JP2007253433A - 液体噴射ヘッドの製造装置、及び、その製造方法 - Google Patents

液体噴射ヘッドの製造装置、及び、その製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2007253433A
JP2007253433A JP2006080115A JP2006080115A JP2007253433A JP 2007253433 A JP2007253433 A JP 2007253433A JP 2006080115 A JP2006080115 A JP 2006080115A JP 2006080115 A JP2006080115 A JP 2006080115A JP 2007253433 A JP2007253433 A JP 2007253433A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
flow rate
ink
driving
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006080115A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4857842B2 (ja
Inventor
Naoki Takezawa
直樹 竹澤
Yoshikazu Tsukahara
嘉一 塚原
Kazumoto Horie
一基 堀江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2006080115A priority Critical patent/JP4857842B2/ja
Publication of JP2007253433A publication Critical patent/JP2007253433A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4857842B2 publication Critical patent/JP4857842B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

【課題】液体流量に基づいて液体噴射ヘッド用駆動パルスの駆動電圧を迅速且つ高精度に設定することが可能な液体噴射ヘッドの製造装置、及び、製造方法を提供する。
【解決手段】主制御部37は、測定用駆動パルスを記録ヘッド1の圧電振動子へ連続的に供給することでノズル開口から複数のインク滴を吐出させる吐出動作を、測定用駆動パルス毎に行い、流量センサ32は、液滴吐出動作時におけるインク供給チューブ31のインク供給路を流れるインクの流量を検出し、主制御部37は、流量センサによって検出された流量と測定用駆動パルスの駆動電圧との相関から演算によって駆動パルスの適正駆動電圧を決定する。
【選択図】図2

