２）。

【0078】

次に、ヘッド制御装置９０２内の補正値算出部９０２５は、温度データ格納部９０２４に格納した温度データを基に駆動電圧の補正値を算出する（ステップＳ３）。温度データ格納部９０２４は、例えば温度と、当該温度での駆動ユニット３３０の収縮量と、当該収縮量を補うようにするための駆動電圧値とを紐づけたテーブルを格納している。そして、補正値算出部９０２５は、温度データ格納部９０２４のテーブルとサーミスタ３３４から受信した温度データとを照らし合わせて駆動電圧の補正値を算出し、算出した補正値の情報を駆動波形生成部９０２１へ送信する。

【0079】

駆動波形生成部９０２１は補正値の情報を受信すると、その補正値の情報に基づいて駆動波形を生成（補正）する（ステップＳ４）。つまり、図６および図７において破線で示した駆動波形を生成する。そして、駆動波形生成部９０２１は、生成した駆動波形信号を、駆動波形増幅部９０２２を介してヘッド３００へ送信する。これにより、ヘッド３００は駆動波形の電圧に応じて動作する（ステップＳ５）。

【0080】

図１３はアクチュエータ駆動電圧制御の一例を示すフローチャートであり、低温状態のヘッドを駆動するまでの処理を表している。

【0081】

図１３において、図１２との差異はステップＳ１（温度測定）とステップＳ２（温度データ格納）との間に、ヘッド３００が使用温度範囲内かを判断するステップを追加した点である。つまり、ステップＳ１（温度測定）でのサーミスタ３３４によって測定された温度に基づき、ヘッド３００が正常動作可能な温度範囲内かを判断する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１での判断がＮＯの場合（正常動作可能な温度範囲内にない場合）は、図８で説明したように圧電素子３３２に対して第１駆動電圧Ｖ１よりも低い駆動電圧Ｖ１Ｌを印加する（ステップＳ１２）。

【0082】

駆動電圧Ｖ１Ｌの印加を続けながらサーミスタ３３４による温度測定を行い、ヘッド３００が使用温度範囲内の温度に達したならば、ステップＳ２（温度データ格納）に移行する。ステップＳ２以降の処理は図１２と同様であるため説明は省略する。低温状態のヘッドを駆動する際は以上のように駆動電圧制御を実施することで、ヘッドが低温であることに起因して生じるニードル弁３３１のノズル板３０１への過剰な当接による変形や破損を防止することができる。

【0083】

＜ヘッド制御装置の変形例＞
図１４は、本発明の実施形態に係るヘッド制御装置のハードウエア構成の他の例を示す説明図である。本変形例では図５のようなサーミスタ等の温度測定手段を用いずにヘッド３００の駆動回数または駆動周波数からヘッド３００の温度を算出する。つまり、ヘッド３００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、ヘッド３００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、ヘッド３００の駆動回数または駆動周波数からヘッド３００の温度を算出（推定）している。なお、図１４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。

【0084】

図１４においてヘッド制御装置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、ヘッド制御装置９０２はヘッド３００との電気的な接続が可能である。

【0085】

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。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。

【0086】

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の情報を取得する。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。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。

【0087】

上記構成のヘッド制御装置９０２を、図２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。

【0088】

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を制御するためのヘッド制御装置９０２であって、ニードル弁３３１は、圧電素子３３２への第１駆動電圧Ｖ１によりノズル３０２を閉じる方向に移動し、圧電素子３３２への第１駆動電圧Ｖ１と異なる第２駆動電圧Ｖ２によりノズル３０２を開く方向に移動するニードル弁であり、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駆動電圧Ｖ１を高くする（駆動電圧Ｖ１Ｈにする）制御部９０２０とを備える。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。

【0089】

＜システムの変形例＞
図１１において、印刷装置として例示したシステムでは、温度測定手段の一例であるサーミスタ３３４をヘッドシステム３０内に設けた構成としたが、温度測定手段の設置場所はこれに限るものではない。例えばヘッド３００の設置箇所やサイズを小さくするためにサーミスタ３３４をヘッド３００ではなく、印刷装置１０００内のヘッド近傍の箇所に設けてもよい。

【0090】

すなわち、サーミスタ３３４を、ヘッド３００が搭載されたシステムであって液体を吐出する印刷装置１０００側に備える。ヘッド３００を搭載した印刷装置１０００内でヘッド近傍の温度をサーミスタ３３４により検知することで、ヘッド３００の温度をおおよそ把握することができる。

