JP2008200977A - 画像形成装置及びヘッド製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各ノズルを逐次分極補正すると、補正対象のノズル数が多いライン型ヘッドの場合、補正完了までに長時間を要し、分極補正環境条件を一定に保持することが困難になり、分極補正の精度が低下し、滴吐出特性がばらつき、高品位画像の高速記録ができない。
【解決手段】分極補正の工程を、補正対象の全てのノズルの圧電素子について並行して処理する並列進行型分極補正手段を備え、補正対象の全ノズルについて各ノズル用の分極度候補電圧条件で分極する分極電圧印加処理を行った後、この分極電圧印加処理で分極電圧が印加された補正対象の全ノズルについて補正状態を評価する補正状態評価処理を行い、これらの処理を繰り返して分極補正を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は画像形成装置及びヘッド製造装置に関し、特に圧電素子を含む液体吐出ヘッドを備える画像形成装置及び同液体吐出ヘッドを製造するヘッド製造装置に関する。

一般に、印刷装置、複写装置、画像送受信装置、これらの機能を複合した複合装置などの画像形成装置としては、例えば、液体である記録液（以下「インク」と称する。）の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを備え、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、インクを用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうものがある。

なお、本発明において、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出する装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することをも意味する（広い意味：液滴を吐出させる装置という意味での液体吐出装置と同義である。）。

液体吐出ヘッドとしては、液滴を吐出させるノズルが連通する液室内のインクを加圧する圧力を発生するための圧力発生手段として圧電素子を備え、液室の一面を形成する弾性変形可能な部材（ダイヤフラム）を変形させ、液室内容積／圧力を変化させて液滴を吐出させるいわゆる圧電アクチュエータを用いた圧電型ヘッドが知られている。

このような液体吐出ヘッドを用いる画像形成装置として、複数のノズルを用紙の幅方向に、用紙幅相当分並べて配置したライン型ヘッドを備え、ヘッドのノズル並び方向と直交する方向に媒体を送りながらワンパスで高速で画像を記録するライン型画像形成装置が知られている。

このライン型画像形成装置において、高品位の画像を高速に高信頼で記録するためには、ライン型ヘッドの各ノズル間での滴吐出特性の均一性が重要であり、滴吐出速度や滴体積のばらつきが少ないヘッドが要求される。

ところが、ハイエンドのライン走査型インクジェットプリンタなどの画像形成装置では、装置の稼働率が高く、罫線の入った帳票等の印刷が多いことなどから、各ノズルでのインク滴吐出頻度にばらつきが起こることが多い。吐出頻度の高いノズルに対応する圧電素子は吐出駆動信号電圧が印加される頻度が高いことから、吐出頻度の低いノズルに対応する圧電素子に比べて特性変化が進みやすいことが知られている。また、圧電素子の環境温度変化によって圧電素子の特性が変化していくことも知られている。このような原因で、記録ヘッドの各ノズル間での滴吐出特性のばらつきが、時間経過とともに大きくなり、記録の画質が劣化することがある。

そこで、従来、例えば、特許文献１などには、圧電素子を再分極することで圧電素子の特性を回復させようとする再分極装置を搭載した記録装置が記載されている。しかしながら、単に全ノズルを一定の分極電圧を印加して再分極するだけでは、滴吐出特性のばらつきを十分に回復できないことがある。

一方、特許文献２などには、記録ヘッドの各ノズルの圧電素子の分極度を適正に調整することで、ノズル間の滴吐出速度や滴体積のばらつきを小さくするように高精度で補正する、圧電素子分極補正による方法が記載されている。ただし、特許文献２は、ヘッド製造装置への適用を開示するもので、補正対象ノズルの内、１ノズルに付いて複数工程からなる分極補正を完了させ、次のノズルの分極補正を行うもので、各ノズルを逐次分極補正する方式である。

特開平１０−１９３６０１号公報 特開２００１−２７７５２５号公報

上述した特許文献１、２に記載の技術を組み合わせることで分極補正装置を搭載したライン型画像形成装置を構成することができるものの、上記従来技術の組み合わせによる、各ノズルを逐次分極補正する方式の分極補正装置を搭載するだけでは、次のような問題がある。

つまり、ライン型ヘッドは長尺でノズル数が多いため、多数のノズルを補正する必要が生じ、ヘッド全体について分極補正を完了するまでには長時間かかることになる。ところが、この長時間の補正中において、記録ヘッドやインクの温度を一定に保つことが困難であるなど、全ノズルについての再分極環境条件を一定に保つことが難しく、また、補正状態の計測条件も変動してしまうことがあり、分極補正を高精度に行うことが困難である。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、短時間で全ノズルについての圧電素子の分極補正を高精度に行うことができる画像形成装置及びヘッド製造装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、液滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応して液滴を吐出させる圧力を発生させる複数の圧電素子とを含む液体吐出ヘッドを備える画像形成装置において、補正対象とする全ノズルに対応する各圧電素子の分極度を補正する分極補正処理を、各圧電素子に対して並行処理する並列進行型分極補正手段を備えている構成としたものである。

ここで、並列進行型分極補正手段は、補正対象の全ノズルに対応する圧電素子に対して各ノズル用の分極度候補電圧条件で分極する分極電圧を印加する処理を行った後、この処理によって分極電圧が印加された補正対象の全ノズルについての補正状態を評価する補正状態評価処理を行う構成とすることが好ましい。