Description

本発明は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドの製造装置、及び、その製造方法に関し、特に、吐出動作時の液体流量に基づいて駆動パルスの適正駆動電圧を決定する液体噴射ヘッドの製造装置、及び、その製造方法に関する。
液体噴射ヘッドは液体を液滴の状態で吐出可能なものであり、代表的なものとして、インクジェット式プリンタ等の画像記録装置に用いられ、液体状のインクを吐出する記録ヘッドがある。この他にも、液晶ディスプレー等のカラーフィルタを製造するディスプレー製造装置に用いられ、R(Red)・G(Green)・B(Blue)の液体状色材を吐出する色材噴射ヘッド、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレーやFED(面発光ディスプレー)等の電極を形成する電極形成装置に用いられ、液体状の電極材料を吐出する電極材噴射ヘッド、及び、バイオチップ(生物化学素子)を製造するバイオチップ製造装置に用いられ、液体状の生体有機物を吐出する有機物噴射ヘッド等がある。
この液体噴射ヘッドの一種に、圧力室とノズル開口とを連通し、圧力室内の液体に生じた圧力変動を利用してノズル開口からインク滴を吐出するように構成されたものがある。この液体噴射ヘッドでは、各圧力室に対応させて圧電振動子等の圧力発生手段を設け、この圧力発生手段に駆動パルスを供給することで圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる。そして、この圧力変動を制御することでインク滴を吐出させることができる。この駆動パルスは、使用する圧力発生手段の種類によって様々な形状に設定されるが、どのような形状であっても駆動電圧(最大電位から最低電位までの電位差を意味する。以下同様。)を精度良く定めることが肝要である。これは、駆動電圧の大きさによって吐出される液滴の量が変わってしまうからである。また、駆動電圧の最適値はその液体噴射ヘッド毎に異なるので、一律に同じ値を設定することはできない。これは、部品の寸法精度や取付時の位置精度等に起因して駆動電圧の最適値が変動するからである。従って、駆動電圧の最適値(適正駆動電圧)は各噴射ヘッド毎に決定する必要がある。
駆動電圧を決定するには、例えば、駆動電圧が互いに異なる少なくとも2種類の計測用駆動パルスをそれぞれ別個に圧力発生手段に供給し、各計測用駆動パルスに対応する液滴の量(吐出量)を電子天秤などを用いて取得する(例えば、特許文献1参照)。そして、駆動電圧を一方の軸に液滴の量を他方の軸にそれぞれ設定すると共に測定結果をプロットして検量線を作成し、この検量線から設計値の液滴量に対応する駆動電圧を取得する(例えば、特許文献2参照)。
特開2004−191308号公報(第5頁、図1) 特開2003−011369号公報(第6頁、図5)
ところで、液体噴射ヘッドから吐出される液滴は、小さいもので1〜2ng程度の重量である。一方、上記の電子天秤の分解能は、約0.1mgである。そのため、正確な重量を測定するためには、液体噴射ヘッドから数万回〜数十万回の吐出を行う必要がある。また、全ての吐出が終わった後、電子天秤の測定値が安定するまでにある程度の時間を置く必要がある。このため、測定時間が長くなるという問題があった。また、電子天秤の分解能を向上させようとすると、その分、振動等の外乱の影響を受け易くなり、この外乱による測定誤差が生じる可能性があった。さらに、上記のような極く微小な液滴を吐出する場合、吐出された液滴が、電子天秤の受皿に満たされたオイルなどの吸収部材に到達できずにミスト化して雰囲気中を漂ってしまうこともある。これにより、測定誤差が生じるという問題もあった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体流量に基づいて液体噴射ヘッド用駆動パルスの駆動電圧を迅速且つ高精度に設定することが可能な液体噴射ヘッドの製造装置、及び、製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドの製造装置は、圧力発生手段を有する液体噴射ヘッドの圧力室側に液体供給源からの液体を供給するための流体供給路が内部に形成された液体供給部材と、
前記液体供給部材の途中に配設され、当該液体供給部材の流体供給路を流れる液体の流量を検出する流量センサと、
駆動電圧が異なる複数の測定用駆動パルスを発生し、当該測定用駆動パルスを液体噴射ヘッドの圧力発生手段に供給することでノズル開口から液滴を吐出させるヘッド駆動手段と、
前記液体噴射ヘッドに使用する駆動パルスの適正駆動電圧を決定する駆動電圧決定手段と、を備え、
前記ヘッド駆動手段は、測定用駆動パルスを圧力発生手段へ連続的に供給することでノズル開口から複数の液滴を吐出させる液滴吐出動作を、測定用駆動パルス毎に行い、
前記流量センサは、液滴吐出動作時に液体供給路を流れる液体の流量を検出し、
前記駆動電圧決定手段は、流量センサによって検出された流量と測定用駆動パルスの駆動電圧との相関から演算によって駆動パルスの適正駆動電圧を決定することを特徴とする。
上記発明によれば、液滴吐出動作に液体供給路を流れる液体の流量を流量センサによって検出し、流量センサによって検出された流量と測定用駆動パルスの駆動電圧との相関から演算によって液体噴射ヘッドに使用する駆動パルスの適正駆動電圧を決定するので、電子天秤によって計測した液滴の吐出量に基づいて駆動電圧を設定する従来の構成と比較して、迅速且つ高精度に駆動パルスの適正駆動電圧を設定することが可能となる。即ち、吐出動作を行っている最中の液体流量を取得すれば良いので、従来よりも少ない吐出回数で足り、その分測定時間を短縮することができる。また、吐出された液滴のミスト化の影響や外乱の影響等を受けることなく測定することが可能であるため、駆動パルスの適正駆動電圧をより高い精度で設定することが可能となる。
また、上記発明において、前記液体噴射ヘッドは、ノズル開口を列設して所定のノズル数からなるノズル群を複数有し、
液体噴射ヘッドに固有の識別情報を設定する識別情報設定手段を備え、
前記ヘッド駆動手段は、前記駆動電圧決定手段によって決定された適正駆動電圧に設定された駆動パルスを用いて液滴吐出動作をノズル群毎に行い、
前記流量センサは、ノズル群毎の液滴吐出動作における前記液体供給路の液体流量をそれぞれ検出し、
前記識別情報設定手段は、前記流量センサによって検出された液体流量を各ノズル列群の識別情報とすることを特徴とする。
