JP4337000B2

JP4337000B2 - 液体噴射ヘッドおよびその制御方法、並びに、プリンタ

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Publication number: JP4337000B2
Application number: JP2007066614A
Authority: JP
Inventors: 弘宮澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2027-03-15
Also published as: JP2008221759A; US20080225069A1

Description

本発明は、液体噴射ヘッドおよびその制御方法、並びに、プリンタに関する。

現在、高精細、高速印刷手法として、インクジェット法が実用化されている。インク液滴を吐出させるためには、圧電体層を電極で挟んだ構造の圧電素子を用いる方法が有用である（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−２２３４０４号公報

本発明の目的は、信頼性の向上を図ることができる液体噴射ヘッドの制御方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記液体噴射ヘッドの制御方法を実現することができる液体噴射ヘッドおよびプリンタを提供することにある。

本発明に係る液体噴射ヘッドの制御方法は、
設定された電圧を液体噴射ヘッドに印加して、液滴を吐出させる第１工程と、
前記液滴の速度を、レーザ光を用いて測定する第２工程と、
測定された前記液滴の速度と基準値を比較する第３工程と、
比較結果に応じて前記電圧を再設定する第４工程と、を含む。

本発明に係る液体噴射ヘッドの制御方法によれば、所望の液滴重量を有する液滴を吐出させることができる。これにより、例えば、液体噴射ヘッドを長期にわたって使用する場合であっても、液滴重量の変化を抑えることができ、信頼性の向上を図ることができる。

本発明に係る液体噴射ヘッドの制御方法において、
前記第１工程から前記第４工程までの一連の工程は、複数回繰り返されることができる。

本発明に係る液体噴射ヘッドの制御方法において、
前記第２工程では、
前記液滴は、前記レーザ光を２度通過し、
前記液滴の速度は、通過した２本の前記レーザ光同士の距離、および、該距離を該液滴が通過する時間から求められることができる。

本発明に係る液体噴射ヘッドは、
圧力室に通じるノズル孔を有するノズル板と、
前記ノズル板の上方に形成され、前記圧力室を構成する開口部を有する基板と、
前記圧力室の上方に形成された弾性板と、
前記弾性板の上方に形成された駆動部と、
前記ノズル板の下方に形成され、前記ノズル孔から吐出される液滴の速度を、レーザ光を用いて測定する測定部と、を含む。

なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に形成された他の特定のもの（以下「Ｂ」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂが形成されているような場合と、Ａ上に他のものを介してＢが形成されているような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。

また、本発明に係る記載では、「下方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「Ｃ」という）の「下方」に形成された他の特定のもの（以下「Ｄ」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ｃの下に直接Ｄが形成されているような場合と、Ｃの下に他のものを介してＤが形成されているような場合とが含まれるものとして、「下方」という文言を用いている。

本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記測定部は、
前記レーザ光を出射させるレーザ素子と、
前記レーザ素子から出射された前記レーザ光を反射させて、該レーザ光を逆向きに出射させる反射部と、
前記レーザ光を受光する受光素子と、を有し、
前記レーザ素子の光軸および前記受光素子の光軸は、平行であり、かつ、前記ノズル孔の鉛直下方の領域と交差し、
前記レーザ素子および前記反射部は、該レーザ素子から出射される前記レーザ光が、該レーザ素子の光軸を経路として前記反射部に入射される位置に配置され、
前記反射部および前記受光素子は、該反射部から出射される前記レーザ光が、該受光素子の光軸を経路として該受光素子に入射される位置に配置されることができる。

本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記測定部は、
前記レーザ光を出射させる２つのレーザ素子と、
前記レーザ光を受光する２つの受光素子と、を有し、
前記２つのレーザ素子の光軸は、平行であり、かつ、前記ノズル孔の鉛直下方の領域と交差し、
一方の前記レーザ素子の光軸は、一方の前記受光素子の光軸に合っており、
他方の前記レーザ素子の光軸は、他方の前記受光素子の光軸に合っていることができる。

本発明に係る液体噴射ヘッドにおいて、
前記駆動部は、
下部電極と、
前記下部電極の上方に形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に形成された上部電極と、を有することができる。

本発明に係るプリンタは、上述の液体噴射ヘッドを有する。

本発明に係るプリンタは、
上述した液体噴射ヘッドを有するヘッドユニットと、
前記ヘッドユニットを往復動させるヘッドユニット駆動部と、
前記ヘッドユニットおよび前記ヘッドユニット駆動部を制御する制御部と、を含むことができる。