本発明に係るヘッド製造装置は、液滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応して液滴を吐出させる圧力を発生させる複数の圧電素子とを含む液体吐出ヘッドを製造するヘッド製造装置において、補正対象とする全ノズルに対応する各圧電素子の分極度を補正する分極補正処理を、各圧電素子に対して並行処理する並列進行型分極補正手段を備えている構成としたものである。

ここで、並列進行型分極補正手段は、補正対象の全ノズルに対応する各圧電素子に対して各ノズル用の分極度候補電圧条件で分極する分極電圧を印加する処理を行った後、この処理によって分極電圧が印加された補正対象の全ノズルについての補正状態を評価する補正状態評価処理を行う構成とすることが好ましい。

本発明に係る画像形成装置によれば、補正対象とする全ノズルに対応する各圧電素子の分極度を補正する分極補正処理を、各圧電素子に対して並行処理する並列進行型分極補正手段を備えているので、補正対象の全ノズルについて並行して補正することができ、長尺の多数ノズル集積の記録ヘッドに対しても、各ノズル間での分極補正環境条件を揃えることができ、高い補正精度を確保することができる。これによって、高品位な画像を高速に高信頼で記録可能なライン型画像形成装置を構成することができるようになる。

本発明に係る画像形成装置によれば、補正対象とする全ノズルに対応する各圧電素子の分極度を補正する分極補正処理を、各圧電素子に対して並行処理する並列進行型分極補正手段を備えているので、補正対象の全ノズルについて並行して補正することができ、長尺の多数ノズル集積の記録ヘッドに対しても、各ノズル間での分極補正環境条件を揃えることができ、ノズル間での吐出特性のばらつきが少ない液体吐出ヘッドを製造することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る画像形成装置の一例について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の要部説明図、図２は図１の具体的説明に供する説明図である。
この画像形成装置は、用紙１に対して液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成したライン型記録ヘッド１０と、用紙１をライン型記録ヘッド１０のノズル並び方向と直交する方向（用紙送り方向Ａ）に搬送する用紙送り装置２０と、ライン型記録ヘッド１０を記録データに応じて駆動する信号を生成出力する記録信号源（記録信号発生手段）３０と、ライン型記録ヘッド１０の分極補正を行う分極補正信号を生成出力する分極補正信号源（分極補正信号発生手段）４０と、この画像形成装置全体の制御を司る処理制御装置（手段）５０と、ライン型記録ヘッド１０の滴吐出特性を測定する滴吐出特性測定センサ７０などを備える。なお、用紙１とライン型記録ヘッド１０とは、図１に示すように用紙１とヘッド１０のノズル面（ノズルが形成された面）とが対向する関係にあるが、図２ではこれを展開した状態で示している。

ライン型記録ヘッド１０は、用紙１の幅方向に、用紙幅相当分の長さ（幅）で、複数のノズルを所定の密度で並べて配置したものであり、用紙１の搬送面にノズル１０４が対向するように配置されている。なお、図２では図面を簡略化するために９個のノズル１０４が配置されている例で図示している。実際の画像形成装置では、例えば９インチ幅の用紙１に３００ｄｐｉの記録密度で記録するためのライン型記録ヘッド１０では、通常２７００個のノズルが配置されている。そして、用紙１は、用紙送り機構２０により、用紙長手方向（矢示Ａ方向）に高速搬送され、これにより、ライン型記録ヘッド１０が用紙１に対して走査するようになっている。なお、用紙１はシート紙であっても連続紙（ロール紙）であってもよい。

このライン型記録ヘッド１０の一例について図３をも参照して説明する。なお、図３は同ヘッド１０を構成する液体吐出ヘッドの要部断面斜視説明図である。
ライン型記録ヘッド１０は、流路ユニット１０１と、この流路ユニット１０１を保持するヘッドハウジング１０２（図２参照）と、圧電アクチュエータである圧電素子ユニット１０３とで構成される。

流路ユニット１０１は、図３に示すように、オリフィス板（ノズル板）１１１、流路形成板１１２及びダイヤフラム形成板１１３を積層して構成されている。オリフィス板１１１にはｎ個のノズル（ノズル開口）１０４が所定のピッチで並べて形成されている。流路形成板１１２は、ノズル１０４が連通する加圧室１０６、加圧室１０６にインクを導く流入口１０７、各加圧室１０６に流入口１０７を介してインクを供給する共通液室１０８を形成する凹部及び貫通穴が形成されている。ダイヤフラム形成板１１３は加圧室１０６の一面を形成する変形可能なダイヤフラム部１２０を有している。

圧電素子ユニット１０３は、棒状の積層型圧電素子（「棒状圧電素子」という。）１３０を櫛歯状に接着剤などで圧電素子支持基板１３３に固着して構成されている。そして、ダイヤフラム部１２０の加圧室１０６と反対面に、圧電素子ユニット１０３の棒状圧電素子１３０の一端が取りつけられている。ここでは、棒状圧電素子１３０の先端部がダイヤフラム部１２０に突き当てられ、接着剤層を介してダイヤフラム部１２０に固定されている。また、圧電素子支持基板１３３の圧電素子配列方向の両側には柱状の圧電素子支持基板固定部１３４が設けられ、その底面が流路ユニット１０１に接着剤等で固定される。