この構成によれば、吐出動作時の液体流量を各ノズル群の固有の識別情報とするので、液体噴射装置では、この識別情報に応じて各ノズル群の吐出量のばらつきを考慮した吐出制御を行うことができる。
また、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、測定用駆動パルスを液体噴射ヘッドの圧力発生手段へ連続的に供給することで複数の液滴をノズル開口から吐出させる液滴吐出動作を、駆動電圧が異なる2種類以上の測定用駆動パルス毎に行い、
前記液滴吐出動作において、液体供給源からの液体を液体噴射ヘッドの圧力室側に供給するための液体供給部材の液体供給路を流れる液体の流量を流量センサによって検出し、
前記流量センサによって検出された流量と測定用駆動パルスの駆動電圧との相関から演算によって液体噴射ヘッドに使用する駆動パルスの適正駆動電圧を決定することを特徴とする。
上記発明によれば、液滴吐出動作時に液体供給路を流れる液体の流量を流量センサによって検出し、流量センサによって検出された流量と測定用駆動パルスの駆動電圧との相関から演算によって液体噴射ヘッドに使用する駆動パルスの適正駆動電圧を決定するので、電子天秤によって計測した液滴の吐出量に基づいて駆動電圧を設定する従来の方法と比較して、迅速且つ高精度に駆動パルスの適正駆動電圧を設定することが可能となる。即ち、吐出動作を行っている最中の液体流量を取得すれば良いので、従来よりも少ない吐出回数で足り、その分測定時間を短縮することができる。また、吐出された液滴のミスト化の影響や外乱の影響等を受けることなく測定することが可能であるため、駆動パルスの適正駆動電圧をより高い精度で設定することが可能となる。
また、上記発明において、前記液体噴射ヘッドは、ノズル開口を列設して所定のノズル数からなるノズル群を複数有し、
前記適正駆動電圧に設定された駆動パルスを用いて液滴吐出動作をノズル群毎に行い、
ノズル群毎の液滴吐出動作における前記液体供給路の液体流量をそれぞれ流量センサによって検出し、
前記流量センサによって検出された液体流量を各ノズル列群の識別情報とすることを特徴とする。
この構成によれば、吐出動作時の液体流量を各ノズル群の固有の識別情報とするので、液体噴射装置では、この識別情報に応じて各ノズル群の吐出量のばらつきを考慮した吐出制御を行うことができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下の説明では、インクジェット式プリンタ等の画像記録装置に用いられるインクジェット式記録へッド(本発明の液体噴射ヘッドの一種、以下記録ヘッドという。)を例示する。
まず、図1に基づいて記録ヘッド1の構成について説明する。例示した記録ヘッド1は、導入針ユニット2、配線基板5、ヘッドケース10、流路ユニット11、及び、振動子ユニット12を、主な構成要素としている。
導入針ユニット2は、例えば、エポキシ系樹脂等の合成樹脂によって成型されており、その上面にはフィルタ3を介在させた状態でインク導入針4が複数取り付けられている。本実施形態における記録ヘッド1は、4色のインクを吐出可能に構成されており、各色に対応して合計4本のインク導入針4が導入針ユニット2に横並びで立設されている。このインク導入針4は、合成樹脂で成型された中空針状の部材であり、その内部空間は、インクカートリッジ等のインク供給源からのインク(本発明における液体の一種)が導入される針流路7となっている。このインク導入針4の尖端部分には、針流路7と連通する導入孔8が開設されており、インク導入針4が液体貯留部材の内部に挿入されると、この導入孔8を通じてインク供給源からのインクが針流路7内に導入されるようになっている。また、導入針ユニット2の内部には、各インク導入針4に対応したインク導入路9が形成されている。このインク導入路9の上端はフィルタ3を介してインク導入針4に連通し、下端はパッキン6を介してヘッドケース10内部に形成されたケース流路13と液密状態で連通する。
上記配線基板5は、図示せぬプリンタ本体側からの駆動信号を受け、この駆動信号をフレキシブルケーブル14を通じて圧電振動子15へ供給するための配線パターンが形成された基板であり、ヘッドケース10の上面に配設される。この配線基板5は、プリンタ本体側との接続のためのコネクタや電子部品等(何れも図示せず)を実装している。コネクタにはFFC(フレキシブルフラットケーブル)等の配線部材が接続され、配線基板5は、このFFCを介してプリンタ等から駆動信号を受けるようになっている。また、配線基板5は、後述する適正駆動電圧決定工程においては、適正駆動電圧決定装置27と接続され、この適正駆動電圧決定装置27からの駆動信号(計測用駆動パルス)を受けて、これを圧電振動子15へ供給する。
ヘッドケース10は、合成樹脂製の中空箱体状部材であり、その下面には流路ユニット11を接合し、内部に形成された収容室16内に振動子ユニット12を収容し、流路ユニット11側とは反対側の上面に、パッキン6及び配線基板5を間に介在させた状態で導入針ユニット2が取り付けられるようになっている。このヘッドケース10の内部には、高さ方向を貫通してケース流路13が形成されている。そして、上記のインク導入針4から導入されたインクは、インク導入路9及びケース流路13を通じて共通インク室22側に供給される。
ヘッドケース10の収容室16に収容される振動子ユニット12は、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子15(本発明における圧力発生手段の一種)と、この圧電振動子15が接合される固定板17等から構成される。各圧電振動子15は、固定端部側が固定板17上に接合され、自由端部側が固定板17の先端面よりも外側に突出して所謂片持ち梁の状態となっている。また、各圧電振動子15を支持する固定板17は、例えば厚さ1mm程度のステンレス鋼によって構成されている。そして、振動子ユニット12は、収容室16を区画するケース内壁面に固定板17の背面を接着することで収容室16内に収納・固定されている。
流路ユニット11は、封止板19、流路形成基板20、及びノズル基板21からなる流路ユニット構成部材を積層した状態で接着剤で接合して一体化することにより作製されており、共通インク室22(共通液体室)からインク供給口23を通じて各圧力室24に分岐してノズル開口25に至るまでの一連の個別流路を形成する部材である。圧力室24は、ノズル開口25の列設方向(ノズル列方向)に対して直交する方向に細長い室として形成されている。また、共通インク室22は、上記のケース流路13と連通し、インク導入針4側からのインクが導入される室である。そして、この共通インク室22に導入されたインクは、インク供給口23を通じて各圧力室24に分配供給される。
