JP2006321200A - Method for setting bias voltage of liquid injection head, liquid injection apparatus, and method for controlling the same - Google Patents
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本発明は、液体噴射ヘッドのバイアス電圧の設定方法、液体噴射装置の制御方法及び液体噴射装置に関する。 The present invention relates to a method for setting a bias voltage of a liquid ejecting head, a method for controlling a liquid ejecting apparatus, and a liquid ejecting apparatus.
液体噴射ヘッドを製造する際は、マイクロメートル単位の極めて微細な加工や組立てが行われている。このため、弾性板の厚さや面積、圧力発生室の形状、ノズル開口の大きさ等が液体噴射ヘッド毎にばらつき、圧力発生室内のインクの吐出特性に悪影響を与える場合があった。 When manufacturing a liquid ejecting head, extremely fine processing and assembly in units of micrometers are performed. For this reason, the thickness and area of the elastic plate, the shape of the pressure generating chamber, the size of the nozzle opening, and the like vary from one liquid ejecting head to another, which may adversely affect the ink ejection characteristics in the pressure generating chamber.
このような事情に鑑み、液体噴射ヘッドの大量生産を可能にしつつ、液体噴射ヘッドの品質のばらつきをなくし、インクの吐出を安定して行うための方法が提案されている。例えば、圧力発生室内におけるインク圧力の固有振動周期を測定し、これに基づき定めたランクを付与し、当該ランクに応じた駆動信号を液体噴射ヘッドに設定する方法が提案されている(特許文献1)。
しかしながら、インクの吐出特性は、圧力発生室内におけるインク圧力の固有振動周期のみならず、バイアス電圧に対する圧電アクチュエータを構成する圧電素子の駆動特性によっても影響を受ける。発明者らが検討した結果、同じ仕様(材料や工程など)で製造された液体噴射ヘッドであっても、バイアス電圧に対する圧電素子の変位量特性(以下、「バイアス電圧特性」という)が、液体噴射ヘッド毎に異なることが判明した。 However, the ink ejection characteristics are influenced not only by the natural oscillation period of the ink pressure in the pressure generation chamber but also by the driving characteristics of the piezoelectric elements that constitute the piezoelectric actuator with respect to the bias voltage. As a result of investigations by the inventors, even in a liquid ejecting head manufactured with the same specifications (materials, processes, etc.), the displacement amount characteristic of the piezoelectric element with respect to the bias voltage (hereinafter referred to as “bias voltage characteristic”) It was found that each jet head was different.
図7に、液体噴射ヘッドのバイアス電圧特性を検討した結果を示す。液体噴射ヘッドのバイアス電圧特性の検討は、同じ仕様で製造された液体噴射ヘッドX及びYを用い、液体噴射ヘッドに与える駆動電圧を一定にした状態で、バイアス電圧のみを変化させたときの圧電アクチュエータを構成する圧電素子の変位量を求めることにより行った。 FIG. 7 shows the result of studying the bias voltage characteristics of the liquid jet head. The investigation of the bias voltage characteristics of the liquid ejecting head is performed by using the liquid ejecting heads X and Y manufactured with the same specifications, and the piezoelectric voltage when only the bias voltage is changed with the driving voltage applied to the liquid ejecting head being constant. This was done by determining the amount of displacement of the piezoelectric element constituting the actuator.
図7に示すように、液体噴射ヘッドXと液体噴射ヘッドYとでは、印加されるバイアス電圧に応じて変位する圧電素子の変位量が異なることが明らかである。図7においては、同じバイアス電圧を印加した場合に、液体噴射ヘッドXの方が液体噴射ヘッドYよりも大きい変位量を有することを示している。従って、液体噴射ヘッドを搭載した液体噴射ヘッドに対し、一律に同じバイアス電圧を印加した場合は、液体噴射ヘッド毎に特性が異なることになる。また、複数の液体噴射ヘッドからなるヘッドユニットの場合は、液体噴射ヘッドによって圧電アクチュエータを構成する圧電素子の変位量が変わり、吐出されるインクの量やインクの飛行速度等、特性にばらつきが生じることになる。 As shown in FIG. 7, it is clear that the liquid ejecting head X and the liquid ejecting head Y have different displacement amounts of the piezoelectric elements that are displaced according to the applied bias voltage. FIG. 7 shows that the liquid ejecting head X has a larger displacement than the liquid ejecting head Y when the same bias voltage is applied. Therefore, when the same bias voltage is uniformly applied to the liquid ejecting head on which the liquid ejecting head is mounted, the characteristics differ for each liquid ejecting head. In the case of a head unit composed of a plurality of liquid ejecting heads, the displacement amount of the piezoelectric element constituting the piezoelectric actuator varies depending on the liquid ejecting heads, resulting in variations in characteristics such as the amount of ejected ink and the flying speed of the ink. It will be.