一方、流路ユニット１０１は、前記接着固定部の近傍でヘッドハウジング１０２に接着固定され、これにより圧電素子支持基板固定部１３４の底面がヘッドハウジング１０２に対して固定されていることになる。

なお、棒状圧電素子１３０は、図３に示すように積層構造であり、複数の層状圧電素子１３１が層状電極１３２を介して積層されている。そして、この層状電極１３２は、１つおきに棒状圧電素子１３０の側面に形成された共通電極１３５と個別電極１３６に電気的に接続される。これらの共通電極１３５と個別電極１３６は、圧電素子支持基板１３３の表面に形成された共通電極１３５Ａと個別電極１３６Ａに接続され、更にフレキシブルケーブル１６０のフレキシブルケーブル端子１６１にそれぞれ接続される。

ここで、棒状圧電素子１３０の各層状圧電素子１３１は残留分極１５０を有している。この残留分極１５０は共通電極１３５と個別電極１３６間に分極電圧が印加されて形成される。この残留分極１５０の大きさは、分極電圧大きさや分極時の温度条件等の分極条件を変化させ、圧電素子の分極度を変えることで調整可能である。本実施形態では、簡単に行える方法として、分極時の温度を、常温の室温に保っておき、分極電圧を変えて分極度を調整する方法をとっている。

図１及び図２に戻って、このように構成されたライン型記録ヘッド１０は、フレキシブルケーブル１６０によって個別電極１３６がスイッチング素子アレイ６０を介して接地され、また、共通電極１３５が信号切り換え回路８０を介して記録信号源３０又は分極補正信号源４０に接続される。

ライン型記録ヘッド１０のノズル１０４の前方には、各ノズル１０４から吐出されるインク滴１００の吐出速度や体積を測定する滴吐出特性測定センサ７０が設置されている。この滴吐出特性測定センサ７０は、各ノズル１０４に１画素以上のＣＣＤセンサ素子を対応させたＣＣＤセンサアレイ等で構成される。このＣＣＤセンサアレイの受光部にインク滴画像を結像させ、センサの出力信号の時間測定や振幅測定、あるいはセンス画素数の測定等の公知技術によって滴吐出速度や滴体積を測定する。

なお、滴吐出特性測定センサ７０としては、レーザ光と受光素子を対向させ、この間を通過するインク滴１００を受光素子で読み取るタイプのセンサを用いることもできる。また、ライン型記録ヘッド１０の一部のノズル１０４からの吐出滴しか同時に読み取り測定ができない場合には、全ノズル測定のためノズル列（ノズル１０４が並んだもの）に沿って読み取り装置を走査し順次測定することもできる。

記録信号源３０は、出力する画像に応じた記録データ信号を作成する記録データ信号作成回路３０１と、記録データ信号に基づいてライン型記録ヘッド１０の各圧電素子１３０を駆動する駆動データ信号を作成する駆動データ信号作成回路３０２と、ライン型記録ヘッド１０の各ノズル１０４に対応する各圧電素子１３０の内の液滴を吐出させるために駆動する圧電素子１３０を選択する吐出ノズル選択信号作成回路３０３と、圧電素子１３０を駆動する駆動パルスを発生する駆動パルス発生回路３０４などを備えている。

分極補正信号源４０は、補正対象の各ノズル用のデータメモリ４０１として、分極候補電圧を格納する分極電圧メモリ４０１Ａと、滴吐出速度を格納する吐出速度メモリ４０１Ｂと、分極状態の評価結果を格納する分極状態メモリ４０１Ｃとを備えている。また、分極候補電圧を算出する分極候補電圧計算部４０２と、分極電圧（分極パルス）を印加する圧電素子１３０を選択する選択信号を作成する分極ノズル選択信号作成回路４０３と、圧電素子１３０の分極を行う分極パルスを発生する分極パルス発生回路４０４を備えている。

処理制御装置５０は、この画像形成装置全体の制御を司り、記録信号源３０の制御を行って画像形成を制御する記録制御部５０１とともに、本発明に係る並列進行型分極補正工程の制御を行う並列進行型分極補正工程制御部５０２と、分極補正信号源４０の制御及び分極補正における補正状態の評価を行う評価制御部５０３を備えている。本実施形態において、並列進行型分極補正手段は、分極信号源４０、並列進行型分極補正工程制御部５０２及び評価制御部５０３によって構成されている。

そして、記録信号源３０の吐出ノズル選択信号作成回路３０３で作成された選択信号と分極補正信号源４０の分極ノズル選択信号作成回路４０３で作成された選択信号は、ノズル切り換え回路９０を介してスイッチング素子アレイ６０に与えられ、スイッチング素子アレイ６０を構成する各スイッチング素子６０ｓが選択信号に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。一方、記録信号源３０の駆動パルス発生回路３０４で発生される駆動パルスと分極補正信号源４０の分極パルス発生回路４０４で発生される分極パルスは信号切り換え回路８０を介してライン型記録ヘッド１０の共通電極１３５に与えられる。

なお、この処理装置における記録信号源３０、分極補正信号源４０、処理制御装置５０は、ハード的に必ずしも独立している必要はなく、同一のコンピュータシステムのＣＰＵやメモリ等のリソースを共有して構成することができる。