【0091】

また、サーミスタ３３４によって測定された温度が所定温度よりも低い場合は、温度が所定温度に達するまでヘッド３００を第１駆動電圧Ｖ１よりも低い電圧Ｖ１Ｌで駆動する。これにより、本変形例でもヘッド３００が低温であることに起因して生じるニードル弁３３１のノズル板３０１への過剰な当接による変形や破損を防止することができる。

【0092】

＜ヘッド組立装置の説明＞
次に、図１５を用いてヘッド３００を組み立てる際に用いる組立装置について説明する。図１５は、ヘッド組立装置の構成例を示すブロック図である。

【0093】

上述の駆動電圧制御を行うことでヘッドは温度によらず確実にノズルの閉じた状態を維持することができるようになる。しかしながらヘッドシステム３０およびヘッド制御装置９０２は、用途によって使用環境およびヘッド３００で使用する液体の温度仕様等が多岐にわたる。従って、ヘッド制御装置９０２による駆動電圧制御だけではなく、ヘッド３００を組み立てる段階からヘッド３００で使用する液体の温度仕様やヘッド３００を使用する環境を考慮して組み立てることが好ましい。特にヘッド３００のハウジング３１０に対する駆動ユニット３３０の保持位置（ネジ穴３１０ａ、３１４ａおよびネジ３１０ｂによる締結部）は、上記を考慮して調整しておくことが好ましい。

【0094】

そこで、図１５に示すヘッド組立装置１５００を用いてハウジング３１０に対する駆動ユニット３３０の保持位置を、ヘッド３００で使用する液体の温度仕様、ヘッド３００を使用する環境等に考慮して組み立てる。なお、図１５に示した構成は一例であり、必要に応じて構成要素が追加または削除されてもよい。

【0095】

図１５においてヘッド組立装置１５００は、入力装置１５０１、コンピュータ１５０２、ヘッド制御装置９０２およびヘッド３００からなる。入力装置１５０１は、ヘッド３００で使用する液体の温度仕様、ヘッド３００を使用する環境温度等の情報を入力するための装置であり、キーボード、マウス、タッチパネル等からなり、作業者からの入力を受け付ける。コンピュータ１５０２は、入力装置１５０１から液体の温度仕様、ヘッド３００の使用環境に関する情報や指示を受信する。また、コンピュータ１５０２は、入力装置１５０１から受信した情報をヘッド制御装置９０２（制御部９０２０）へ送信する。

【0096】

ヘッド制御装置９０２は、例えば図５で説明したヘッド制御装置を用いることができる。ヘッド３００は、ヘッド組立装置１５００での組立対象物であるので、組み立てが完了する毎に別のヘッド３００と入れ替わることになる。また、ヘッド制御装置９０２は、ヘッド３００側に設けてもよいし、ヘッド組立装置１５００側に設けてもよい。前者の場合はヘッド３００の入れ替えと共にヘッド制御装置９０２もヘッド組立装置１５００に対して入れ替わることになる。後者の場合は、複数のヘッド３００の組立において、１つのヘッド制御装置９０２を共通で用いることになる。なお、ヘッド制御装置９０２およびヘッド３００の構成は図５で説明したのでここでの説明は省略する。

【0097】

＜ヘッド製造方法＞
次に、ヘッド組立時の処理（作業）の流れを説明する。図１６は、ヘッド製造工程の一例を示すフローチャートであり、ヘッドを組み立てる際に実施する処理を表している。

【0098】

図１６において、まず作業者はヘッド３００が使用する液体の温度仕様、ヘッド３００を使用する環境温度等の情報を入力する（ステップＳ１６１）。情報の入力はヘッド組立装置１５００の入力装置１５０１より作業者が入力することにより行う。作業者が入力した情報は、コンピュータ１５０２を経由してヘッド制御装置９０２が受信する。そして、ヘッド制御装置９０２は、受信した液体の温度仕様、ヘッド使用環境温度等の情報を、ヘッド制御装置９０２の温度データ格納部９０２４（図５参照）に格納する。