流路ユニット11の最下部に配置されるノズル基板21は、ドット形成密度に対応したピッチ(例えば180dpi)で所定個数(例えば180個)のノズル開口25を列状に開設した金属製の薄い板材である。本実施形態のノズル基板21は、ステンレス鋼の板材によって作製されている。本実施形態においては、ノズル開口25を列設してなるノズル列(本発明におけるノズル群の一種)が、4色のインクに対応して主走査方向に合計4列並べて設けられている。なお、同一ノズル列に複数の異なる色のインクが割り当てられる構成では、当該ノズル列において、各色に対応するノズル開口の組がそれぞれ個別のノズル群となる。
ノズル基板21と封止板19との間に配置される流路形成基板20は、圧力室24となる圧力室空部が少なくとも区画形成された板状部材であり、本実施形態では、この圧力室空部の他に、共通インク室22、インク供給口23となる空部が区画形成されている。この流路形成基板20は、例えば、結晶性を有する基材であるシリコンウェハーを異方性エッチング処理することによって作製されている。
流路形成基板20の流路基部開口面を封止する封止板19は、ステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工した二重構造の複合板材である。この封止板19の圧力室24に対応する部分には、エッチングなどによって支持板を環状に除去することで、圧電振動子15の自由端部の先端面を接合するための島部26が形成されており、この部分はダイヤフラム部として機能する。また、封止板19は、流路形成基板20の一方の開口面を封止し、コンプライアンス部としても機能する。
上記構成の記録ヘッド1では、圧電振動子15を振動子長手方向に伸長させることで、島部26がノズル基板21側に押圧される。この押圧によって、ダイヤフラム部を構成する弾性体膜が変形し、圧力室24が収縮する。また、圧電振動子15を振動子長手方向に収縮させると、弾性体膜23の弾性により圧力室24が膨張する。そして、この圧力室24の膨張や収縮によって内部のインク圧力が変動するので、膨張や収縮を制御することにより、ノズル開口25からインク滴(本発明の液滴の一種)を吐出させることができる。このインク滴の量は、圧電振動子15へ供給する駆動パルスの種類によって変えることができる。
ところで、上記の記録ヘッド1は、μm単位の極めて微細な構造であるので、振動子ユニット12や流路ユニット11等の各部品をいかに精度良く取り付けたとしても多少のばらつきが生じてしまう。このため、同じ形状の駆動信号(駆動パルス)を圧電振動子15に供給したとしても、ノズル開口25から吐出されるインク滴の量にばらつきが生じることがある。このような吐出量のばらつきを防止するため、記録ヘッド毎に個別に駆動電圧を設定する。この駆動電圧の設定は実際にインク滴を吐出させることにより行う。従来では、例えば、駆動電圧が互いに異なる少なくとも2種類の計測用駆動パルスを用いて規定回数(数万回〜数十万回)だけインク滴を吐出させる。そして、吐出されたインク滴の総重量(吐出量)を電子天秤を用いて取得し、駆動電圧を一方の軸に吐出量を他方の軸にそれぞれ設定すると共に測定結果をプロットして検量線を作成し、この検量線から設計値の吐出量に対応する駆動電圧を取得していた。
しかし、上記の電子天秤で正確な重量を測定するためには、液体噴射ヘッドから数万回〜数十万回の吐出を行う必要があるため、この従来の方法では、測定時間が長くなるという問題があった。また、電子天秤は、振動等の外乱の影響を受け易く、この外乱による測定誤差が生じる可能性があった。さらに、極く微小な液滴を吐出する場合、吐出された液滴が、電子天秤の受皿に満たされたオイルに到達できず、測定誤差が生じるという問題もあった。そこで、以下で説明する適正駆動電圧決定工程では、記録ヘッド1からインク滴を吐出しているときのインクの流量(液体流量)に基づいて駆動電圧を設定することで、上記の問題を解決している。以下、駆動電圧を決定する適正駆動電圧決定工程について説明する。
まず、図2に基づき、適正駆動電圧決定工程で使用する適正駆動電圧決定装置(本発明における液体噴射ヘッドの製造装置に相当)について説明する。
図2に例示するように、本実施形態における適正駆動電圧決定装置27は、各部の制御を行う制御装置28と、検査用のインクを貯留するインクパック30(本発明における液体供給源に相当)と、このインクパック30からのインクを記録ヘッド1側に供給するインク供給チューブ31(本発明における液体供給部材に相当)と、インク供給チューブ31の内部に形成されたインク供給路(液体供給路)を流れるインクの流量を検出する流量センサ32と、を備えて概略構成されている。そして、制御装置28は、記録ヘッド1及び流量センサ32との信号の入出力を行うインタフェース部(I/F)33と、駆動信号(計測用駆動パルス)を発生する駆動信号発生回路34と、駆動信号の適正電圧を決定するための各種データ等を格納する不揮発性記憶素子35(例えば、フラッシュメモリ)と、ROM,RAM,CPU等を備えると共に各部を制御する主制御部37とを有する。
上記の駆動信号発生回路34は、主制御部37による制御の下、例えば、信号データによって規定される波形形状の計測用駆動パルスを発生し、これをI/F部33を通じて記録ヘッド1に供給する。即ち、この駆動信号発生回路34と主制御部37は、本発明におけるヘッド駆動手段の一種として機能する。なお、計測用駆動パルスは、プリンタで設定される記録モードのドットサイズ毎に、駆動電圧が異なる2種類の計測用駆動パルス(第1計測用駆動パルスDP1,第2計測用駆動パルスDP2)がそれぞれ用意されており、対応する計測用駆動パルスDP1,DP2を用いて個々に駆動電圧が設定される。計測用駆動パルスDP1,DP2は、基準駆動パルスDPの形状に基づいて当該基準駆動パルスDPを電圧軸方向に拡縮したものであり、各パルスの要素の発生時間は計測用駆動パルスDP1,DP2で変わらない。基準駆動パルスDPは、同一タイプの全ての記録ヘッドの基準として選定された記録ヘッド(以下、基準ヘッドという)を用いて一定の環境条件(温度などの条件)下で駆動したときに設計値に相当する量のインク滴が吐出されるように波形形状や駆動電圧が定められた駆動パルスである。