次に、このように構成した画像形成装置における記録動作について説明する。
先ず、図示しない上位装置（ホスト装置、例えば、パーソナルコンピュータなどの情報処理）からの記録信号入力データ（画像データ）が記録信号源３０に入力され、この入力に応じて、記録データ信号作成回路３０１で記録データ信号が作成され、この記録データ信号を受けて駆動データ信号作成回路３０２で駆動データ信号が作成される。この駆動データ信号を受けて吐出ノズル選択信号作成回路３０３で選択信号が作成され、この選択信号を受けたノズル切り換え回路９０はスイッチング素子アレイ６０の各スイッチング素子６０ｓをＯＮ／ＯＦ制御し、所要のスイッチング素子６０ｓが接地される。

一方、ライン型記録ヘッド１０の各圧電素子１３０の共通電極１３５には駆動パルス発生回路３０４に接続されているので、ＯＮ状態のスイッチング素子６０ｓに繋がれた圧電素子１３０には駆動パルスが印加されて駆動される。駆動された圧電素子１３０はダイヤフラム部１２０を介して加圧室１０６の体積を変形させ、これにより対応するノズル１０４からインク滴１００が吐出される。そして、吐出したインク滴１００は矢示Ａ方向に移動する用紙１に着弾し記録ドット２００を形成する。このような記録動作により記録用紙１上に記録ドットの集合からなる記録が形成される。

次に、この画像形成装置における分極補正動作の概要について後述する図６をも参照して説明する。
圧電素子分極時には、分極補正信号源４０が駆動され、分極補正信号源４０の分極ノズル選択信号作成回路４０３からの選択信号が、ノズル切り換え回路８０を介してスイッチング素子アレイ６０に与えられ、分極対象（補正対象）となるノズル１０４に対応する各圧電素子１３０の個別電極１３６に繋がれたスイッチング素子６０ｓがＯＮ状態になり接地される。一方、圧電素子１３０の共通電極１３５は分極パルス発生回路４０４に接続されているので、ＯＮ状態のスイッチング素子６０ｓに繋がれた圧電素子１３０には圧電素子分極パルスが印加される。これにより、当該分極パルスが与えられた圧電素子１３０が分極される。なお、図２の各圧電素子１３０の横に付した「７１」、「８２」、「７１」、「６１」…「６５」、「８３」の数字は本発明の分極補正完了後の分極度レベル値の一例を示している。

この場合、例えば図２の説明図において、各ノズル１０４の下方に伸びる点線は液滴１００の飛翔軌跡である。この点線の矢印先端に位置する丸印の液滴１００の位置は、圧電素子１３０に駆動信号が印加され、ノズル１０４から液滴１００が吐出されてから、一定時間後の飛翔位置を示している。白丸が分極補正前の飛翔位置であり、黒丸が分極補正後の飛翔位置である。黒丸のみの記載は分極補正実施前後の飛翔位置が同じであることを示している。また、白丸印を横方向に繋ぐ点線は、分極補正前における飛翔位置のばらつきの状態を分かり易くする参照用の線であり、実線は本発明実施後の同様の参照用の線である。

ここで、図６には、横軸にノズル番号（ノズル１０４の番号、以下、図２で左から第１ノズル、第２ノズル…第９ノズルと表記し、図２では丸付き数字で示している。）をとり、縦軸に滴吐出速度をとって、各ノズルの圧電素子駆動電圧が２６Ｖである場合の、分極補正前のノズル間での滴吐出速度のばらつき特性例を示したものである。ノズル番号は図２の記録ヘッド１０のノズル１０４に対応している。図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のグラフ中に記載の、各ノズルの速度データプロットを横方向に繋ぐ点線は、分極補正前におけるノズル間吐出ばらつきの状態を分かり易く示す参照用の線である。また、この点線に対応する実線は、分極補正後の同様の参照用の線である。

この図６の（ａ）から分かるように、分極補正前の記録ヘッド１０のノズル間での滴吐出速度は、７ｍ／ｓ近辺を中心にばらついている。この速度ばらつきは、用紙１への着弾位置をばらつかせ、記録品質を劣化させることになる。第１ノズル及び第３ノズルは約７ｍ／ｓであり、ほぼ同じ値になっている。したがって、図２での滴吐出方向での飛翔位置も近い。しかし、第４ノズル、第５ノズル、第８ノズルの吐出速度は７ｍ／ｓを超えており速い。そのため、これらの第４ノズル、第５ノズル、第８ノズルによる滴飛翔位置は、第１ノズル、第３ノズルによる滴の飛翔位置より用紙１に近い位置になる。逆に、第２、第６、第７、第９ノズルの滴吐出速度は７ｍ／ｓより遅い。そのため、これら第２、第６、第７、第９ノズルによる滴の飛翔位置は第ノズル、第３ノズルの飛翔位置よりノズル１０４に近い位置になる。

画像形成装置では、用紙１を記録ヘッド１０に対して移動させながら滴を着弾させて記録するので用紙１上の滴着弾位置は、図２の滴飛翔位置のばらつきに対応してばらつき、記録画像品位を劣化させる。したがって、記録装置の記録品質を確保するためには、ノズル間における滴吐出速度のばらつきをできるだけ小さくすることが必要である。

そこで、圧電素子１３０の分極度を調整することで、前記の滴吐出速度のばらつきを補正することができることから、本実施形態では、以下に説明するように、各圧電素子に所定の再分極電圧（分極パルス）を適正に印加して、精度良く分極補正を行い、前記例の第１ないし第９ノズルの全てのノズルの滴吐出速度を、図６に（ｃ）で示すように、７．０±０．２ｍ／ｓ程度のばらつき以内に揃えるようにしている。