しかしながら、液体噴射ヘッドに印加されるバイアス電圧はすべての液体噴射ヘッドで統一されているのが現状である。このようなバイアス電圧特性のばらつきを補正するためには、駆動電圧を液体噴射ヘッド毎に設定する方法が考えられるが、駆動電圧で補正しようとすると回路が大きくなるため、高密度化の傾向にある液体噴射ヘッドの設計上問題があった。 However, the current situation is that the bias voltage applied to the liquid ejecting head is uniform for all the liquid ejecting heads. In order to correct such variations in bias voltage characteristics, a method of setting the driving voltage for each liquid ejecting head is conceivable. However, if the correction is made with the driving voltage, the circuit becomes large, and thus the density tends to increase. There was a problem with the design of some liquid jet heads.
また、バイアス電圧が適正に設定されていない状況下で所望の変位量を得るには、より高い駆動電圧を印加する必要が生じる。そのような状況下で電圧を印加し続けると、圧電素子に負担がかかり、圧電素子の寿命が短くなるという問題があった。 Further, in order to obtain a desired amount of displacement under a situation where the bias voltage is not properly set, it is necessary to apply a higher drive voltage. If voltage is continuously applied under such circumstances, there is a problem that a load is applied to the piezoelectric element and the life of the piezoelectric element is shortened.
従って、本発明は、液体噴射ヘッド毎に適正なバイアス電圧を設定し、インクの吐出特性を向上させる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a liquid ejecting head in which an appropriate bias voltage is set for each liquid ejecting head and ink ejection characteristics are improved.
本発明は、上記課題を解決するため、ノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、流路形成基板上に形成された圧電アクチュエータと、を備えた液体噴射ヘッドのバイアス電圧の設定方法であって、該液体噴射ヘッドのバイアス電圧に対する特性を検出し、その検出結果に基づき、該圧電アクチュエータに印加するバイアス電圧値を、該液体噴射ヘッドごとに設定することを特徴とする液体噴射ヘッドのバイアス電圧の設定方法を提供するものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides a bias voltage for a liquid jet head including a flow path forming substrate having a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening, and a piezoelectric actuator formed on the flow path forming substrate. A setting method for detecting a characteristic of a liquid ejecting head with respect to a bias voltage, and setting a bias voltage value to be applied to the piezoelectric actuator for each liquid ejecting head based on the detection result. A method for setting a bias voltage of an ejection head is provided.
このような構成により、液体噴射ヘッド毎に適正なバイアス電圧を設定することができるため、インクの吐出特性を向上させることができるとともに、圧電アクチュエータの寿命を改善することができる。 With such a configuration, an appropriate bias voltage can be set for each liquid ejecting head, so that the ink ejection characteristics can be improved and the life of the piezoelectric actuator can be improved.
上記発明の好ましい態様は以下の通りである。前記圧電アクチュエータに印加するバイアス電圧値は、前記圧電アクチュエータの変位量が最も大きくなる値又はその値に近い値とすることが好ましい。このような構成により、その液体噴射ヘッドが有する性能を常に高い状態で使用することができる。 Preferred embodiments of the invention are as follows. The bias voltage value applied to the piezoelectric actuator is preferably set to a value at which the displacement amount of the piezoelectric actuator is the largest or a value close to the value. With such a configuration, the performance of the liquid ejecting head can be always used in a high state.
前記圧電アクチュエータに印加するバイアス電圧値は、前記液体噴射ヘッドに形成された複数の前記圧電アクチュエータ間の変位量の差が最も小さくなるような値とすることが好ましい。このような構成により、各圧電アクチュエータとの間でバイアス電圧特性が異なる場合であっても、適切なバイアス電圧を設定することができる。 The bias voltage value applied to the piezoelectric actuator is preferably set to a value that minimizes the difference in displacement between the plurality of piezoelectric actuators formed on the liquid ejecting head. With such a configuration, an appropriate bias voltage can be set even when the bias voltage characteristics differ between the piezoelectric actuators.