【0099】

次に、ヘッド制御装置９０２内の補正値算出部９０２５は、ステップＳ１６１で温度データ格納部９０２４に格納したデータを基に組立調整に用いる駆動電圧の補正値を算出する（ステップＳ１６２）。温度データ格納部９０２４は、例えば液体の温度仕様と、ヘッド使用環境温度と、各温度での駆動ユニット３３０の収縮量と、当該収縮量を補うようにするための駆動電圧値とを紐づけたテーブルを格納している。そして、補正値算出部９０２５は、温度データ格納部９０２４のテーブルと入力装置１５０１から受信した情報とを照らし合わせて組立調整に用いる駆動電圧の補正値を算出し、補正値の情報を駆動波形生成部９０２１へ送信する。

【0100】

駆動波形生成部９０２１は、補正値の情報を受信すると、その補正値の情報に基づいて駆動波形を生成する（ステップＳ１６３）。駆動波形生成部９０２１は、生成した駆動波形信号を、駆動波形増幅部９０２２を介してヘッド３００へ送信し、ヘッド３００に組立調整用の駆動電圧を印加する。そして作業者は、組立調整用の駆動電圧を印加した環境下でヘッド３００の組立てを行う（ステップＳ１６４）。

【0101】

これにより、ヘッド３００のハウジング３１０と駆動ユニット３３０とを、実際の使用条件や使用環境に近い環境で位置決めすることが可能になるので、補正処理における制御回路の負荷を軽減できる。また、システム設置場所での初期調整の時間を削減することが可能になる。以下、組立調整の具体例を説明する。

【0102】

例えばヘッド３００を、温度３０°Ｃ未満の環境で使用する用途のヘッドとして組み立てる場合は、図４に示したように温度に起因した駆動ユニットの収縮量は小さい。そのため、第１駆動電圧Ｖ１（図６の実線）を組立調整用の駆動電圧として用いてヘッド３００を組み立てる。これにより、温度３０°Ｃ未満の環境で正確にノズル開閉を行うことが可能なヘッドを製造（組立）できる。

【0103】

また、例えばヘッド３００を、温度３０°Ｃ以上５０°Ｃ以下の環境で使用する用途のヘッドとして組み立てる場合は、温度に起因した駆動ユニットの収縮量が大きい。そのため、第１駆動電圧Ｖ１を用いて組立調整を行ったのでは、ニードル弁３３１がノズル３０２を閉じきらない状態となる可能性がある。この場合は、駆動電圧Ｖ１Ｈ（図６の破線）を組立調整用の駆動電圧として用いてヘッド３００を組み立てる。これによりヘッド３００を温度３０°Ｃ以上５０°Ｃ以下の環境に置いた場合でも正確にノズル開閉を行うことが可能なヘッドを製造（組立）できる。以上のような製造工程を取り入れることで、実使用環境に即した組立調整が可能となる。

【0104】

＜適用例＞
以下、図１７乃至図２１を用いて本発明の実施形態に係るシステムの適用例を説明する。

【0105】

≪第１適用例≫
図１７は、本発明の実施形態に係るシステムの第１適用例を示す概略図であり、図１７（ａ）は全体構成図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）の要部拡大図である。

【0106】

例示したシステムは、例えば航空機の機体側面などに画像を形成する印刷装置である。印刷装置２０００は、キャリッジ１を往復直線移動可能に支持するリニアレール４０４と、リニアレール４０４を適宜所定の位置へ動かし、その位置で保持する多関節ロボット４０５とを備える。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の先端を自由に動かし、正確な位置に配置することができる。

【0107】

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を機体７０２の所定位置に対峙することができる。ロボット４０５は、６軸に限るものではなく、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。

【0108】

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が支持している。

【0109】

キャリッジ１は、上述のヘッドシステム３０およびヘッド制御装置９０２などを備え、機体７０２に向けて液体を吐出するヘッドを備えている。ヘッドとしては、上述のヘッド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４００から各色の液体を供給している。

【0110】

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の方向と交差する第２の方向へ動くことが可能である。また、キャリッジ１には、第１の方向および第２の方向と交差する第３の方向（本例では機体７０２に向けての液体吐出方向）にてキャリッジ１を動かす第１のスライド機構を備えている。また、キャリッジ１は、ヘッドをキャリッジ１に対して第３の方向にて動かす第２のスライド機構を備えている。