図４は本発明による並列進行型分極補正動作の詳細を説明するフロー図であり、上述した図６のほか図７の滴吐出速度特性グラフも参照しながら説明する。
ここでの分極補正動作は、前処理工程、分極補正電圧印加工程、分極補正状態評価工程の３つの工程で行われる。このような一連の工程は、処理制御装置５０が分極信号源３０や記録信号源４０等の各部を制御することで実行される。以下では、図１のライン型記録ヘッド１０を構成する第１ないし第９の全ノズルが補正対象ノズルであり、これらノズルのノズル間滴速度ばらつき特性が補正前に図６に（ａ）で示す場合を例にして説明する。

先ず、前処理工程では、全ノズルに対応する各圧電素子１３０について、一旦分極を消極する。その後、この補正で、圧電素子１３０に最大の分極度を与えるための分極電圧（最大分極度目安電圧）、例えば分極パルス発生回路４０４で発生する９０Ｖの分極パルスで各ノズルの圧電素子１３０を分極する。

そして、この最大分極度状態で、全ノズルの各圧電素子１３０を吐出駆動し、最も吐出速度が遅いノズルで滴吐出速度ｖｊ＝７ｍ／ｓになるように吐出駆動電圧Ｖｅを設定した後、次に述べる調整に備えて、全てのノズルの圧電素子１３０の分極を一旦消極する（これを図では「全ノズル消極」と表記する。）。

例えば、図６に示す例では、９０Ｖの分極パルスを与え、この最大分極状態で第１ないし第９ノズルの各圧電素子１３０を駆動したとき、第６ノズルからの吐出滴の滴吐出速度Ｖｊが最も遅くなる。そこで、第６ノズルからの吐出滴の滴吐出速度Ｖｊが目標速度７ｍ／ｓになるような吐出駆動電圧Ｖｅ＝Ｖｅ７、例えば２８Ｖを基準吐出駆動電圧として設定する。このときの第１ないし第９ノズル間の滴吐出速度ばらつき特性は、図６に（ｂ）で示すようになる。これにより、第６ノズル以外の他のノズルの圧電素子１３０を９０Ｖ以下の適値電圧で再分極することで、分極度を第６ノズルより低い適値に設定でき、滴吐出速度特性を減速できるので、全てのノズルの滴吐出速度を目標速度の７±０．２ｍ／ｓに調整できることになる。

そこで、本発明に係る補正対象全ノズルについて分極補正電圧を印加する分極補正電圧印加処理（工程）を行った後、補正対象全ノズルについて補正状態を評価する補正状態評価処理（工程）を行い、その後すべてのノズルについて補正が完了しなければ、次行程（未完のノズルについて分極補正を行う処理）に移行するための処理を行って、分極補正電圧印加処理及び補正状態評価処理を繰り返し、すべてのノズルについて補正が完了したときにこの処理を終了する。

この分極補正電圧印加処理（工程）及び補正状態評価処理（工程）並びに次行程移行処理について図５を参照して説明する。
まず、分極補正電圧印加処理（工程）では、分極処理工程ｍを、ｍ＝１として第１処理工程とし、補正対象となる全ノズルに対応する圧電素子１３０についての分極候補電圧Ｖｐ（１、ｎ）を所定の電圧（ここでは、５０Ｖとする例で説明する。）に設定し、設定した分極候補電圧を各ノズル用分極電圧メモリ４０１Ｂに格納する。なお、「分極処理工程ｍ」とは１回の分極補正処理及び補正状態評価処理を一工程とする回数を表わし、「ｎ」は第ｎ番目のノズルを表わしている。

そして、補正対象ノズルを選択し、各ノズル用分極電圧メモリ４０１Ｂから分極候補電圧Ｖｐ（ｍ、ｎ）を読み出し、分極パルス発生回路４０４から読み出した分極候補電圧Ｖｐ（ｍ、ｎ）の分極パルスを補正対象ノズルに対応する圧電素子１３０に印加する。その後、全ノズルについて第ｍ工程の分極処理（分極候補電圧の印加処理）が終了したか否かを判別し、全ノズルについて第ｍ工程の分極処理が終了していなければ、次の補正対象ノズルを選択し、分極候補電圧Ｖｐ（ｍ、ｎ）の分極パルスを当該更新後の補正対象ノズルに対応する圧電素子１３０に印加する処理に戻る。これによって、全ノズルの各圧電素子１３０に対して分極候補電圧Ｖｐ（ｍ、ｎ）を印加して分極する。

こうして分極補正電圧印加処理（工程）が終了した後、予め定めた計測待機時間Ｔｄの経過を待ち、計測待機時間Ｔｄ経過後、補正状態評価処理（工程）に移行する。

そして、補正状態評価処理（工程）では、最初の補正対象ノズルを選択し、分極処理工程ｍ、処理対象ノズルｎの分極補正について、補正状態ｖｉ（ｍ、ｎ）を計測して、各ノズル用分極状態メモリ４０１Ｃの当該処理対象ノズルの欄に記憶し、記憶した補正状態ｖｉ（ｍ、ｎ）が許容内か否かを判定して、判定結果ｖｊ（ｎ）を各ノズル用滴吐出速度メモリ４０１Ｂの当該処理対象ノズルの欄に格納する。その後、補正対象となる全ノズルについて計測及び判定が終了したか否かを判別し、全ノズルについて計測及び判定が終了していなければ、次の補正対象ノズルを選択して、同様に、計測及び判定処理を行い、全ノズルについて計測及び判定が終了したときにこの補正状態評価処理（工程）を終了する。これにより、補正対象となる全ノズルについての判定結果ｖｊ（ｎ）が各ノズル用滴吐出速度メモリ４０１Ｂに格納される。