また、本発明は、ノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、流路形成基板上に形成された圧電アクチュエータと、を備えた液体噴射ヘッドと、該圧電アクチュエータに対しバイアス電圧を印加するバイアス電源回路と、を備えた液体噴射装置の制御方法であって、該液体噴射ヘッドのバイアス電圧に対する特性を各液体噴射ヘッド毎に検出するステップと、その検出結果に基づき、該液体噴射ヘッドをランク付けするステップと、ランク付けの結果に基づき、各液体噴射ヘッドに印加すべきバイアス電圧値をそれぞれ決定するステップと、決定した各バイアス電圧値を該バイアス電源回路にそれぞれ設定するステップと、を備える液体噴射装置の制御方法を提供するものである。 According to another aspect of the invention, there is provided a liquid jet head including a flow path forming substrate having a pressure generation chamber communicating with the nozzle opening, a piezoelectric actuator formed on the flow path forming substrate, and a bias voltage with respect to the piezoelectric actuator. And a bias power supply circuit for applying the liquid jet head to the liquid jet apparatus, comprising: a step of detecting a characteristic of the liquid jet head with respect to a bias voltage for each liquid jet head; A step of ranking the ejection heads, a step of determining a bias voltage value to be applied to each liquid ejection head based on the ranking result, and a step of setting the determined bias voltage values in the bias power supply circuit, respectively And a method of controlling a liquid ejecting apparatus.
このような構成により、液体噴射ヘッド毎に適正なバイアス電圧を設定することができるため、インクの吐出特性を向上させることができるとともに、圧電アクチュエータの寿命を改善することができる。また、複数個の液体噴射ヘッドからなるヘッドユニットを構成する場合であっても、液体噴射ヘッド毎にバイアス電圧を設定するため、インクの吐出特性にばらつきを生じることがない。 With such a configuration, an appropriate bias voltage can be set for each liquid ejecting head, so that the ink ejection characteristics can be improved and the life of the piezoelectric actuator can be improved. Further, even when a head unit including a plurality of liquid ejecting heads is configured, since the bias voltage is set for each liquid ejecting head, the ink ejection characteristics do not vary.
上記発明の好ましい態様は以下の通りである。前記バイアス電圧値は、前記圧電アクチュエータの変位量が最も大きくなる値又はその値に近い値とすることが好ましい。このような構成により、その液体噴射ヘッドが有する性能を常に高い状態で使用することができる。 Preferred embodiments of the invention are as follows. The bias voltage value is preferably set to a value at which the displacement amount of the piezoelectric actuator is the largest or a value close to the value. With such a configuration, the performance of the liquid ejecting head can be always used in a high state.
また、本発明は、ノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、流路形成基板上に形成された圧電アクチュエータと、を備えた液体噴射ヘッドと、該圧電アクチュエータに対しバイアス電圧を印加するバイアス電源回路と、該液体噴射ヘッドのバイアス電圧に対する特性を検出し、その検出結果に基づき、該バイアス電源回路に印加するバイアス電圧値を設定する検出部と、を備えた液体噴射装置を提供するものである。 According to another aspect of the invention, there is provided a liquid jet head including a flow path forming substrate having a pressure generation chamber communicating with the nozzle opening, a piezoelectric actuator formed on the flow path forming substrate, and a bias voltage with respect to the piezoelectric actuator. And a detection unit that detects a characteristic of the liquid jet head with respect to the bias voltage and sets a bias voltage value to be applied to the bias power circuit based on the detection result. Is to provide.