【0111】

印刷装置２０００は、ロボット４０５によりリニアレール４０４を機体７０２の画像形成領域に動かし、画像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、画像形成を行う。そして、１ライン分の印刷が終了したときに、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動かす。この動作を繰り返して、機体７０２の所要の画像形成領域に画像形成することが可能となる。

【0112】

≪第２適用例≫
図１８は、本発明の実施形態に係るシステムの第２適用例を示す概略図である。

【0113】

例示したシステムは、例えばウォールクライミングロボットのような無人車両型の印刷装置である。印刷装置７０００は、対象物（本例では建物の壁面）１００を印刷装置７０００の底部で吸引しながらローラ７１０を駆動して移動することが可能である。印刷装置７０００は、インク等の液体を吐出するヘッド７２０を備えており、液体タンク７３０に収容した液体を、ケーブル７４０を介してヘッド７２０へ供給する。そして、印刷装置７０００はヘッド７２０から対象物１００に向けて液体を吐出し、対象物１００の塗装部Ｐに液体を塗布する。

【0114】

なお、本適用例は、液体タンク７３０を地上に設置し、ケーブル７４０を介して液体タンク７３０からヘッド７２０への液体の供給を行っているが、液体タンク７３０は印刷装置７０００に備えてもよい。印刷装置７０００に液体タンク７３０を備えることで、ケーブル７４０による移動範囲の制限をなくすことができ、印刷装置７０００を自由に動かすことが可能になる。

【0115】

そして、このような印刷装置７０００のヘッド７２０に、上述したヘッドシステム３０およびヘッド制御装置９０２を適用した場合にも、本発明の効果を得ることができる。

【0116】

≪第３適用例≫
図１９は、本発明の実施形態に係るシステムの第３適用例を示す概略図である。

【0117】

例示したシステムは、例えば路面走行ロボットのような無人車両型の印刷装置である。無人車両９０００は、対象物（本実施形態では車道、歩道等の路面）１００を、ホイール９１０を駆動して移動することが可能である。無人車両９０００は、インク等の液体を吐出するヘッド９２０を備えており、液体タンク９３０に収容した液体を、ケーブル９４０を介してヘッド９２０へ供給する。そして、無人車両９０００はヘッド９２０から対象物１００に向けて液体を吐出し、対象物１００の塗装部Ｐに液体を塗布し、例えば横断歩道、停止線、センターライン等を路面に形成する。

【0118】

なお、本適用例は、液体タンク９３０を地上に設置し、ケーブル９４０を介して液体タンク９３０からヘッド９２０への液体の供給を行っているが、液体タンク９３０は無人車両９０００に備えてもよい。無人車両９０００に液体タンク９３０を備えることで、ケーブル９４０による移動範囲の制限をなくすことができ、無人車両９０００を自由に動かすことが可能になる。

【0119】

そして、このような無人車両９０００のヘッド９２０に、上述したヘッドシステム３０およびヘッド制御装置９０２を適用した場合にも、本発明の効果を得ることができる。

【0120】

≪第４適用例≫
図２０は、本発明の実施形態に係るシステムの第４適用例を示す概略図である。

【0121】

例示したシステムは、例えば自動車の車体を塗装する塗装ロボット８０００である。塗装ロボット８０００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８１０を備え、ロボットアーム８１０の先端に液体を吐出するヘッド８２０を備えている。また、ロボットアーム８１０はヘッド８２０の近傍に３Ｄセンサ８３０を備えている。塗装ロボット８０００としては、５軸、６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。塗装ロボット８０００は、３Ｄセンサ８３０によって対象物（本実施形態では車体）１００に対するヘッド８２０の位置を検知し、その検知結果に基づきロボットアーム８１０を動かして対象物１００を塗装する。

【0122】

このような塗装ロボット８０００のヘッド８２０に、上述したヘッドシステム３０およびヘッド制御装置９０２を適用した場合にも、本発明の効果を得ることができる。

【0123】

≪第５適用例≫
図２１は、本発明の実施形態に係るシステムの第５適用例を示す概略図である。

【0124】

例示したシステムは、例えばドローン（drone）のような無人航空機６０００である。無人航空機６０００は、自身に搭載した測距センサ等の検出器６１０の検出結果に基づき無人航空機６０００の位置を制御する。無人航空機６０００は、インク等の液体を吐出するヘッド６２０を備えており、液体タンク６３０に収容した液体を、ケーブル６４０を介してヘッド６２０へ供給する。そして、上記の位置制御に基づいて、無人航空機６０００はヘッド６２０から対象物（本実施形態では建物の壁面）１００に向けて液体を吐出し、対象物１００の塗装部Ｐに液体を塗布する。