その後、処理工程ｍ＝１か否かを判別し、処理工程ｍ＝１であれば、分極候補電圧Ｖｐ（２、ｎ）＝５５Ｖに設定して記憶した後、分極処理工程ｍをインクリメント（＋１）として次の処理工程を選択し（ｍ＝ｍ＋１＝２）、分極候補電圧Ｖｐ（２、ｎ）＝５５Ｖを印加し、分極状態を判定する処理を行う。

これに対して、処理工程ｍ＝１でなければ、全ノズルの分極補正が完了したか否か、つまり、全ノズルの判定結果ｖｊ（ｎ）が許容内に入ったか否かを判別し、全ノズルの判定結果ｖｊ（ｎ）が許容内に入っていなければ、分極候補電圧計算部４０２によって、判定結果ｖｊ（ｎ）が許容内に入っていないノズル（未完ノズル）を補正対象ノズルと次期分極候補電圧Ｖｐ(ｍ＋１、ｎ）を計算とする次期分極候補電圧Ｖｐ(ｍ＋１、ｎ）を計算し、各ノズル用分極電圧メモリ４０１Ａに記憶した後、分極処理工程ｍをインクリメント（＋１）として次の処理工程を選択し（ｍ＝ｍ＋１）、未完ノズルについて上述した分極補正電圧印加処理及び補正状態評価処理を行う。

このようにして全てのノズルについて、判定結果ｖｊ（ｎ）が許容内に入ったときには、この処理を終了する。

上述した処理について具体的に説明する。まず、図５に示す分極補正電圧印加処理（工程）で、上述したように、第１処理工程ｍ＝１として全てのノズルについての、分極候補電圧Ｖｐ（１、ｎ）がＶｐ（１，ｎ）＝５０Ｖになるように、各ノズル用分極電圧メモリ４０１Ａを設定する。そして、最初の処理対象ノズル（ｎ＝１：第１ノズル）をノズル切り換え回路９０で選択し、分極候補電圧Ｖｐ（ｍ、ｎ）を読み出す。この場合、Ｖｐ（１、１）＝５０Ｖとなり、この電圧の分極パルスを分極信号源４０の分極パルス発生回路４０４から発生させる。これにより、最初の処理対象ノズルである第１ノズルの圧電素子１３０が５０Ｖで分極される。

引き続いて、次の補正対象ノズルとして、第２ノズル（ｎ＝２）を選択し、Ｖｐ（１、２）＝５０Ｖを読み出し、この電圧の分極パルスを発生させる。これにより、第２ノズル（ｎ＝２）に対応する圧電素子１３０も５０Ｖで分極される。その後、第３ノズル以降についても同様の処理を行い、最後の第ｎノズル（ここでは第９ノズル）まですべてのノズルに対応する各圧電素子１３０について５０Ｖで再分極を行って分極処理を終了する。

このようにして全ての分極補正対象ノズルの圧電素子１３０について、所定の分極条件で再分極する分極補正電圧印加工程を終える。その後、所定の待機時間Ｔｄが経過した後、次の補正状態評価工程に移る。ここで、所定の待機時間Ｔｄは、圧電素子１３０に分極電圧が印加された直後は、圧電素子１００の分極度の変化が大きいことから、この変化の大きい時間帯での補正状態評価を避け、補正精度を上げるための測定待機時間であり、例えば５分程度以上の時間に設定される。

そして、補正状態評価工程に移行したときには、ｎ個全てのノズルの滴吐出速度が順次計測されその補正状態ｖｉ（ｍ＝１、ｎ）として分極補正信号源４０の各ノズル用補正状態メモリ４０１Ｃに格納される。ノズルから吐出される液滴の滴吐出速度の計測は、記録信号源３０の圧電素子駆動パルス発生回路３０４からの駆動パルス電圧をＶｅ＝Ｖｅ７に設定し、ノズル切り換え回路９０がｎ個のノズル１０４に付いて順次ＯＮされる。同時に処理制御装置５０からの指令で滴吐出特性測定センサ７０により各ノズル１０４から吐出される液滴の吐出速度が測定される。

この滴吐出速度の計測を行った後、滴吐出速度が目標値７±０．２ｍ／ｓに達したかどうか（許容内か否か）を判定し、その判定結果ｖｊ（ｎ）を各ノズル用滴吐出速度メモリ４０１Ｂに格納される。処理工程ｍ＝１では、分極電圧が５０Ｖで、滴吐出速度が目標値７ｍ／ｓより小さく、判定結果ｖｊ（ｎ）は全てのノズルについて「０」となる。