本発明に係るプリンタは、
液体噴射ヘッドを有するヘッドユニットと、
前記液体噴射ヘッドから吐出される液滴の速度を、レーザ光を用いて測定する測定部と、
前記ヘッドユニットを往復動させるヘッドユニット駆動部と、
前記ヘッドユニット、前記測定部、および前記ヘッドユニット駆動部を制御する制御部と、を含む。

以下、本発明に好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

１．第１の実施形態
１．１．まず、第１の実施形態に係る液体噴射ヘッド５０について説明する。ここでは、液体噴射ヘッド５０がインクジェット式記録ヘッドである場合について説明する。図１は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド５０を概略的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係る液体噴射ヘッド５０を概略的に示す分解斜視図であり、通常使用される状態とは上下逆に示したものである。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。また、図１では、便宜上、レーザ光８０，８１，８２を模式的に矢印で表している。また、図２では、便宜上、駆動部５４および測定部７０を簡略化して示している。

液体噴射ヘッド５０は、図１および図２に示すように、ノズル板５１と、基板５２と、弾性板５５と、駆動部５４と、測定部７０と、を含む。液体噴射ヘッド５０は、さらに、筐体５６を有することができる。

ノズル板５１は、圧力室５２１に通じるノズル孔５１１を有する。ノズル孔５１１からは、液滴（インク滴）が吐出される。ノズル板５１には、例えば、多数のノズル孔５１１が一列に設けられている。ノズル板５１は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）製の圧延プレートである。

基板５２は、通常使用される状態ではノズル板５１の上（図２では下）に形成されている。基板５２としては、例えば（１１０）単結晶シリコン基板（面方位＜１１０＞）を用いることができる。基板５２がノズル板５１と弾性板５５との間の空間を区画することにより、液体貯留部（リザーバ）５２３、供給口５２４、および複数の圧力室（キャビティ）５２１が設けられている。例えば圧力室５２１は、基板５２の開口部５２１から構成されている。圧力室５２１は、各ノズル孔５１１に対して１つずつ配設されている。圧力室５２１は、弾性板５５の変形により容積可変になっている。この容積変化により圧力室５２１からインクが吐出される。

弾性板５５は、少なくとも圧力室５２１の上に形成されている。弾性板５５は、例えば、さらに、液体貯留部５２３、供給口５２４、および基板５２の上に形成されている。弾性板５５としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）層の上に酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）層が積層されたものを用いることができる。弾性板５５には、厚さ方向に貫通した貫通孔５３１が設けられている。液体貯留部５２３は、外部（例えばインクカートリッジ）から貫通孔５３１を通じて供給されるインクを一時的に貯留する。供給口５２４によって、液体貯留部５２３から各圧力室５２１へインクが供給される。なお、インクとしては、例えば写真印刷用水溶性顔料インクを用いることができる。

駆動部５４は、弾性板５５の上に形成されている。駆動部５４は、圧電素子駆動回路（図示せず）に電気的に接続され、該圧電素子駆動回路の信号に基づいて作動（振動、変形）することができる。弾性板５５は、駆動部５４の変形によって変形し、圧力室５２１の内部圧力を瞬間的に高めることができる。駆動部５４の方式としては、例えば、ピエゾ方式、サーマル方式などを挙げることができる。駆動部５４の構造としては、例えば、積層ピエゾ構造、薄膜ピエゾ構造などを挙げることができる。

駆動部５４は、例えば、弾性板５５上に形成された下部電極４と、下部電極４上に形成された圧電体層６と、圧電体層６上に形成された上部電極７と、を有することができる。下部電極４としては、例えば、白金（Ｐｔ）層の上にイリジウム（Ｉｒ）層が積層されたものを用いることができる。圧電体層６は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ_３：ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛固溶体などからなることができる。チタン酸ジルコン酸鉛固溶体としては、例えばニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ_３：ＰＺＴＮ）などが挙げられる。上部電極７としては、例えば、イリジウム（Ｉｒ）層などを用いることができる。下部電極４、圧電体層６、および上部電極７は、例えば柱状の堆積体（柱状部）を構成することができる。