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、液体噴射ヘッドを示す分解斜視図であり、図2は、図1の平面図及び断面図である。図1及び図2に示すように、流路形成基板10は、本実施形態では面方位(110)のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ1〜2μmの弾性膜50が形成されている。この流路形成基板10には、複数の隔壁により区画された圧力発生室12がその長手方向に2列並設されている。また各列の圧力発生室12の長手方向外側には、連通部13が形成され、連通部13と各圧力発生室12とが、各圧力発生室12毎に設けられたインク供給路14を介して連通されている。なお、連通部13は、後述する封止基板30のリザーバ部33と連通して各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバの一部を構成する。インク供給路14は、圧力発生室12よりも狭い幅で形成されており、連通部13から圧力発生室12に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a liquid ejecting head, and FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the flow
また、流路形成基板10の開口面側には、各圧力発生室12のインク供給路14とは反対側で連通するノズル開口21が穿設されたノズルプレート20が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。なお、ノズルプレート20は、厚さが例えば、0.03〜0.3mmで、線膨張係数が300℃以下で、例えば2.5〜4.5[×10-6/℃]であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート20は、一方の面で流路形成基板10の一面を全面的に覆い、流路形成基板10であるシリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。
Further, a
一方、このような流路形成基板10の開口面とは反対側の弾性膜50の上には、厚さが例えば、約0.4μmの絶縁体膜55が形成され、この絶縁体膜55上には、厚さが例えば、約0.2μmの下電極膜60と、厚さが例えば、約1μmの圧電体層70と、厚さが例えば、約0.05μmの上電極膜80とが積層形成されて、圧電素子300を構成している。ここで、圧電素子300は、下電極膜60、圧電体層70及び上電極膜80を含む部分をいう。一般的には、圧電素子300の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層70を各圧力発生室12毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層70から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜60は圧電素子300の共通電極とし、上電極膜80を圧電素子300の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子300と当該圧電素子300の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、本実施形態では、弾性膜50、絶縁体膜55及び下電極膜60が振動板として作用する。
On the other hand, an
ここで、圧電素子300の個別電極である上電極膜80には、圧電素子300の長手方向端部近傍から圧力発生室12の外側の領域まで引き出されるリード電極90がそれぞれ接続されている。このリード電極90は、例えば、金(Au)等からなり、本実施形態では、圧電素子300の長手方向端部近傍から圧力発生室12の列間に対応する領域まで延設されている。また、圧電素子300の共通電極である下電極膜60は、本実施形態では、圧力発生室12の長手方向両端部近傍に対向する領域でそれぞれパターニングされ且つ圧力発生室12の並設方向に沿って圧力発生室12の列の外側の領域まで延設されている。そして、各圧力発生室12の列に対応する領域の下電極膜60は、圧力発生室12の列の外側の領域で連続している。
Here, to the
流路形成基板10の圧電素子300側には、圧電素子300の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態でその空間を密封する圧電素子保持部31を有する封止基板30が接合されている。この圧電素子保持部31は、本実施形態では、各圧電素子300に対向する領域、すなわち、各圧力発生室12の列に対向する領域のそれぞれに設けられた圧電素子300の列(図2における300a及び300b参照)をそれぞれ封止している。また、圧電素子保持部31の間、すなわち、封止基板30の中央部に対応する領域には、この封止基板30を厚さ方向に貫通する貫通部32が設けられている。そして、上電極膜80から引き出されたリード電極90の先端部がこの貫通部32内に露出され、各リード電極90はこの貫通部32内に延設された接続配線120を介して電気的に接続されている。
On the
また、この封止基板30には、各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ100の少なくとも一部を構成するリザーバ部33が設けられている。リザーバ部33は、本実施形態では、封止基板30を厚さ方向に貫通して圧力発生室12の幅方向に亘って形成されており、弾性膜50及び絶縁体膜55を貫通して設けられた貫通孔を介して流路形成基板10の連通部13と連通されて各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ100を構成している。また、この封止基板30上の貫通部32の両側には、圧電素子300を列毎に駆動する2つの駆動IC110がそれぞれ実装されている。そして、駆動IC110と各リード電極90の貫通部32内に露出した端部近傍とが、ボンディングワイヤからなる駆動配線120によって電気的に接続されている。
In addition, the sealing
なお、封止基板30のリザーバ部33に対応する領域には、封止膜41及び固定板42からなるコンプライアンス基板40が接合されている。ここで、封止膜41は、剛性が低く可撓性を有する材料(例えば、厚さが6μmのポリフェニレンサルファイド(PPS)フィルム)からなり、この封止膜41によってリザーバ部33の一方面が封止されている。また、固定板42は、金属等の硬質の材料(例えば、厚さが30μmのステンレス鋼(SUS)等)で形成されている。この固定板42のリザーバ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43となっているため、リザーバ100の一方面は可撓性を有する封止膜41のみで封止されている。
Note that a
このように構成した液体噴射ヘッドは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ100からノズル開口21に至るまで内部をインクで満たした後、駆動IC110からの記録信号に従い、上電極膜80と下電極膜60との間に電圧を印加し、弾性膜50、絶縁体膜55、下電極膜60及び圧電体層70をたわみ変形させることにより、圧力発生室12内の圧力が高まりノズル開口21からインク滴が吐出する。
The liquid ejecting head configured as described above takes in ink from an external ink supply unit (not shown), fills the interior from the
本実施形態においては、このような液体噴射ヘッドにつき、バイアス電圧に対する特性を検出する。本実施形態では、液体噴射ヘッドとして、図示しない3つの液体噴射ヘッドA、B及びCを用い、バイアス電圧に応じて変位する圧電アクチュエータを構成する圧電素子300の変位量を測定し、各液体噴射ヘッドのバイアス電圧特性を検出する場合について示す。