図3は、本実施形態において使用する駆動パルスの一例を示しており、(a)は基準駆動パルスDPを、(b)は第1計測用駆動パルスDP1を、(c)は第2計測用駆動パルスDP2を、それぞれ示している。基準駆動パルスDPは、中間電位Vmから第1最高電位Vhまでインク滴を吐出させない程度の一定勾配で電位を上昇させる膨張要素P1と、最高電位Vhを所定時間保持する膨張ホールド要素P2と、最高電位Vhから最低電位VLまで急勾配で電位を下降させる吐出要素P3と、最低電位VLを所定時間保持する制振ホールド要素P4と、最低電位VLから中間電位Vmまで電位を上昇させる制振要素P5とから構成されている。第1計測用駆動パルスDP1は、基準駆動パルスDPの波形形状に基づき、基準駆動パルスDPの駆動電圧Vhよりも小さい駆動電圧Vh1に設定されている。また、第2計測用駆動パルスDP2は、基準駆動パルスDPの駆動電圧Vhよりも大きい駆動電圧Vh2に設定されている。
上記のインク供給チューブ31は、例えばシリコーンゴム等の可撓性材料により作製され、その内部空間は、インクが流れるインク供給路となっている。このインク供給チューブ31の一端側は4本に分岐しており、各分岐は、記録ヘッド1に設けられている4本のインク導入針4にそれぞれ接続される。また、インク供給チューブ31の他端側は、インクパック30と液密状態で接続される。
インクパック30は、可撓性を有する袋状の部材であり、測定に用いる液体状のインクを貯留する液体貯留源の一種である。このインクパック30は、複数の記録ヘッドに対する駆動電圧決定工程でその都度交換すること無く継続して使用できるように、プリンタで実際に使われる一般のインク貯留部材と比較して容量が大きく、より多くのインクが貯留されている。なお、可撓性を有する袋状の部材であるインクパック30ではなくカートリッジなどの液体状のインクを貯留する液体貯留源であればどのような態様のものでもよい。貯留されるインクとしては、例えば、実際に記録に使用するものと同じインクや、吐出特性をインクと揃えるために当該インクと粘度及び表面張力を揃えた測定専用の液体が用いられる。
上記流量センサ32は、インク供給チューブ31の途中に配設され、主制御部37とI/F部33を介して電気的に接続されており、インク供給チューブ内部のインク供給路を流れるインクの流量を検出し、流量に応じた検出信号を流路センサ値として主制御部37に送信するように構成されている。この流量センサ32としては、例えば0.3μl/分程度の精度を有するものが好適である。
主制御部37は制御手段として機能し、記録ヘッド1や流量センサ32等の動作を制御する。即ち、主制御部37は、駆動信号発生回路34と共にヘッド駆動手段として機能し、計測用駆動パルスを記録ヘッド1に供給することにより、記録ヘッド1の吐出動作を制御する。また、主制御部37は駆動電圧決定手段としても機能し、記録ヘッド1による吐出動作時の流量センサ32の検出信号(流量センサ値)に基づき、記録ヘッド1に対して使用するための駆動パルスの適正電圧を決定する。
次に、図4のフローチャートに基づき、適正駆動電圧決定工程について説明する。この工程に先立って、作業者は駆動電圧の設定対象となる記録ヘッド1を適正駆動電圧決定装置27にセットする。具体的には、記録ヘッド1を治具で固定し、記録ヘッド1の配線基板5と制御装置28とをFFC等の配線部材によって電気的に接続し、インクパック30と記録ヘッド1のインク導入針4とをインク供給チューブ31で液密状態に接続する。なお、以下の一連の工程は、温度による影響を防止するため、環境温度を一定(例えば、25℃)に保った状態で行われる。
記録ヘッド1を装置にセットしたならば、作業者は、例えば、制御装置28に設けられている作業開始用ボタン(図示せず)を操作して、制御装置28の動作を開始させる。この作業開始ボタンの操作により、まず、ステップS1においてインク充填工程が行われる。このインク充填工程では、装置にセットされた記録ヘッド1内の流路をインクで満たす。即ち、主制御部37は図示しないキャッピング機構を制御し、ノズル面をキャッピング機構によって封止した状態でキャップ内を負圧にする。これにより、記録ヘッド1内の空気がノズル開口25から吸い出され、これに伴ってインクパック30内のインクがインク供給チューブ31を通じて記録ヘッド1内に流入し、記録ヘッド1内の流路がインクで満たされる。所定時間に亘ってインクを吸引したならば、ノズル面をワイパー部材等によって払拭して清浄な状態にする。
上記インク充填工程が終了したならば、ステップS2の流量測定工程に移行する。この流量測定工程では、駆動電圧が互いに異なる2種類の計測用駆動パルス、即ち、上記の第1計測用駆動パルスDP1と第2計測用駆動パルスDP2を用いて吐出動作(液滴吐出動作)を行い、このときのインク供給チューブ31内(インク供給路)を流れるインクの流量を測定する。主制御部37は、まず、駆動信号発生回路34と記録ヘッド1の電気駆動系を制御し、第1計測用駆動パルスDP1を所定回数だけ繰り返し圧電振動子15に供給する。これにより、第1計測用駆動パルスDP1の供給回数に応じた数だけ各ノズル開口25からインク滴が吐出される(以下、このような吐出動作を、適宜、検査吐出動作という)。本実施形態においては、1回の検査吐出動作において、合計2万発のインク滴が記録ヘッド1から吐出されるように設定されている。そして、流路センサ32は、この検査吐出動作時にインク供給チューブ31のインク供給路を流れるインクの流量を検出し、流路センサ値として主制御部37に出力する。
図5は、流量センサ32から出力される流路センサ値の時間変化(吐出開始から吐出終了までの時間変化)を示す図である。同図において、横軸は時間を、縦軸は流量センサ値を、それぞれ示している。本実施形態における主制御部37は、例えば、検査吐出動作にける前半(図5においてFで示す範囲)の1万発と後半(図5においてLで示す範囲)の1万発のうち、後半の1万発を吐出している際の流量センサ値を取得する。即ち、前半の1万発は捨て打ちとしている。これにより、流量の初期変動が安定した状態における流量センサ値を取得することができるので、測定精度を高めることが可能となる。
第1計測用駆動パルスDP1を用いた検査吐出動作における流量センサ値を取得したならば、主制御部37は、この流量センサ値とノズル列を構成するノズル開口の総数とから、1ノズルあたりの値を算出して、これを第1流量とする。また、主制御部37は、同様な手順で第2計測用駆動パルスDP2を用いて検査吐出動作を行い、このときの流量センサ値から第2流量を取得した後、この流量測定工程を終了する。