測定部７０は、ノズル板５１の下に形成されている。測定部７０は、例えば、光素子部２０と、反射部４０と、を有する。光素子部２０は、例えば、レーザ素子２２と、受光素子２４と、光素子用筐体２６と、第１スペーサ２８と、を有する。反射部４０は、例えば、第１ミラー４２と、第２ミラー４４と、ミラー用筐体４６と、第２スペーサ４８と、を有する。測定部７０には、配線（図示せず）などが接続されることができる。

レーザ素子２２は、レーザ光８０を出射させることができる。レーザ素子２２としては、例えばガリウム砒素（ＧａＡｓ）系の面発光レーザダイオードなどを用いることができる。レーザ光８０の波長は、例えば８５０ｎｍである。レーザ素子２２から出射されるレーザ光８０は、レーザ素子２２の光軸２３を経路として進むことができる。出射されるレーザ光８０のスポットの直径は、液滴速度の測定（後述する）を行う領域において、例えば１０μｍである。

受光素子２４は、レーザ光８２を受光することができる。受光素子２４は、例えば、レーザ素子２２の下方に設けられることができる。受光素子２４としては、例えばフォトダイオード（ｐｉｎフォトダイオード等）を用いることができる。

レーザ素子２２の光軸２３と受光素子２４の光軸２５とは、例えば、水平方向に沿って平行である。即ち、レーザ素子２２から出射されるレーザ光８０と、受光素子２４に入射されるレーザ光８２とは、例えば水平方向に沿って平行である。また、レーザ素子２２の光軸２３および受光素子２４の光軸２５は、例えば、各ノズル孔５１１の鉛直下方の領域５１２と交差している。また、レーザ素子２２の光軸２３および受光素子２４の光軸２５は、例えば、各ノズル孔５１１の鉛直下方の領域５１２と直角に交わることができる。

反射部４０は、レーザ素子２２から出射されたレーザ光８０を反射させて、レーザ素子２２からレーザ光８０が出射される向きとは逆向きにレーザ光（反射光）８２を出射させることができる。具体的には、まず、レーザ素子２２から出射されたレーザ光８０は、例えば第１ミラー４２で反射する。第１ミラー４２の反射面４２ａは、レーザ光８０に対して、例えば４５度傾いている。第１ミラー４２で反射した後のレーザ光（一次反射光）８１は、例えば鉛直下向きに進むことができる。次に、一次反射光８１は、例えば第２ミラー４４で反射する。第２ミラー４４の反射面４４ａは、一次反射光８１に対して、例えば４５度傾いている。第２ミラー４４で反射した後のレーザ光（二次反射光）８２は、反射部４０から出射されて、例えば受光素子２４の光軸２５を経路として進むことができる。なお、反射部４０での反射の回数は、２回に限定されるわけではない。

レーザ素子２２および反射部４０は、レーザ素子２２から出射されるレーザ光８０が、レーザ素子２２の光軸２３を経路として反射部４０に入射される位置に配置されることができる。反射部４０および受光素子２４は、反射部４０から出射されるレーザ光８２が、受光素子２４の光軸２５を経路として受光素子２４に入射される位置に配置されることができる。

ノズル板５１とレーザ素子２２の光軸２３との距離（即ち、ノズル板５１とレーザ光８０との距離）Ｄは、例えば、１００μｍ以上１ｃｍ以下である。

光素子用筐体２６は、レーザ素子２２および受光素子２４を収納することができる。レーザ素子２２および受光素子２４は、光素子用筐体２６の内部に固定されている。ミラー用筐体４６は、第１ミラー４２および第２ミラー４４を収納することができる。第１ミラー４２および第２ミラー４４は、ミラー用筐体４６の内部に固定されている。光素子用筐体２６およびミラー用筐体４６は、例えば、各種樹脂材料、各種金属材料等を用いて形成される。

第１スペーサ２８は、ノズル板５１の下であって、光素子用筐体２６の上に設けられることができる。第１スペーサ２８は、その厚さを調整することにより、光素子用筐体２６の鉛直方向の位置、延いては、レーザ素子２２および受光素子２４の鉛直方向の位置を調整することができる。なお、第１スペーサ２８は、設けられなくても良い。第２スペーサ４８は、ノズル板５１の下であって、ミラー用筐体４６の上に設けられることができる。第２スペーサ４８は、その厚さを調整することにより、ミラー用筐体４６の鉛直方向の位置、延いては、第１ミラー４２および第２ミラー４４の鉛直方向の位置を調整することができる。なお、第２スペーサ４８は、設けられなくても良い。第１スペーサ２８および第２スペーサ４８は、例えば、各種樹脂材料、各種金属材料等を用いて形成される。