In the present embodiment, the characteristics with respect to the bias voltage are detected for such a liquid jet head. In this embodiment, three liquid ejecting heads A, B, and C (not shown) are used as the liquid ejecting heads, and the displacement amount of the
図3は、図示しない液体噴射ヘッドA、B及びCのバイアス電圧特性を示す図である。なお、バイアス電圧特性の検討は、例えば、駆動電圧を一定に固定し、バイアス電圧のみを変動させて、各バイアス電圧に応じて変位する圧電素子の変位量を測定することにより行うことができる。図中、曲線101は液体噴射ヘッドAのバイアス電圧特性を示し、曲線102は液体噴射ヘッドBのバイアス電圧特性を示し、曲線103は液体噴射ヘッドCのバイアス電圧特性を示している。そして、点a、点b及び点cは、各液体噴射ヘッドA、B及びCの圧電素子の変位量が最も大きくなるときのバイアス電圧(V)を示している。
FIG. 3 is a diagram illustrating the bias voltage characteristics of the liquid ejecting heads A, B, and C (not shown). Note that the bias voltage characteristics can be examined, for example, by fixing the drive voltage, changing only the bias voltage, and measuring the displacement amount of the piezoelectric element that is displaced according to each bias voltage. In the figure, a
図3に示すように、バイアス電圧特性は、各液体噴射ヘッドA、B及びCごとに異なっている。そして、各液体噴射ヘッドA、B及びCごとに、圧電素子の変位量が最も大きく得られるバイアス電圧値(V)が異なっている。即ち、液体噴射ヘッドAの場合は、バイアス電圧値(V)がaで示す値のとき、液体噴射ヘッドBの場合は、バイアス電圧値(V)がbで示す値のとき、液体噴射ヘッドCの場合は、バイアス電圧値(V)がcで示す値のときに、それぞれ最も大きい変位量が得られる。これは、各液体噴射ヘッド毎に、最適なバイアス電圧値(V)が異なることを示している。従って、液体噴射ヘッドAはバイアス電圧値をaに設定し、液体噴射ヘッドBはバイアス電圧値をbに設定し、液体噴射ヘッドCはバイアス電圧値をcに設定する。このように、液体噴射ヘッド毎に、最大の変位量が得られるバイアス電圧値(V)を決定することで、常に最適なインク吐出特性を発揮させることができる。 As shown in FIG. 3, the bias voltage characteristics are different for each of the liquid jet heads A, B, and C. The bias voltage value (V) at which the displacement amount of the piezoelectric element is the largest is different for each liquid ejecting head A, B, and C. That is, in the case of the liquid ejecting head A, when the bias voltage value (V) is a value indicated by a, in the case of the liquid ejecting head B, the liquid ejecting head C is obtained when the bias voltage value (V) is a value indicated by b. In this case, the largest displacement amount is obtained when the bias voltage value (V) is a value indicated by c. This indicates that the optimum bias voltage value (V) is different for each liquid ejecting head. Accordingly, the liquid ejecting head A sets the bias voltage value to a, the liquid ejecting head B sets the bias voltage value to b, and the liquid ejecting head C sets the bias voltage value to c. As described above, by determining the bias voltage value (V) at which the maximum displacement amount is obtained for each liquid ejecting head, it is possible to always exhibit optimum ink ejection characteristics.
液体噴射ヘッド毎に設定するバイアス電圧値(V)は、圧電素子の変位量が最も大きくなる値を設定することが好ましいが、その液体噴射ヘッドに要求される一定の性能さえ満たせば、必ずしも最大変位量が得られるバイアス電圧値(V)を設定する必要はなく、許容範囲内において、最大変位量が得られるバイアス電圧値(V)に近い値となるようなバイアス電圧値(V)を設定してもよい。 The bias voltage value (V) set for each liquid ejecting head is preferably set to a value at which the displacement amount of the piezoelectric element is maximized. However, the bias voltage value (V) is not necessarily maximum as long as a certain performance required for the liquid ejecting head is satisfied. There is no need to set a bias voltage value (V) that provides a displacement amount, and a bias voltage value (V) that is close to the bias voltage value (V) that provides the maximum displacement amount within an allowable range is set. May be.