このようにして、補正対象の全ノズルの圧電素子についての分極補正状態の測定と判定が実行されて分極補正状態評価工程を終える。

次に、処理工程ｍを（＋１）してｍ＝２とし、次期分極候補電圧Ｖｐ（２、ｎ）を計算し（この計算については後述する。）、Ｖｐ（２、ｎ）＝５５Ｖに設定する。そして、上述した処理工程ｍ＝１の場合と同様に、補正対象となる全ノズルの各圧電素子１３０にＶｐ（２、ｎ）＝５５Ｖの分極補正電圧（分極パルス）を各圧電素子１３０に順次印加する分極補正電圧印加工程を行う。引き続いて、補正対象となる全ノズルについて分極補正状態評価工程を実施し、上述したようにして判定結果ｖｉ（２、ｎ）を得る。また、この処理工程ｍ＝２の判定結果ｖｉ（２、ｎ）で各ノズル用滴吐出メモリ４０１Ｂのｖｉ（ｎ）が書き換えられる。なお、分極候補電圧Ｖｐ（２、ｎ）＝５５Ｖでは、滴吐出速度が目標値７ｍ／ｓより小さく判定結果ｖｊは全てのノズル１４０について「０」となる。

次に、処理工程ｍを（＋１）してｍ＝３とし、各ノズル１４０について滴吐出速度が７ｍになるための分極電圧Ｖｐ（３、ｎ）が、Ｖｐ（１、ｎ）、Ｖｐ（２、ｎ）及びｖｉ（１、ｎ）、ｖｉ（２、ｎ）に基づいて、例えば、次の近似式（１）を用いて、分極補正電圧計算部４０２で予測計算される。

このように予測計算されたＶｐ（３、ｎ）により補正対象となる全てのノズルについて分極補正電圧印加工程を実施し、分極補正状態評価工程を実施する。分極補正状態評価工程において目標速度７±０．２ｍ／ｓに達したノズルについては補正工程を完了し、次工程ではそれ以外の補正未完了ノズルに付いて引き続き補正工程が実施される。

この工程をｍ＋１工程とすると、この工程での分極電圧は、次の（２）式で与えられる。

この（２）式において、ｋ(ｍ、ｎ)は、目標速度への収束の速度と精度から０．１〜２．０程度の適値に設定される。

このように工程を繰り返し実行することで全てのノズルを目標速度に設定することが可能である。

図７に示す例では、Ｖｐ（１、ｎ）＝５０Ｖを分極電圧とする第１処理工程（ｍ＝１）、Ｖｐ（２、ｎ）＝５５Ｖを分極電圧とする第２処理工程（ｍ＝２）、Ｖｐ（３、ｎ）を分極電圧とする第３処理工程（ｍ＝３）、Ｖｐ（４、ｎ）を分極電圧とする第４処理工程（ｍ＝４）を経て、Ｖｐ（５、ｎ）を分極電圧とする第５処理工程（ｍ＝５）で、全てのノズルの滴吐出速度を目標速度に設定できている。ノズルによっては、少ない処理工程回数（ｍ）で目標速度に達し、早期に分極補正を完了する場合もあるが、できるだけ全てのノズルが同時に完了するように分極電圧を設定することが好ましい。また、早期完了ノズルがある場合は、判定結果ｖｉ（ｎ）として記録されたデータで判定し、当該完了ノズルについて次の分極補正工程はスキップされる。

このように、本実施形態では、各ノズルについて分極補正が並行して進行する。このため、ライン型記録ヘッドのように、分極対象ノズル（補正対象ノズル）が多い場合でも、全ノズルの分極補正完了時刻を短い時間内に揃えることができるようになる。これにより、補正時間中の記録ヘッドやインクの温度等の再分極補正環境条件がほぼ一定の条件で全てのノズルについての分極補正を行うことが容易になり、補正状態の計測条件も揃えることができることから、分極補正を高精度に行うことができる。

なお、上記実施形態では、分極補正電圧印加工程において、各ノズルに対応する圧電素子の再分極をノズル毎に逐次行う方法で説明しているが、同電圧での再分極する場合には、該当ノズルのスイッチング素子アレイ６０のスイッチング素子６０ｓを同時にＯＮにしておけば、分極電圧パルスの同時印加で一度に並行して再分極を行うことが可能になる。また、各ノズルに対してスイッチング素子アレイ６０と駆動パルス発生回路を組み合わせた回路を複数組備えれば、複数組の再分極電圧で同時に分極することが可能になる。このような構成とすることで、分極補正電圧印加工程の所要時間を大幅に短縮することができる。

また、補正状態評価工程についても、各ノズルに対して逐次実施する方法で説明しているが、各ノズルの滴吐出速度の測定を並行して同時に実施すれば、補正状態評価工程の時間も大幅に短縮することができる。このような測定は、各ノズルに対応するＣＣＤ素子を１個以上備えたＣＣＤアレイを用いた光学的検知装置など、公知技術により構成することができる。

また、分極補正により滴吐出速度を補正する場合について説明したが、再分極電圧の調整で吐出速度が調整できるように、再分極電圧の調整で滴吐出体積も調整可能であることはよく知られている。したがって、上記実施形態における滴吐出速度を滴吐出体積に置き換えることもでき、これにより、同様に、滴吐出体積も高精度に補正でき、各ノズル間での滴吐出体積のばらつき幅の少ない記録を行うことが可能である。

また、滴吐出特性測定装置（手段）として、滴飛翔状態を、例えば光学的に読み取る等の、滴吐出特性測定センサを設け、これにより滴吐出速度や滴吐出体積を測定する例で説明したが、図８に示すように、記録ヘッド１０より用紙送り方向Ａの下流側に、用紙１上に記録された結果を読み取るように、用紙１の表面に対向し、用紙１の幅方向に記録ドット状態読み取りセンサ７５が設置して、記録結果から滴吐出速度や滴吐出体積の状態を測定する（検出する）こともできる。