筐体５６は、上述した部材を収納することができる。筐体５６は、例えば、各種樹脂材料、各種金属材料等を用いて形成される。

なお、上述した例では、液体噴射ヘッド５０がインクジェット式記録ヘッドである場合について説明した。しかしながら、本発明の液体噴射ヘッドは、例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドなどとして用いられることもできる。

１．２．次に、本実施形態に係る液体噴射ヘッド５０の制御方法について説明する。図３は、本実施形態の液体噴射ヘッド５０の制御方法のフローチャートである。

まず、設定された電圧を液体噴射ヘッド５０の上下電極に印加して、液滴を吐出させる（ステップＳ１０：第１工程：液滴吐出工程）。最初に設定される電圧としては、例えば、＋１５Ｖを基準として最低電圧（例えば−３Ｖ）から駆動電圧（例えば３５Ｖ）まで変化する５０ｋＨｚのパルス電圧を用いることができる。設定される電圧の大きさは、例えば、最低電圧と駆動電圧との差で表される。

次に、吐出された液滴の速度を、レーザ光を用いて測定する（ステップＳ１１：第２工程：測定工程）。具体的には以下の通りである。

図４および図５は、本実施形態の液体噴射ヘッド５０の制御方法における一工程を概略的に示す断面図であり、図１に示す断面図に対応している。なお、図４は、液滴６０を吐出してから時間ｔ_１が経過した状態を示しており、図５は、液滴６０を吐出してから時間ｔ_３が経過した状態を示している。また、図６は、経過時間と、受光素子２４に入射されるレーザ光８２の光量との関係を示している。

液滴６０は、図４〜図６に示すように、時間ｔ_１が経過した後、時間ｔ_２が経過するまで、レーザ素子２２から出射されたレーザ光８０を遮って落下することができる。その間、受光素子２４に入射されるレーザ光８２の光量は、液滴６０がレーザ光８０を遮る前の光量を１００％とすると、例えば９０％まで低下する。なお、光量の低下量は、図示の例（１０％）に限定されず、例えば１００％となることもある。

時間ｔ_２が経過した後は、時間ｔ_３が経過するまで、液滴６０はレーザ光を遮らないため、その間、受光素子２４に入射されるレーザ光８２の光量は、１００％まで回復する。時間ｔ_３が経過した後は、時間ｔ_４が経過するまで、液滴６０は、受光素子２４に入射されるレーザ光８２を遮って落下することができる。その間、受光素子２４に入射されるレーザ光８２の光量は、例えば９０％まで低下する。時間ｔ_４が経過した後は、液滴６０はレーザ光を遮らないため、受光素子２４に入射されるレーザ光８２の光量は、１００％まで回復する。

従って、受光素子２４における入射光量の減少をモニタすることで、経過時間ｔ_１〜ｔ_４の具体的な値を測定することができる。レーザ素子２２から出射されるレーザ光８０と、受光素子２４に入射されるレーザ光８２との距離、即ち、レーザ素子２２の光軸２３と、受光素子２４の光軸２５との距離をＬとすると、液滴６０の速度Ｖは、例えば、以下の式で表される。

Ｖ＝Ｌ／（ｔ_３−ｔ_１）＝Ｌ／Ｔ …式（１）
または、
Ｖ＝Ｌ／（ｔ_４−ｔ_２）＝Ｌ／Ｔ …式（２）
上記距離Ｌは、所定の値（例えば１ｃｍ）に設定されることができるため、液滴６０の実際の速度Ｖを上記式（１）または式（２）から求めることができる。

上述したように、液滴６０は、レーザ光を２度通過し、液滴６０の速度Ｖは、通過した２本のレーザ光８０，８２同士の距離Ｌ、および、該距離Ｌを液滴６０が落下（通過）する時間Ｔから求められる。即ち、測定部７０は、ノズル孔５１１から吐出される液滴６０の速度Ｖを、レーザ光８０，８２を用いて測定することができる。