【0125】

なお、本適用例は、液体タンク６３０を地上に設置し、ケーブル６４０を介して液体タンク６３０からヘッド６２０への液体の供給を行っているが、液体タンク６３０は無人航空機６０００に備えてもよい。無人航空機６０００に液体タンク６３０を備えることで、ケーブル６４０による移動範囲の制限をなくすことができ、無人航空機６０００を自由に動かすことが可能になる。

【0126】

そして、このような無人航空機６０００のヘッド６２０に、上述したヘッドシステム３０およびヘッド制御装置９０２を適用した場合にも、本発明の効果を得ることができる。

【0127】

＜補足＞
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、エマルジョンなどでもよい。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。

【0128】

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。

【0129】

第１の態様は、液体を吐出するノズルに対して該ノズルを閉じる位置と開く位置との間で移動する弁体（例えばニードル弁３３１）と前記弁体を移動させるための動力を前記弁体に付与するアクチュエータ（例えば圧電素子３３２）とを有するヘッド（例えばヘッド３００）と、温度測定手段（例えばサーミスタ３３４）とを備えるヘッドシステム（例えばヘッドシステム３０）を制御するためのヘッド制御装置（例えばヘッド制御装置９０２）であって、前記弁体は、前記アクチュエータへの第１駆動電圧（例えば駆動電圧Ｖ１）により前記ノズルを閉じる方向に移動し、前記アクチュエータへの前記第１駆動電圧と異なる第２駆動電圧（例えば駆動電圧Ｖ２）により前記ノズルを開く方向に移動する弁体であり、前記温度測定手段によって測定された温度が高いほど前記第１駆動電圧を高くする（例えば駆動電圧Ｖ１Ｈにする）制御手段（例えば制御部９０２０）を備えることを特徴とするものである。

【0130】

第２の態様は、第１の態様において前記温度測定手段（例えばサーミスタ３３４）を、前記ヘッド（例えばヘッド３００）の筐体（例えばハウジング３１０）、前記アクチュエータ（例えば圧電素子３３２）、または前記アクチュエータを保持する弾性部材（例えば板バネ枠体３３３）のいずれかの部材に備え、前記温度測定手段は前記部材の温度を測定することを特徴とするものである。

【0131】

第１の態様および第２の態様によれば、温度によらず確実にノズルの閉じた状態を維持できる。

【0132】

第３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、前記温度測定手段（例えばサーミスタ３３４）によって測定された温度が高いほど前記第１駆動電圧（例えば駆動電圧Ｖ１）と共に前記第２駆動電圧（例えば駆動電圧Ｖ２）を高くする（例えば駆動電圧Ｖ２Ｈにする）ことを特徴とするものである。

【0133】

第４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、前記第１駆動電圧（例えば駆動電圧Ｖ１）と前記第２駆動電圧（例えば駆動電圧Ｖ２）との電位差が一定となるように前記第１駆動電圧および前記第２駆動電圧を可変することを特徴とするものである。

【0134】

第３の態様および第４の態様によれば、温度によらず確実にノズルの閉じた状態を維持できるとともに、液体の吐出特性の変動も低減できる。

【0135】

第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様のいずれかにおいて、前記温度測定手段（例えばサーミスタ３３４）によって測定された温度が所定温度よりも低い場合は、前記温度が所定温度に達するまで前記ヘッド（例えばヘッド３００）を前記第１駆動電圧（例えば駆動電圧Ｖ１）よりも低い電圧（例えば電圧Ｖ１Ｌ）で駆動することを特徴とするものである。

【0136】

第５の態様によれば、ヘッドが低温であることに起因して生じる弁体のノズル板への過剰な当接による変形や破損を防止することができる。

【符号の説明】

【0137】

３０ ヘッドシステム
３００ ヘッド
３０２ ノズル
３３１ ニードル弁
３３２ 圧電素子
３３４ サーミスタ
９０２ ヘッド制御装置
９０２０ 制御部
９０２１ 駆動波形生成部
９０２２ 駆動波形増幅部
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

【先行技術文献】

【特許文献】

【0138】

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】