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

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。

Images