次に、測定された液滴６０の速度と基準値とを比較する（ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１６：第３工程：比較工程）。基準値は、基準となる液滴の速度であり、例えば９．０ｍ／秒である。基準値としては、所望の値を設定することができる。次に、比較結果に応じて電圧を再設定する（第４工程：再設定工程）。例えば、比較した結果、液滴６０の速度が基準値よりも速かった場合には、既に設定されている電圧の大きさが小さくなるように（例えば駆動電圧が低くなるように）電圧を再設定する（ステップＳ１８）。例えば駆動電圧を低くすることにより、図７に示すように、液滴速度を遅くして基準値に近づけることができる。なお、図７は、駆動電圧と液滴速度の関係、および、駆動電圧と液滴重量の関係を示すグラフである。図７では、駆動電圧が所定値（例えば３５Ｖ）である場合の液滴速度（例えば９．０ｍ／秒）および液滴重量（例えば８ｎｇ）をそれぞれ基準（１００％）として各値を示している。

また、例えば、比較した結果、液滴６０の速度が基準値よりも遅かった場合には、既に設定されている電圧の大きさが大きくなるように（例えば駆動電圧が高くなるように）電圧を再設定する（ステップＳ２０）。例えば駆動電圧を高くすることにより、図７に示すように、液滴速度を速くして基準値に近付けることができる。

電圧を再設定（ステップＳ１８，Ｓ２０）した後は、再設定された電圧を液体噴射ヘッド５０に印加して液滴を吐出させる第１工程（ステップＳ１０）に戻ることができる。このようにして、上述した第１工程から第４工程までの一連の工程は、複数回繰り返されることができる。なお、上述した第１工程から第４工程までの一連の工程は、１回だけ行われて終了しても良い。この場合には、第４工程（再設定工程）において、第１工程（液滴吐出工程）で設定されている電圧と同じ電圧を再設定しても良いし、異なる電圧を再設定しても良い。

測定された液滴６０の速度Ｖと基準値を比較（ステップ１２）した結果、例えば同じであった場合には終了となり、液滴６０は所望の速度（＝基準値）で吐出されることができる。また、測定された液滴６０の速度と基準値が同じにならなくても、上述した実行フローにより、液滴６０の速度を所望の速度に近付けることが可能である。従って、液滴６０の速度が所望の速度に近付いた時点で終了させることもできる。

上述したようにして液体噴射ヘッド５０への印加電圧を制御することにより、所望の液滴速度を得ることができる。図７に示すように、液滴速度と液滴重量には相関関係があるため、所望の液滴速度を得ることができれば、所望の液滴重量を得ることができる。従って、上述した実行フローが終了した状態で液体噴射ヘッド５０を使用することにより、所望の重量を有する液滴６０を吐出させることができる。即ち、液滴重量の補正を行うことができる。

なお、液滴重量の補正は、すべてのノズル孔５１１から吐出される液滴６０に対してそれぞれ行っても良いし、一部のノズル孔５１１から吐出される液滴６０に対してそれぞれ行っても良い。

また、液体噴射ヘッド５０の使用初期に液滴重量が大きく減少する場合があるため、液滴重量の補正を行う頻度を液体噴射ヘッド５０の使用初期には多くして、その後減らすことができる。

また、上述した基準値は、大小異なる２つの値であっても良い。この場合には、大きな方の基準値よりも液滴速度が速い場合に例えば駆動電圧を低くし、小さい方の基準値よりも液滴速度が遅い場合に例えば駆動電圧を高くすることができる。これにより、液滴重量を所望の範囲に収めることができる。

１．３．次に、本実施形態に係る液体噴射ヘッド５０の製造方法について説明する。図８は、本実施形態の液体噴射ヘッド５０の一製造工程を概略的に示す断面図であり、図１に示す断面図に対応している。

（１）まず、図８に示すように、基板５２上に弾性板５５を形成する。弾性板５５は、例えば、熱酸化法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などにより成膜される。

（２）次に、図８に示すように、弾性板５５上に駆動部５４を形成する。具体的には、まず、弾性板５５上の全面に、下部電極４、圧電体層６、および上部電極７をこの順に成膜する。下部電極４は、例えばスパッタリングにより成膜される。圧電体層６は、例えばゾルゲル法（溶液法）により成膜される。上部電極７は、例えばスパッタリングにより成膜される。次に、例えば上部電極７、圧電体層６、および下部電極４をパターニングして、所望の形状の柱状部を形成することができる。各層のパターニングには、例えばリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いることができる。なお、下部電極４、圧電体層６、および上部電極７は、各層の形成ごとにパターニングされることもできるし、複数層の形成ごとに一括してパターニングされることもできる。以上の工程により、下部電極４、圧電体層６、および上部電極７を有する駆動部５４が形成される。