すなわち、ノズルから吐出される液滴の滴吐出速度の計測は、駆動パルス発生回路３０４からの駆動パルス電圧ＶｅをＶｅ７に設定し、ノズル切り換え回路９０がｎ個のノズルについて順次ＯＮされる。同時に、処理制御装置５０からの指令で用紙送り装置２０を起動し、用紙１が用紙搬送方向Ａに送られ、用紙１には記録ドット列が記録される。この記録ドットが記録ドット状態読み取りセンサ７５によって基準記録位置からの記録ドット位置ズレが計測される。液滴の吐出速度が速い場合には、用紙の下流側に、遅い場合は用紙の上流側に液滴が着弾して記録ドットが形成されるため、基準記録位置からのズレ量を計測することで、液滴の滴吐出速度が測定される。また、液滴の体積は記録ドットの大きさや記録濃度を読み取り、計測することができる。

また、上記の実施形態では、ライン走査型インクジェット記録装置（画像形成装置）について説明したが、ヘッド製造装置としても構成することができる。つまり、記録ヘッドをヘッド製造装置から容易に着脱可能にし、補正前の記録ヘッドを装置にセットし、前記の本発明による分極補正を実施完了させ、補正済みの記録ヘッドを装置から外して分極補正済み記録ヘッドを完成させる。この補正作業を繰り返すことで、ノズル間速度ばらつきの少ないヘッドを製造することができる。また、複数の記録ヘッドを装置にセットして、これらを１ヘッドとして補正することにより、生産性を向上させることができる。また、記録ヘッド間での速度ばらつきも精度良く補正することができる。さらに、１ヘッドに対して補正装置を複数台設置して分極補正工程の並行実行度を高めることで、１ヘッドの補正時間を短縮することもできる。

なお、本発明に係る画像形成装置やヘッド製造装置は、インクジェット記録装置及びインクジェット記録ヘッドの製造に限定されるものではなく、生産物へのマーキング装置や塗膜装置等の工業用液体分配装置（これらも、前述したように本発明に係る画像形成装置である。）にも適用可能である。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す要部説明図である。 図１の具体的説明に供する説明図である。 同画像形成装置のライン型記録ヘッドの一例を示す部分断面斜視説明図である。 同画像形成装置における分極補正動作の説明に供するフロー図である。 同分極補正動作における分極補正電圧印加処理（工程）及び補正状態評価処理（工程）の詳細を説明するフロー図である。 同分極補正動作の具体例の説明に供する説明図である。 同じく分極補正動作の具体例の説明に供する説明図である。 同画像形成装置における滴吐出特性測定手段の他の例の説明に供する要部説明図である。

符号の説明

１…用紙
１０…ライン型記録ヘッド
２０…用紙送り装置
３０…記録信号源
４０…分極信号源
５０…処理制御装置
６０…スイッチング素子アレイ
７０…滴吐出特性測定センサ
７５…記録ドット状態読み取りセンサ
８０…信号切り換え回路
９０…ノズル切り換え回路
１００…液滴
１０１…流路ユニット
１０２…ヘッドハウジング
１０３…圧電素子ユニット
１０４…ノズル（ノズル開口）
１０６…加圧室
１０８…共通液室
１１１…オリフィス板（ノズル板）
１１２…流路形成板
１１３…ダイヤフラム形成板
１２０…ダイヤフラム
１３０…圧電素子
１３１…層状圧電素子
１３２…層状電極
１３３…圧電素子支持基板
１３４…圧電素子支持基板固定部
１３５…共通電極
１３６…個別電極
１６０…フレキシブルケーブル
１６１…フレキシブルケーブル端子
２００…記録ドット
４０１…メモリ
４０２…分極候補電圧計算部
４０３…分極ノズル選択信号作成部
４０４…分極パルス発生回路
５０２…並列進行型分極補正工程制御部
５０３…評価制御部

Claims (4)

1. 液滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応して液滴を吐出させる圧力を発生させる複数の圧電素子とを含む液体吐出ヘッドを備える画像形成装置において、
   補正対象とする全ノズルに対応する前記各圧電素子の分極度を補正する分極補正処理を、各圧電素子に対して並行処理する並列進行型分極補正手段を備えている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記並列進行型分極補正手段は、補正対象の全ノズルに対応する各圧電素子に対して各ノズル用の分極度候補電圧条件で分極する分極電圧を印加する処理を行った後、この処理によって分極電圧が印加された補正対象の全ノズルについての補正状態を評価する補正状態評価処理を行うことを特徴とする画像形成装置。
3. 液滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応して液滴を吐出させる圧力を発生させる複数の圧電素子とを含む液体吐出ヘッドを製造するヘッド製造装置において、
   補正対象とする全ノズルに対応する前記各圧電素子の分極度を補正する分極補正処理を、各圧電素子に対して並行処理する並列進行型分極補正手段を備えている
   ことを特徴とするヘッド製造装置。
4. 請求項１に記載のヘッド製造装置において、前記並列進行型分極補正手段は、補正対象の全ノズルに対応する各圧電素子に対して各ノズル用の分極度候補電圧条件で分極する分極電圧を印加する処理を行った後、この処理によって分極電圧が印加された補正対象の全ノズルについての補正状態を評価する補正状態評価処理を行うことを特徴とするヘッド製造装置。

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