流量測定工程が終了したならば、ステップS3に移行し、駆動電圧算出工程が行われる。この駆動電圧算出工程において主制御部37(演算手段)は、計測用駆動パルスの駆動電圧とその駆動電圧に対応するインク流量との相関関係から適正駆動電圧を算出する。例えば、主制御部37は、図6に示すように、第1計測用駆動パルスDP1の駆動電圧Vh1及び第1流量と、第2計測用駆動パルスDP2の駆動電圧Vh2及び第2吐出量と、からインク滴の重量を変数とする一次式(検量線)を導出し、この一次式からインク流量の目標値(基準流量FrB)に対応する駆動電圧Tvhを演算によって決定する。具体的には、以下の式(1)を用いて駆動電圧Tvhを算出する。
Tvh=(Vh2−Vh1)/(Fr2−Fr1)×(FrB−Fr2)+Vh
…(1)
なお、基準流量FrBは、目標とする液量(1滴あたりの液量の設計値)のインク滴が吐出されるように適正駆動電圧が予め定められた基準ヘッドを適正駆動電圧決定装置27にセットし、当該適正駆動電圧の駆動パルスを用いて基準ヘッドによる吐出動作を行っている際にインク供給チューブ31を流れるインクの流量(1ノズルあたりの流量)である。
駆動電圧算出工程において駆動電圧Tvhを算出したならば、本実施形態では、当該駆動電圧Tvhをそのまま適正駆動電圧として用いず、ステップS4の電圧補正関数設定工程において、主制御部37は、環境温度Teに応じて駆動電圧Tvhを補正するための電圧補正関数を定める。この電圧補正関数は、以下の式(2)で表される。
Svh=Tvh+Ct×(Te−Tb)…(2)
なお、上記式(2)におけるCtは、環境温度の変化に対する適正駆動電圧の変動の割合を示す温度係数であり、予め複数の異なる環境温度下で駆駆動電圧算出工程を行うことにより求められる。また、Tbは基準環境温度(例えば、25℃)であり、使用上望ましい環境温度である。このように、電圧補正関数は、環境温度Teを変数とする1次関数となる。そして、この電圧補正関数を用いることにより、プリンタを使用する環境温度Teに応じた適正駆動電圧Svhが得られる。
電圧補正関数設定工程が終了したならば、本実施形態においては、さらにステップS5のカラーID設定工程が行われる。このカラーID設定工程では、記録ヘッド1の各ノズルの吐出量のばらつきが測定される。この吐出量のばらつきは、ノズル列毎で検査吐出動作を行っているときのインク流量を測定することで把握することができる。即ち、このカラーID設定工程において、主制御部37は本発明における識別情報設定手段として機能し、上記の駆動電圧Tvh(又はSvh)に設定された駆動パルスを用いてノズル列毎に検査吐出動作を行い、このときのインク供給チューブ31を流れるインクの流量(流量センサ値)を流路センサ32によって検出し、各流量センサ値をそれぞれ対応するノズル列のカラーIDとする。
以上のようにして一連の工程が行われる。そして、上記の電圧補正関数とカラーIDは、記録ヘッド1に対して固有の識別情報として付与される。例えば、主制御部37は、電圧補正関数とカラーIDを、縦と横の2方向に情報を持たせることが可能な2次元コードに変換する。そして、この2次元コードを印刷したラベル(識別ラベル)を記録ヘッド1に貼付することで、記録ヘッド1をプリンタに組み付ける際に、識別ラベルに記録された電圧補正関数とカラーIDを示す情報が読み取られて、プリンタにその情報が記憶される。これにより、このプリンタにおいて吐出動作を行う際に、電圧補正関数に基づき、環境温度Teに応じて駆動パルスの駆動電圧を補正することが可能となる。その結果、環境温度の変動に起因する吐出特性の低下を防止することができる。また、プリンタでは、カラーIDに基づいて各ノズル列の吐出量のばらつきを考慮した吐出制御を行うことができる。具体的には、カラーIDに基づいてノズル列毎に吐出回数を調整することにより、記録画像の濃度や色相を設計値に揃えることができる。
以上のように、本発明に係る適正駆動電圧決定装置27では、記録ヘッド1による吐出動作を行っている際にインク供給チューブ31のインク供給路を流れるインクの流量(液体流量)に基づいて駆動電圧を設定するので、電子天秤を用いて計測した液滴の吐出量に基づいて駆動電圧を設定する従来の構成と比較して、迅速且つ高精度に駆動パルスの適正駆動電圧を設定することが可能となる。即ち、吐出動作を行っている最中のインク流量を取得すれば良いので、従来よりも少ない吐出回数で足り、その分測定時間を短縮することができる。また、吐出されたインク滴のミスト化の影響や外乱の影響等を受けることなく測定することが可能であるため、駆動パルスの適正駆動電圧をより高い精度で設定することが可能となる。
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、駆動電圧が異なる2種類の計測用駆動パルスを用いてインク滴の吐出量を測定したが、駆動電圧が異なる3種類以上の計測用駆動パルスを用いてもよい。
また、圧力発生手段に関し、上記実施形態では圧電振動子15を例示したが、これに限定されるものではない。圧力発生手段は、圧力室24内の液体に圧力変動を生じさせ得る素子であればよく、例えば、圧力室24内のインクを突沸させる発熱素子等であってもよい。
また、以上では、液体噴射ヘッドとして、記録ヘッド1を例に挙げて説明したが、本発明は他の液体噴射ヘッドの駆動信号の電圧を設定する場合にも適用することができる。例えば、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(Electro Luminescence)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噴射ヘッド、バイオチップ(生物化学素子)の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明は好適である。
記録ヘッドの構造を説明する断面図である。 適正駆動電圧決定装置の構成を説明するブロック図である。 (a)は基準駆動パルスを、(b)は第1計測用駆動パルスを、(c)は第2計測用駆動パルスをそれぞれ示す図である。 適正駆動電圧決定工程を説明するフローチャートである。 流量センサ値の時間変化を示す図である。 インク流量と駆動電圧との相関関係を説明する図である。
符号の説明
1…記録ヘッド,15…圧電振動子,24…圧力室,25…ノズル開口,27…適正駆動電圧決定装置,28…制御装置,30…インクパック,31…インク供給チューブ,32…流量センサ,34…駆動信号発生回路,35…不揮発性記憶素子,37…主制御部