（３）次に、図１および図２に示すように、基板５２をパターニングして、開口部５２１を形成する。基板５２のパターニングには、例えばリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いることができる。

（４）次に、図１および図２に示すように、基板５２の下面（図２では上面）の所定の位置に接着剤などを用いてノズル板５１を貼り付ける。

（５）次に、図１および図２に示すように、ノズル板５１の下面（図２では上面）の所定の位置に測定部７０を固定する。具体的には、内部にレーザ素子２２および受光素子２４が固定されている光素子用筐体２６を用意し、該光素子用筐体２６をノズル板５１の下面の所定の位置に、例えば第１スペーサ２８を介して、接着剤などを用いて貼り付ける。また、内部に第１ミラー４２および第２ミラー４４が固定されているミラー用筐体４６を用意し、該ミラー用筐体４６をノズル板５１の下面の所定の位置に、例えば第２スペーサ４８を介して、接着剤などを用いて貼り付ける。

以上の工程により、図１および図２に示すように、本実施形態の液体噴射ヘッド５０が形成される。

１．４．本実施形態の液体噴射ヘッド５０の制御方法によれば、上述したように、所望の液滴重量を有する液滴６０を吐出させることができる。これにより、例えば、液体噴射ヘッド５０を長期にわたって使用する場合であっても、液滴重量の変化を抑えることができ、信頼性の向上を図ることができる。

また、本実施形態の液体噴射ヘッド５０の制御方法によれば、複数のノズル孔５１１から吐出される液滴６０のそれぞれの液滴重量を所望の値にすることができる。従って、ノズル孔５１１ごとに吐出される液滴６０の重量のばらつきを低減させることができる。

また、本実施形態の液体噴射ヘッド５０の制御方法によれば、例えば、液滴６０がノズル孔５１１の目詰まりなどにより吐出されないことを検知することができる。

また、本実施形態の液体噴射ヘッド５０によれば、上述した液体噴射ヘッドの制御方法を実現することができる。

１．５．次に、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの変形例について説明する。なお、上述した本実施形態に係る液体噴射ヘッド５０およびその制御方法（以下「液体噴射ヘッド５０の例」という）と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

（１）まず、第１の変形例について説明する。

液体噴射ヘッド５０の例では、光素子部２０において、レーザ素子２２は、受光素子２４の上方に設けられる場合について説明したが、例えば、レーザ素子２２と受光素子２４の位置を逆にして、レーザ素子２２を受光素子２４の下方に設けることができる。

（２）次に、第２の変形例について説明する。図９は、本変形例に係る液体噴射ヘッド１２０を概略的に示す断面図である。

液体噴射ヘッド５０の例では、測定部７０は、１つの光素子部２０と、反射部４０と、を有する場合について説明したが、例えば、測定部７０は、２つの光素子部２０，９０を有し、反射部を有しないことができる。第１の光素子部２０は、第１レーザ素子２２と、第１レーザ素子２２の下方に設けられた第１受光素子２４を有する。第２の光素子部９０は、第２レーザ素子９２と、第２レーザ素子９２の上方に設けられた第２受光素子９４を有する。第１レーザ素子２２から出射されたレーザ光８０は、第２受光素子９４に入射される。第２レーザ素子９２から出射されたレーザ光８２は、第１受光素子２４に入射される。第１レーザ素子２２の光軸２３は、第２受光素子９４の光軸９５に合っており、第２レーザ素子９２の光軸９３は、第１受光素子２４の光軸２５に合っている。

液体噴射ヘッド５０の例で説明した入射光量（図６参照）としては、本変形例では、例えば、第１受光素子２４へ入射される光量と、第２受光素子９４へ入射される光量とを足し合わせたものを用いることができる。あるいは、第１受光素子２４へ入射される光量のみを用いて、図６に示すｔ_１またはｔ_２を求め、第２受光素子９４へ入射される光量のみを用いて、図６に示すｔ_３またはｔ_４を求めることも可能である。