また、バイアス電圧値(V)を設定するときに、上記の例では液体噴射ヘッド毎にバイアス電圧特性を検討したが、1つの液体噴射ヘッドに形成されている複数の圧電アクチュエータ毎のバイアス電圧特性を検出してもよい。例えば、図2における圧電素子300a及び300bの列ごとにバイアス電圧特性を検出し、圧電素子300a及び300bとの間の変位量の差が最も小さくなるようなバイアス電圧値(V)を設定してもよい。
Further, when setting the bias voltage value (V), the bias voltage characteristics are examined for each liquid ejecting head in the above example. However, the bias voltage characteristics for each of a plurality of piezoelectric actuators formed in one liquid ejecting head. May be detected. For example, the bias voltage characteristic is detected for each row of the
(実施形態2)
実施形態2は、複数の液体噴射ヘッドからなるヘッドユニットを構成する場合である。本実施形態では、まず、ヘッドユニットが2つの液体噴射ヘッドからなる場合について説明する。また、本実施形態では、4つの液体噴射ヘッドD、E、F及びGを用いて、バイアス電圧に応じて変位する圧電素子300の変位量を測定し、各液体噴射ヘッドのバイアス電圧特性について検討する例を示す。
(Embodiment 2)
The second embodiment is a case where a head unit including a plurality of liquid ejecting heads is configured. In the present embodiment, first, a case where the head unit includes two liquid ejecting heads will be described. In the present embodiment, the displacement amount of the
図4(a)は、液体噴射ヘッドD、E、F及びGのバイアス電圧特性を示す図である。なお、バイアス電圧特性の検討は、実施形態1と同様、駆動電圧を一定に固定し、バイアス電圧のみを変動させて、各バイアス電圧に応じて変位する圧電素子の変位量を測定した。図中、曲線104は液体噴射ヘッドDのバイアス電圧特性を示し、曲線105は液体噴射ヘッドEのバイアス電圧特性を示し、曲線106は液体噴射ヘッドFのバイアス電圧特性を示し、曲線107は液体噴射ヘッドGのバイアス電圧特性を示している。そして、点pは、液体噴射ヘッドD及びEの圧電素子の変位量が最も大きくなるときのバイアス電圧値(V)を示し、点qは、液体噴射ヘッドF及びGの圧電素子の変位量が最も大きくなるときのバイアス電圧値(V)を示している。
FIG. 4A is a diagram illustrating the bias voltage characteristics of the liquid jet heads D, E, F, and G. As in the case of the first embodiment, the bias voltage characteristics were examined by fixing the drive voltage, changing only the bias voltage, and measuring the displacement amount of the piezoelectric element displaced according to each bias voltage. In the figure, a
このようなバイアス電圧特性の違いに基づき、液体噴射ヘッドについてランク付けが行われる。ランク付けの条件は任意に設定されうるが、例えば、下記表1に示すように、圧電アクチュエータの変位量のピーク値における検査バイアス電圧(V)に応じてランク1〜ランク4まで4段階のランク設定を行うことができる。なお、圧電アクチュエータの変位量のピーク値が所定の範囲から外れる場合、その液体噴射ヘッドはランク0(不適合)として扱うようにすることができる。
Based on such a difference in bias voltage characteristics, the liquid ejecting heads are ranked. The ranking conditions can be arbitrarily set. For example, as shown in Table 1 below, four ranks from
図4(a)に示すように、バイアス電圧特性は、液体噴射ヘッドD及びE(曲線104及び5)、液体噴射ヘッドF及びG(曲線106及び7)ではほぼ同様である。この場合、液体噴射ヘッドD及びEは、ランク2に分類され、液体噴射ヘッドF及びGはランク4に分類される。従って、2つの液体噴射ヘッドからなるヘッドユニットが製造されるときは、液体噴射ヘッドD及びEが選択されて組み合わせられ、液体噴射ヘッドF及びGが選択されて組み合わせられる。そして、液体噴射ヘッドD及びEとを組み合わせたヘッドユニットに対しては、ランクごとに予め設定されたバイアス電圧(イ〜ニ)が印加される。これにより、複数の液体噴射ヘッドからヘッドユニットを構成する場合であってもインクの吐出特性を均一化することができる。
As shown in FIG. 4A, the bias voltage characteristics are substantially the same in the liquid ejecting heads D and E (curves 104 and 5) and the liquid ejecting heads F and G (curves 106 and 7). In this case, the liquid ejecting heads D and E are classified into
図4(b)は、上記の組み合わせの例を示した図である。上述したように、液体噴射ヘッドDとEはランク2に分類され、液体噴射ヘッドF及びGはランク4に分類される。そして、それぞれ最適なバイアス電圧値(V)が設定される。
FIG. 4B is a diagram showing an example of the above combination. As described above, the liquid ejecting heads D and E are classified into
以上は2つの液体噴射ヘッドからなるヘッドユニットのバイアス電圧の設定方法について説明したが、次に、4つの液体噴射ヘッドからなるヘッドユニットのバイアス電圧の設定方法について、上記の例を用いて説明する。 The method for setting the bias voltage of the head unit composed of two liquid ejecting heads has been described above. Next, the method for setting the bias voltage of the head unit composed of four liquid ejecting heads will be described using the above example. .