Claims (4)

  1. 圧力発生手段を有する液体噴射ヘッドの圧力室側に液体供給源からの液体を供給するための流体供給路が内部に形成された液体供給部材と、
    前記液体供給部材の途中に配設され、当該液体供給部材の流体供給路を流れる液体の流量を検出する流量センサと、
    駆動電圧が異なる複数の測定用駆動パルスを発生し、当該測定用駆動パルスを液体噴射ヘッドの圧力発生手段に供給することでノズル開口から液滴を吐出させるヘッド駆動手段と、
    前記液体噴射ヘッドに使用する駆動パルスの適正駆動電圧を決定する駆動電圧決定手段と、を備え、
    前記ヘッド駆動手段は、測定用駆動パルスを圧力発生手段へ連続的に供給することでノズル開口から複数の液滴を吐出させる液滴吐出動作を、測定用駆動パルス毎に行い、
    前記流量センサは、液滴吐出動作時に液体供給路を流れる液体の流量を検出し、
    前記駆動電圧決定手段は、流量センサによって検出された流量と測定用駆動パルスの駆動電圧との相関から演算によって駆動パルスの適正駆動電圧を決定することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造装置。
  2. 前記液体噴射ヘッドは、ノズル開口を列設して所定のノズル数からなるノズル群を複数有し、
    液体噴射ヘッドに固有の識別情報を設定する識別情報設定手段を備え、
    前記ヘッド駆動手段は、前記駆動電圧決定手段によって決定された適正駆動電圧に設定された駆動パルスを用いて液滴吐出動作をノズル群毎に行い、
    前記流量センサは、ノズル群毎の液滴吐出動作における前記液体供給路の液体流量をそれぞれ検出し、
    前記識別情報設定手段は、前記流量センサによって検出された液体流量を各ノズル列群の識別情報とすることを特徴とする請求項1に記載の液体噴射ヘッドの製造装置。
  3. 測定用駆動パルスを液体噴射ヘッドの圧力発生手段へ連続的に供給することで複数の液滴をノズル開口から吐出させる液滴吐出動作を、駆動電圧が異なる2種類以上の測定用駆動パルス毎に行い、
    前記液滴吐出動作において、液体供給源からの液体を液体噴射ヘッドの圧力室側に供給するための液体供給部材の液体供給路を流れる液体の流量を流量センサによって検出し、
    前記流量センサによって検出された流量と測定用駆動パルスの駆動電圧との相関から演算によって液体噴射ヘッドに使用する駆動パルスの適正駆動電圧を決定することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
  4. 前記液体噴射ヘッドは、ノズル開口を列設して所定のノズル数からなるノズル群を複数有し、
    前記適正駆動電圧に設定された駆動パルスを用いて液滴吐出動作をノズル群毎に行い、
    ノズル群毎の液滴吐出動作における前記液体供給路の液体流量をそれぞれ流量センサによって検出し、
    前記流量センサによって検出された液体流量を各ノズル列群の識別情報とすることを特徴とする請求項3に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
JP2006080115A 2006-03-23 2006-03-23 液体噴射ヘッドの製造方法 Expired - Fee Related JP4857842B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006080115A JP4857842B2 (ja) 2006-03-23 2006-03-23 液体噴射ヘッドの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006080115A JP4857842B2 (ja) 2006-03-23 2006-03-23 液体噴射ヘッドの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007253433A true JP2007253433A (ja) 2007-10-04
JP4857842B2 JP4857842B2 (ja) 2012-01-18