（３）次に、第３の変形例について説明する。

上述した第２の変形例では、第１の光素子部２０が１つのレーザ素子２２および１つの受光素子２４を有し、第２の光素子部９０が１つのレーザ素子９２および１つの受光素子９４を有する場合について説明した。しかしながら、例えば、図示しないが、第１の光素子部は、２つのレーザ素子を有し、第２の光素子部は、２つの受光素子を有することができる。第１の光素子部の２つのレーザ素子から出射されるレーザ光は、第２の光素子部の２つの受光素子に入射されることができる。２つの受光素子へ入射される光量を足し合わせることができることや、それぞれの受光素子へ入射される光量を単独で用いて図６に示すｔ_１〜ｔ_４を求めることができることは、第２の変形例で述べた通りである。

（４）なお、上述した変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、第１の変形例と第２の変形例を組み合わせることも可能である。また、必要に応じて、後述する第２の実施形態にもこれらの変形例は適用できる。

２．第２の実施形態
２．１．次に、第２の実施形態に係るプリンタ６００について説明する。ここでは、本実施形態に係るプリンタ６００がインクジェットプリンタである場合について説明する。

図１０は、本実施形態に係るプリンタ６００を概略的に示す斜視図である。プリンタ６００は、ヘッドユニット６３０と、測定部１７０と、ヘッドユニット駆動部６１０と、制御部６６０と、を含む。また、プリンタ６００は、装置本体６２０と、給紙部６５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ６２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口６２２と、装置本体６２０の上面に配置された操作パネル６７０と、を含むことができる。

ヘッドユニット６３０は、インクジェット式記録ヘッドである液体噴射ヘッド（以下単に「ヘッド」ともいう）１４０を有する。ヘッドユニット６３０は、さらに、ヘッド１４０にインクを供給するインクカートリッジ６３１と、ヘッド１４０およびインクカートリッジ６３１を搭載した運搬部（キャリッジ）６３２と、を備える。

ヘッド１４０は、ノズル板と、基板と、弾性板と、駆動部と、を有する。これらの部材としては、例えば、上述した第１の実施形態に係る液体噴射ヘッドに用いられる部材と同じものを用いることができる。

測定部１７０は、液体噴射ヘッド１４０とは別個に設けられている。測定部１７０としては、上述した第１の実施形態に係る液体噴射ヘッド５０に用いられる測定部７０と同じものを用いることができる。測定部１７０は、例えば装置本体６２０の内部に固定されている。測定部１７０には、配線（図示せず）などが接続されることができる。

ヘッドユニット駆動部６１０は、ヘッドユニット６３０を往復動させることができる。ヘッドユニット駆動部６１０は、ヘッドユニット６３０の駆動源となるキャリッジモータ６４１と、キャリッジモータ６４１の回転を受けて、ヘッドユニット６３０を往復動させる往復動機構６４２と、を有する。

往復動機構６４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸６４４と、キャリッジガイド軸６４４と平行に延在するタイミングベルト６４３と、を備える。キャリッジガイド軸６４４は、キャリッジ６３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ６３２を支持している。さらに、キャリッジ６３２は、タイミングベルト６４３の一部に固定されている。キャリッジモータ６４１の作動により、タイミングベルト６４３を走行させると、キャリッジガイド軸６４４に導かれて、ヘッドユニット６３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッド１４０から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。

制御部６６０は、ヘッドユニット６３０、測定部１７０、ヘッドユニット駆動部６１０、および給紙部６５０を制御することができる。

給紙部６５０は、記録用紙Ｐをトレイ６２１からヘッドユニット６３０側へ送り込むことができる。給紙部６５０は、その駆動源となる給紙モータ６５１と、給紙モータ６５１の作動により回転する給紙ローラ６５２と、を備える。給紙ローラ６５２は、記録用紙Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラ６５２ａおよび駆動ローラ６５２ｂを備える。駆動ローラ６５２ｂは、給紙モータ６５１に連結されている。

ヘッドユニット６３０、ヘッドユニット駆動部６１０、制御部６６０、および給紙部６５０は、装置本体６２０の内部に設けられている。

なお、上述した例では、プリンタ６００がインクジェットプリンタである場合について説明したが、本発明のプリンタは、工業的な液滴吐出装置として用いられることもできる。この場合に吐出される液体（液状材料）としては、各種の機能性材料を溶媒や分散媒によって適当な粘度に調整したものなどを用いることができる。

２．２．本実施形態に係るプリンタ６００によれば、測定部１７０が液体噴射ヘッド１４０とは別個に設けられているため、上述した第１の実施形態に係る液体噴射ヘッド５０に比べ、液体噴射ヘッド１４０を小型化することができる。また、測定部１７０が液体噴射ヘッド１４０とは別個に設けられているため、例えば記録用紙Ｐと液体噴射ヘッド１４０との距離が極めて短い場合であっても、測定部１７０を所望の位置に設けることで、ノズル板とレーザ光との距離Ｄ（図１参照）や、レーザ光同士の間隔Ｌ（図１参照）を所望の値にすることができる。

また、本実施形態に係るプリンタ６００によれば、測定部１７０を用いて液体噴射ヘッド１４０の信頼性の向上を図ることができる。この理由は、上述した第１の実施形態に係る液体噴射ヘッドの場合と同様である。

また、本実施形態のプリンタ６００によれば、上述した第１の実施形態に係る液体噴射ヘッドの制御方法を実現することができる。

２．３．次に、本実施形態に係るプリンタの変形例について説明する。なお、上述した本実施形態に係るプリンタ６００（以下「プリンタ６００の例」という）と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

（１）プリンタ６００の例では、測定部１７０が液体噴射ヘッド１４０とは別個に設けられる場合について説明した。しかしながら、例えば、本変形例に係るプリンタは、プリンタ６００の例における測定部１７０と液体噴射ヘッド１４０とを一体化したものである第１の実施形態に係る液体噴射ヘッドを有することができる。

（２）なお、上述した変形例は一例であって、これに限定されるわけではない。

３．上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。

本実施形態の液体噴射ヘッドを概略的に示す断面図。本実施形態の液体噴射ヘッドを概略的に示す分解斜視図。本実施形態の液体噴射ヘッドの制御方法のフローチャート。本実施形態の液体噴射ヘッドの制御方法の一工程を概略的に示す断面図。本実施形態の液体噴射ヘッドの制御方法の一工程を概略的に示す断面図。経過時間と受光素子に入射されるレーザ光の光量との関係を示す図。駆動電圧と液滴速度の関係および駆動電圧と液滴重量の関係を示すグラフ。本実施形態の液体噴射ヘッドの一製造工程を概略的に示す断面図。本実施形態の液体噴射ヘッドの変形例を概略的に示す断面図。本実施形態のプリンタを概略的に示す斜視図。

符号の説明

４下部電極、６圧電体層、７上部電極、２０光素子部、２２レーザ素子、２３光軸、２４受光素子、２５光軸、２６光素子用筐体、２８第１スペーサ、４０反射部、４２第１ミラー、４４第２ミラー、４６ミラー用筐体、４８第２スペーサ、５０液体噴射ヘッド、５１ノズル板、５２基板、５４駆動部、５５弾性板、５６筐体、６０液滴、７０測定部、８０レーザ光、８１一次反射光、８２レーザ光、９０第２光素子部、９２第２レーザ素子、９３光軸、９４第２受光素子、９５光軸、１２０，１４０液体噴射ヘッド、１７０測定部、５１１ノズル孔、５１２ノズル孔鉛直下方領域、５２１圧力室（開口部）、５２３液体貯留部、５２４供給口、５３１貫通孔、６００プリンタ、６１０ヘッドユニット駆動部、６２０装置本体、６２１トレイ、６２２排出口、６３０ヘッドユニット、６３１インクカートリッジ、６３２キャリッジ、６４１キャリッジモータ、６４２往復動機構、６４３タイミングベルト、６４４キャリッジガイド軸、６５０給紙部、６５１給紙モータ、６５２給紙ローラ、６６０制御部，６７０操作パネル

Claims

設定された電圧を液体噴射ヘッドに印加して、液滴を吐出させる第１工程と、
前記液滴は、レーザ光と受光素子を含む光学系の光軸と２つの点において交差し、前記２つの点の間を前記液滴が通過する時間と、前記２つの点の距離から前記液滴の速度を求める第２工程と、
前記液滴の速度と基準値を比較する第３工程と、
比較結果に応じて前記電圧を再設定する第４工程と、を含み、
前記第１工程から前記第４工程までの一連の工程は、複数回繰り返され、
前記複数回繰り返される前記一連の工程の頻度は、前記液体噴射ヘッドの使用初期を過ぎた後は、使用初期における頻度より少なくする、液体噴射ヘッドの制御方法。
請求項１において、
前記第３工程において、前記液滴の速度と前記液滴の重量との予め得られた相関関係より、所望の重量に対応する液滴の速度を基準値とする、液体噴射ヘッドの制御方法。