図4(a)に示すように、液体噴射ヘッドD(曲線104)、液体噴射ヘッドE(曲線105)、液体噴射ヘッドF(曲線106)及び液体噴射ヘッドG(曲線107)のバイアス電圧特性の検出の結果、Xで示すバイアス電圧値(V)が、各液体噴射ヘッドの圧電アクチュエータの変位量が同一となるバイアス電圧であることが判明する。従って、4つの液体噴射ヘッド(D〜G)を用いてヘッドユニットを構成する場合は、4つの液体噴射ヘッドの共通のバイアス電圧値(V)を検出し、上記のようにランク付けを行うことにより、最適なバイアス電圧の設定が可能となる。図4(a)の例では、Xで示すバイアス電圧が4つの液体噴射ヘッドの共通のバイアス電圧となるため、この共通バイアス電圧を検出する。そして上記のランク付けに基づきランク1に分類され、予めランク1に設定されていたバイアス電圧(イ)が印加される。
As shown in FIG. 4A, the bias voltage characteristics of the liquid ejecting head D (curve 104), the liquid ejecting head E (curve 105), the liquid ejecting head F (curve 106), and the liquid ejecting head G (curve 107). As a result of detection, it is found that the bias voltage value (V) indicated by X is a bias voltage at which the displacement amount of the piezoelectric actuator of each liquid ejecting head is the same. Therefore, when a head unit is configured using four liquid ejecting heads (DG), the common bias voltage value (V) of the four liquid ejecting heads is detected and ranked as described above. As a result, an optimum bias voltage can be set. In the example of FIG. 4A, since the bias voltage indicated by X is a common bias voltage for the four liquid ejecting heads, this common bias voltage is detected. Then, the bias voltage (A) classified into
(実施形態3)
実施形態3は、4つの液体噴射ヘッドからなるヘッドユニットのバイアス電圧をインクジェットプリンタで制御する方法について説明する。なお、理解の容易のため、液体噴射ヘッドは実施形態2で用いた4つの液体噴射ヘッド(D〜G)を用いて説明する。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, a method of controlling the bias voltage of a head unit including four liquid ejecting heads with an ink jet printer will be described. For ease of understanding, the liquid ejecting head will be described using the four liquid ejecting heads (D to G) used in the second embodiment.
図5は、4つの液体噴射ヘッドからなるヘッドユニットを備えたインクジェットプリンタの構成の一部を示す機能ブロック図である。図5に示すように、インクジェットプリンタは、プリンタ本体1と、ヘッドユニット2とを有している。
FIG. 5 is a functional block diagram illustrating a part of the configuration of an inkjet printer including a head unit including four liquid ejecting heads. As shown in FIG. 5, the ink jet printer has a printer
プリンタ本体1は、ホストコンピュータ(図示せず)などからの多値階層情報を含む印字データなどを受信する外部インターフェース3と、多値階層情報を含む印字データなどの各種データの記憶を行うRAM4と、各種データ処理を行うためのルーチンなどを記憶したROM5と、CPUなどからなる制御部6と、液体噴射ヘッド(ヘッドD〜G)にバイアス電圧を印加するバイアス電源回路(Vbs回路)7と、液体噴射ヘッド(ヘッドD〜G)のバイアス電圧特性を検出する検出部8と、バイアス電源回路(Vbs回路)7から印加されたバイアス電圧をヘッドユニット2に印加するなどの機能を担う内部インターフェース9とを備えている。
The
ヘッドユニット2は、図5に示すように、4つの液体噴射ヘッド(ヘッドD〜G)から構成され、各液体噴射ヘッド(ヘッドD〜G)は、プリンタ本体1に対してケーブルを介して接続されている。
As shown in FIG. 5, the
図6は、検出部8内での処理の概要を示した図である。検出部8は、ヘッドユニット2に装着された4つの液体噴射ヘッド(ヘッドD〜G)に対し、バイアス電圧特性の検出を行う(ST1)。ここでは、各液体噴射ヘッド(ヘッド1〜4)の圧電体素子の変位量が同一となるバイアス電圧値(V)が検出され、ランク付けがされる(ST2)。ランク付けの条件は任意に設定することができるが、例えば、前記表1に示すように、圧電アクチュエータの変位量のピーク値におけるバイアス電圧(V)に応じてランク1〜ランク4まで設定する。なお、圧電アクチュエータの変位量のピーク値が所定の範囲から外れる場合、その液体噴射ヘッドは不適合(0:エラー)として扱われるようにすることができる。
FIG. 6 is a diagram showing an outline of processing in the
また、各ランクごとにバイアス電圧値(V)が設定されているため、このランク情報に基づき液体噴射ヘッド(ヘッド1〜4)に印加するバイアス電圧値(V)が決定される(ST3)。そして、決定されたバイアス電圧値(V)の情報は、ROM5に記憶される(ST4)。インクジェットプリンタの作動時は、ROM5の記憶情報に基づき制御部6がヘッドユニット2に印加すべきバイアス電圧をバイアス電源回路7に供給し、内部インターフェース9を介してヘッドユニット2に印加する。
Further, since the bias voltage value (V) is set for each rank, the bias voltage value (V) to be applied to the liquid jet heads (
以上の説明では、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置を一例として挙げたが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものである。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー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ディスプレー、FED(面発光ディスプレー)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等を挙げることができる。 In the above description, an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus that discharge ink are given as examples. However, the present invention broadly covers liquid ejecting heads and liquid ejecting apparatuses in general. Examples of the liquid ejecting head include a recording head used in an image recording apparatus such as a printer, a color material ejecting head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an organic EL display, and an electrode formation such as an FED (surface emitting display). Examples thereof include an electrode material ejecting head used in manufacturing, a bioorganic matter ejecting head used in biochip manufacturing, and the like.
10…流路形成基板、12…圧力発生室、13…連通部、14…インク供給路、20…ノズルプレート、21…ノズル開口、30…封止基板、31…圧電素子保持部、32…貫通部、33…リザーバ部、40…コンプライアンス基板、41…封止膜、42…固定板、43…開口部、50…弾性膜、55…絶縁体膜、60…下電極膜、70…圧電体層、80…上電極膜、90…リード電極、100…リザーバ、120…接続配線、300…圧電素子、110…駆動IC、1…プリンタ本体、2…ヘッドユニット
3…外部インターフェース、6…制御部、7…バイアス電源回路、8…検出部、9…内部インターフェース
DESCRIPTION OF
Claims (6)
該液体噴射ヘッドのバイアス電圧に対する特性を検出し、
その検出結果に基づき、該圧電アクチュエータに印加するバイアス電圧値を、該液体噴射ヘッドごとに設定することを特徴とする液体噴射ヘッドのバイアス電圧の設定方法。 A method for setting a bias voltage of a liquid ejecting head comprising: a flow path forming substrate having a pressure generation chamber communicating with a nozzle opening; and a piezoelectric actuator formed on the flow path forming substrate,
Detecting a characteristic of the liquid jet head with respect to a bias voltage;
A bias voltage setting method for a liquid ejecting head, wherein a bias voltage value applied to the piezoelectric actuator is set for each liquid ejecting head based on the detection result.
該圧電アクチュエータに対しバイアス電圧を印加するバイアス電源回路と、
を備えた液体噴射装置の制御方法であって、
該液体噴射ヘッドのバイアス電圧に対する特性を各液体噴射ヘッド毎に検出するステップと、
その検出結果に基づき、該液体噴射ヘッドをランク付けするステップと、
ランク付けの結果に基づき、各液体噴射ヘッドに印加すべきバイアス電圧値をそれぞれ決定するステップと、
決定した各バイアス電圧値を該バイアス電源回路にそれぞれ設定するステップと、を備える液体噴射装置の制御方法。 A liquid ejecting head including a flow path forming substrate having a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening, and a piezoelectric actuator formed on the flow path forming substrate;
A bias power supply circuit for applying a bias voltage to the piezoelectric actuator;
A control method for a liquid ejecting apparatus comprising:
Detecting a characteristic of the liquid jet head with respect to a bias voltage for each liquid jet head;
Ranking the liquid jet head based on the detection result;
Determining a bias voltage value to be applied to each liquid ejecting head based on the ranking result;
A step of setting each determined bias voltage value in the bias power supply circuit, respectively.
該圧電アクチュエータに対しバイアス電圧を印加するバイアス電源回路と、
該液体噴射ヘッドのバイアス電圧に対する特性を検出し、その検出結果に基づき、該バイアス電源回路に印加するバイアス電圧値を設定する検出部と、
を備えた液体噴射装置。 A liquid ejecting head including a flow path forming substrate having a pressure generating chamber communicating with the nozzle opening, and a piezoelectric actuator formed on the flow path forming substrate;
A bias power supply circuit for applying a bias voltage to the piezoelectric actuator;
Detecting a characteristic of the liquid jet head with respect to a bias voltage, and setting a bias voltage value to be applied to the bias power supply circuit based on the detection result;
A liquid ejecting apparatus comprising:
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