Family

ID=38628153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006080115A Expired - Fee Related JP4857842B2 (ja) 2006-03-23 2006-03-23 液体噴射ヘッドの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4857842B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7914116B2 (en) 2007-11-05 2011-03-29 Seiko Epson Corporation Droplet discharge head, manufacturing method thereof, and droplet discharge apparatus
KR101615626B1 (ko) 2014-10-13 2016-04-26 주식회사 선익시스템 잉크 유량 제어장치 및 이를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06317452A (ja) * 1993-05-10 1994-11-15 Seiko Epson Corp 揮発性溶剤の重量測定装置
JPH09183232A (ja) * 1995-12-28 1997-07-15 Canon Inc インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置
JPH09201980A (ja) * 1996-01-26 1997-08-05 Hitachi Ltd 流量測定機構およびこれを用いた印字装置
JP2000334938A (ja) * 2000-01-01 2000-12-05 Canon Inc 記録装置、記憶手段付き記録ヘッドおよび該記憶手段付き記録ヘッドヘのデータの書込み方法
JP2002225287A (ja) * 2001-01-30 2002-08-14 Brother Ind Ltd インク噴射装置の駆動波形の選択方法
JP2003011369A (ja) * 2001-07-05 2003-01-15 Seiko Epson Corp インクジェット式記録装置、及び、その駆動方法
JP2004191308A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Seiko Epson Corp 重量測定装置及び重量測定方法、並びに塗布装置
JP2004209429A (ja) * 2003-01-07 2004-07-29 Seiko Epson Corp 液滴吐出システム、液滴吐出ヘッドの吐出量測定方法、液滴吐出ヘッドの吐出量適正化方法、電気光学装置、電気光学装置の製造方法および電子機器
JP2004345213A (ja) * 2003-05-22 2004-12-09 Toshiba Tec Corp インクジェットプリンタヘッドにおける適正駆動電圧値設定方法及びインクジェットプリンタヘッド

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06317452A (ja) * 1993-05-10 1994-11-15 Seiko Epson Corp 揮発性溶剤の重量測定装置
JPH09183232A (ja) * 1995-12-28 1997-07-15 Canon Inc インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置
JPH09201980A (ja) * 1996-01-26 1997-08-05 Hitachi Ltd 流量測定機構およびこれを用いた印字装置
JP2000334938A (ja) * 2000-01-01 2000-12-05 Canon Inc 記録装置、記憶手段付き記録ヘッドおよび該記憶手段付き記録ヘッドヘのデータの書込み方法
JP2002225287A (ja) * 2001-01-30 2002-08-14 Brother Ind Ltd インク噴射装置の駆動波形の選択方法
JP2003011369A (ja) * 2001-07-05 2003-01-15 Seiko Epson Corp インクジェット式記録装置、及び、その駆動方法
JP2004191308A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Seiko Epson Corp 重量測定装置及び重量測定方法、並びに塗布装置
JP2004209429A (ja) * 2003-01-07 2004-07-29 Seiko Epson Corp 液滴吐出システム、液滴吐出ヘッドの吐出量測定方法、液滴吐出ヘッドの吐出量適正化方法、電気光学装置、電気光学装置の製造方法および電子機器
JP2004345213A (ja) * 2003-05-22 2004-12-09 Toshiba Tec Corp インクジェットプリンタヘッドにおける適正駆動電圧値設定方法及びインクジェットプリンタヘッド

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7914116B2 (en) 2007-11-05 2011-03-29 Seiko Epson Corporation Droplet discharge head, manufacturing method thereof, and droplet discharge apparatus
KR101615626B1 (ko) 2014-10-13 2016-04-26 주식회사 선익시스템 잉크 유량 제어장치 및 이를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP4857842B2 (ja) 2012-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120249638A1 (en) Liquid ejecting apparatus and control method thereof
US8657415B2 (en) Liquid ejecting apparatus and control method thereof
US6811241B2 (en) Liquid jetting head, liquid jetting apparatus incorporating the same, method and apparatus for measuring natural vibration period of the same
JP2012158140A (ja) 液体噴射装置、および、その製造方法
JP2009066948A (ja) 液体噴射装置
US9327536B2 (en) Liquid ejection device, inspection method, and program
US8382256B2 (en) Method, head and apparatus for ejecting viscous liquids
JP4857842B2 (ja) 液体噴射ヘッドの製造方法
US20180126738A1 (en) Liquid ejecting apparatus
JP2010131979A (ja) 液体噴射装置、及び、液体噴射装置の制御方法
JP2010023257A (ja) 液体噴射ヘッド
JP2007210234A (ja) 適正駆動電圧決定装置、及び、適正駆動電圧決定方法
JP5055738B2 (ja) 液体噴射装置、及び、その制御方法
JP2020001199A (ja) 液体噴射装置の制御方法、及び、液体噴射装置
JP2019142106A (ja) 液体噴射装置の駆動方法、及び、液体噴射装置
JP2015061744A (ja) 液滴吐出状態検査方法及び液滴吐出装置
JP2003011369A (ja) インクジェット式記録装置、及び、その駆動方法
JP2011235594A (ja) 液体噴射装置のパルス設定方法
JP2010076361A (ja) 液体吐出ヘッド用検査装置
JP2013159036A (ja) 液体噴射ヘッドの製造方法
JP5040122B2 (ja) 固有振動周期測定装置、及び、固有振動周期測定方法
JP2009160827A (ja) 微振動パルス設定方法、及び、液体吐出装置
JP2007278701A (ja) 液体重量測定装置用液体収容容器、及び、これを備えた液体重量測定装置
US11827028B2 (en) Liquid discharging apparatus and liquid filling method
JP2010036517A (ja) 液体噴射装置のクリーニング方法、及び液体噴射装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090226

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110418

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110426

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110613

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111004

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111017

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141111

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees