JP2010208056A - 液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドの駆動方法および液体噴射記録装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各ノズルの個体差によらず噴射精度が高い液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドの駆動方法および液体噴射記録装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】液体を、被記録媒体に着弾する容量可変の液滴として噴射する液体噴射ヘッドであって、前記液体を噴射させるための駆動波形を生成する制御部４３が、前記ノズルに個別に対応づけられた前記駆動波形の設定情報が記憶された記憶部４７を有し、記憶部４７が、基準駆動波形を生成するための基準時間幅と、前記基準駆動波形に基づいて前記液体が噴射された際に噴射速度が最も遅い基準ノズルにおける基準速度と他のノズルの噴射速度とを等しくするための第１設定情報および第２設定情報とを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドの駆動方法および液体噴射記録装置の製造方法に関する。

従来から、被記録媒体に液体を噴射する装置には複数の噴射口から被記録媒体に向かって液滴を噴射する液体噴射記録装置が知られている。液体噴射記録装置には、例えば液体を一滴あたり数〜数十ピコリットル程度の液滴として噴射する液体噴射ヘッドを備えたものがある。このような液体噴射ヘッドには、複数の噴射口から同時に液体を噴射したり、また同一の噴射口から複数の微小な液滴（以下、微小液滴と称する）を連続的に噴射して液滴の容量を異ならせて噴射したりするものがある。このため、液体噴射ヘッドは、一つのヘッドにおける複数の噴射口のそれぞれに対して、同一の噴射特性を有するように製造することが求められている。

このような液体噴射ヘッドの例として、例えば特許文献１には、インクジェットヘッドの駆動方法、インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置が記載されている。例えばこの特許文献１に記載のインクジェットヘッドは、噴射口（ノズル）から液体（インク）を飛翔させるための駆動パルスの時間幅を調整可能になっており、複数の駆動パルスを用いて複数滴分のインク容量の吐出を行う際に噴射口から飛翔される液滴の速度差（インク滴吐出速度差）をなくすことができる。

特開２００８−２７２９５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のインクジェットヘッドでは、ヘッドに搭載された噴射口（ノズル）のそれぞれに対して上記の速度差をなくすための方法および構成が存在しなかった。したがって、あるヘッドに搭載された複数の噴射口におけるそれぞれの個体差に起因する飛翔速度の差によって、噴射口ごとに被記録媒体上での液滴の着弾位置のずれが生じる場合があった。このため、被記録媒体への液体の噴射精度の管理が困難であるという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は各ノズルの個体差によらず噴射精度が高い液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドの駆動方法および液体噴射記録装置の製造方法の提供を図ることにある。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の液体噴射ヘッドは、液体を、被記録媒体に着弾する容量可変の液滴として噴射する液体噴射ヘッドであって、前記液体を噴射させるための駆動波形を生成する制御部と、前記駆動波形に基づいて所定電圧を有する駆動パルスを印加する印加手段と、前記駆動パルスが印加されて前記液体を噴射するノズルを複数有するヘッドチップとを備え、前記制御部が、前記駆動波形の設定情報が前記ノズルに個別に対応づけられて記憶された記憶部と、前記設定情報に基づいた前記駆動波形を前記ノズルのそれぞれについて生成する波形生成部とを有し、前記設定情報が、前記ノズルのすべてに対して所定時間幅の基準駆動波形を生成するための基準時間幅と、前記ノズルのうち前記基準駆動波形に基づいて前記液体が噴射された際に噴射速度が最も遅い基準ノズルの基準速度と、前記ノズルのうち前記基準ノズルを除く他のノズルによる噴射速度とが等しくなるように、前記他のノズルのそれぞれに対する第１駆動波形の時間幅を設定するための第１設定情報と、前記第１駆動波形及び前記第１駆動波形に先行して生成され前記液滴の容量を変化させる第２駆動波形に基づいて生じる前記液滴の噴射速度と、前記基準速度とが等しくなるように、前記ノズルのそれぞれに対する前記第２駆動波形の時間幅を設定するための第２設定情報とを含むことを特徴としている。

この発明によれば、各ノズルにのうち最も噴射速度が遅いノズルにおける噴射速度を基準速度にしているので、他のノズルに対して確実に噴射速度が基準速度となるように調整することができる。

また、ノズルのそれぞれにおいて駆動パルスの時間幅によって噴射速度を調整するので、駆動パルスの電圧を調整する場合と比較して昇圧や降圧に係る回路が不要であるために調整を要するノズルの数が多くなるほど、同数のノズルの電圧を調整する構成に比して回路規模を小さくすることができる。

また、本発明の液体噴射ヘッドは、前記記憶部が書き換え可能な不揮発メモリを有することが好ましい。
この場合、書き換え可能な不揮発メモリにノズルごとに固有な設定情報が記憶されていない状態で液体噴射ヘッドを製造して、液体噴射ヘッドの製造後に設定情報を記憶させることで、液体噴射ヘッドの各部材の組み付けに起因する各ノズルへの影響を補正した設定情報を記憶させることができる。

また、液体噴射ヘッドの製造後、最終製品に組み付けられた後に設定情報を確定させて記憶させることもできる。したがって、ノズル固有な個体差のみならず最終製品に組みつけられた際に生じる各ノズルへの影響を補正可能な設定情報を記憶させることができる。

さらに、設定情報の設定後にも書き換えが可能になるため、液体噴射ヘッドが長期にわたって使用される際に複数回の書き換えを行うことができる。従って、液体噴射ヘッドの状態に応じて最適な設定情報に更新されることで噴射特性が最適化できる。

また、本発明の液体噴射ヘッドは、前記ヘッドチップに接続された回路基板をさらに備え、前記記憶部が前記回路基板に設けられていることが好ましい。
この場合、ヘッドチップにおける各ノズルを制御するための回路と記憶部とが同一の回路基板に設けられているために回路構成を単純化することができる。なお、記憶部は回路基板上のサブ基板として設けられていてもよいし、ヘッドチップにおける各ノズルを制御するための回路の一部の半導体チップの中に組み込まれていても良い。

本発明の液体噴射ヘッドの駆動方法は、液体を、被記録媒体に着弾する容量可変の液滴として噴射する液体噴射ヘッドの駆動方法であって、所定の時間幅を有する基準駆動波形に基づいて複数のノズルから前記液体を噴射させ、前記ノズルのそれぞれから噴射される前記液体の噴射速度を測定する第１測定工程と、前記ノズルのうち前記第１測定工程において噴射速度が最も遅い基準ノズルを特定し、前記第１測定工程における前記基準ノズルによる前記液体の噴射速度を基準速度に定める基準速度決定工程と、前記ノズルのそれぞれによる前記液体の噴射速度が前記基準速度になるように前記ノズルのうち前記基準ノズルを除く他のノズルのそれぞれについて第１駆動波形の時間幅を決定する第１決定工程と、前記第１駆動波形の生成に先行して生成され前記液滴の容量を変化させる第２駆動波形の基準となる所定の時間幅を有する第２基準波形と、前記第１駆動波形とに基づいて前記ノズルから噴射される前記液滴の噴射速度を測定する第２測定工程と、前記第２測定工程で測定された前記ノズルのそれぞれにおける前記液滴の噴射速度が前記基準速度と等しくなるように前記ノズルのそれぞれに対して前記第２駆動波形の時間幅を決定する第２決定工程とを備えることを特徴としている。

この発明によれば、第１測定工程によって基準駆動波形に基づいてまず１滴の液滴を噴射する際の速度が測定される。すると１滴の液滴を噴射した際に最も噴射速度が遅いノズルが判明し、基準ノズルとして設定される。続いて液滴の容量を異ならせる噴射方法において使用される駆動波形が全ノズルについて測定され基準速度と等速度となるように調整される。ここで、例えば２滴の微小液滴によって液滴を生じさせる際に、先行する第１駆動波形の時間幅が調整され、後続の（最終の）駆動波形である第２駆動波形の時間幅には１滴の液滴を噴射させた際のノズル固有の時間幅が採用されている。

このように、液滴の容量が少ない順に順番に駆動波形の時間幅が決定され、ここで最終の駆動波形からさかのぼって駆動波形を順次定めるので、液滴の容量に応じて必要な設定情報の一部を共有することができる。このため、設定情報を検証するための試験的な噴射の回数が減少するとともに設定情報の記憶に要する記憶領域を削減することができる。

本発明の液体噴射記録装置の製造方法は、液体を、被記録媒体に着弾する容量可変の液滴として噴射する液体噴射記録装置の製造方法であって、所定の時間幅を有する基準駆動波形に基づいて複数のノズルから前記液体を噴射させ、前記ノズルのそれぞれから噴射される前記液体の噴射速度を測定する第１測定工程と、前記ノズルのうち前記第１測定工程において噴射速度が最も遅い基準ノズルを特定し、前記第１測定工程における前記基準ノズルによる前記液体の噴射速度を基準速度に定める基準速度決定工程と、前記ノズルのそれぞれによる前記液体の噴射速度が前記基準速度になるように前記ノズルのうち前記基準ノズルを除く他のノズルのそれぞれについて第１駆動波形の時間幅を決定する第１決定工程と、前記第１駆動波形の生成に先行して生成され前記液滴の容量を変化させる第２駆動波形の基準となる所定の時間幅を有する第２基準波形と、前記第１駆動波形とに基づいて前記ノズルから噴射される前記液滴の噴射速度を測定する第２測定工程と、前記第２測定工程で測定された前記ノズルのそれぞれにおける前記液滴の噴射速度が前記基準速度と等しくなるように前記ノズルのそれぞれに対して前記第２駆動波形の時間幅を決定する第２決定工程とを備えることを特徴としている。

この発明によれば、最終製品あるいは部品として液体噴射記録装置を製造する際に、液体噴射記録装置に液体噴射ヘッドが組みつけられた状態における噴射速度特性をノズルごとに調整してその噴射速度を合わせることができる。このとき、実際に被記録媒体に液滴が着弾する実機において個別に設定情報を記憶させることで精度よく液滴を着弾させることができる。

本発明の液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドの駆動方法および液体噴射記録装置の製造方法によれば、各ノズルに対して個別に駆動波形の時間幅を増減させて各ノズルにおける液体の噴射速度を均一にすることで、各ノズルの個体差によらず噴射精度を高めることができる。

本発明の１実施形態の液体噴射記録装置を示す斜視図である。 同液体噴射記録装置における液体噴射ヘッドを示す斜視図である。 同液体噴射ヘッドにおける一部の構成を示す斜視図である。 同液体噴射ヘッドにおける一部の構成を分解して示す斜視図である。 同液体噴射ヘッドを駆動する駆動回路を示すブロック図である。 本発明の１実施形態の液体噴射ヘッドの駆動方法を示すグラフである。 同液体噴射ヘッドの駆動方法を示すフローチャートである。 （Ａ）ないし（Ｃ）は同液体噴射ヘッドの駆動方法を示すグラフである。 （Ａ）は同駆動方法における第１決定工程をさらに詳しく示すフローチャート、（Ｂ）は同駆動方法における第２決定工程をさらに詳しく示すフローチャート、（Ｃ）は同駆動方法における第３決定工程をさらに詳しく示すフローチャートである。

以下、本発明の１実施形態の液体噴射ヘッド、および液体噴射ヘッドを搭載した液体噴射記録装置について図１から図９（Ｃ）を参照して説明する。
図１は、本実施形態の液体噴射記録装置の概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、液体噴射記録装置１は、紙等の被記録媒体Ｓを搬送する一対の搬送手段２、３と、被記録媒体Ｓに液体を噴射する液体噴射ヘッド４と、液体噴射ヘッド４に液体を供給する液体供給手段５と、液体噴射ヘッド４を被記録媒体Ｓの搬送方向（主走査方向）と略直交する方向（副走査方向）に走査させる走査手段６とを備えている。また図示していないが、液体噴射記録装置１は搬送手段２、３、液体噴射ヘッド４、液体供給手段５、及び走査手段６などに対して制御信号を送受信して制御する制御部１００を備えている。以下、副走査方向をＸ方向、主走査方向をＹ方向、そしてＸ方向およびＹ方向にともに直交する方向をＺ方向として説明する。

一対の搬送手段２、３は、それぞれ副走査方向に延びて設けられたグリッドローラ２０、３０と、グリッドローラ２０、３０のそれぞれに平行に延びるピンチローラ２１、３１と、詳細は図示しないがグリッドローラ２０、３０を軸回りに回転動作させるモータ等の駆動機構とを備えている。

液体供給手段５は、液体が収容された液体収容体５０と、液体収容体５０と液体噴射ヘッド４とを接続する液体供給管５１とを備えている。液体収容体５０は、複数備えられており、具体的には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液体が収容された液体タンク５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂが並べて設けられている。液体タンク５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｂのそれぞれには図示しないポンプモーターＭが設けられており、液体を液体供給管を通じて液体噴射ヘッド４へ押圧移動できる。液体供給管５１は、液体噴射ヘッド４（キャリッジユニット６２）の動作に対応可能な可撓性を有するフレキシブルホースからなる。

走査手段６は、副走査方向（Ｘ方向）に延びて設けられた一対のガイドレール６０、６１と、一対のガイドレール６０、６１に沿って摺動可能なキャリッジユニット６２と、キャリッジユニット６２を副走査方向に移動させる駆動機構６３と、を備えている。駆動機構６３は、一対のガイドレール６０、６１の間に配置された一対のプーリ６４、６５と、一対のプーリ６４、６５間に巻回された無端ベルト６６と、一方のプーリ６４を回転駆動させる駆動モータ６７とを備えている。

一対のプーリ６４、６５は、一対のガイドレール６０、６１の両端部間にそれぞれ配置されており、副走査方向に間隔をあけて配置されている。無端ベルト６６は一対のガイドレール６０、６１間に配置されており、この無端ベルトにはキャリッジユニット６２が連結されている。キャリッジユニット６２の基端部６２ａには複数の液体噴射ヘッド４が搭載されており、具体的には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液体に個別に対応する液体噴射ヘッド４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂが副走査方向に並んで搭載されている。

液体噴射記録装置１のキャリッジユニット６２には、液体噴射ヘッド４が、長手方向（Ｙ方向）を主走査方向に一致させ、短手方向（Ｘ方向）を副走査方向に一致させて搭載されている。またキャリッジユニット６２には、複数の液体噴射ヘッド４がＸ方向に並んで搭載されている。そして、被記録媒体ＳをＹ方向に搬送し、キャリッジユニット６２をＸ方向に移動させつつ、液体噴射ヘッド４から液滴を噴射することで、被記録媒体に記録を行うようになっている。

図２は、液体噴射ヘッド４を示す斜視図である。本実施形態の液体噴射ヘッドは、液体を被記録媒体Ｓ（図１参照）に向かって液滴Ｄとして噴射するものである。図２に示すように、液体噴射ヘッド４は、取付基板４０と、ヘッドチップ４１と、流路基板４２と、ベースプレート４４と、回路基板４５とを備えている。なお、取付基板４０およびベースプレート４４は別体でもよいし、一体成形されていてもよい。また、取付基板４０は、液体噴射ヘッド４をキャリッジユニット６２に着脱可能に取り付けるための図示しない取付機構を有している。

流路基板４２は、ヘッドチップ４１の一面側に取り付けられている。流路基板４２の内部には液体を流通させるための図示しない流通路が形成されており、流路基板４２の上面には前記流通路に連通する流入口４２ａが形成されている。この流入口４２ａには、液体の圧力変動を吸収する圧力調整部（不図示）が連結される。

ベースプレート４４は、取付基板４０の上面に略垂直に取り付けられており、その表面には回路基板４５が取り付けられている。回路基板４５には、ヘッドチップ４１の動作を制御する制御部４３が形成されている。回路基板４５とヘッドチップ４１との間は、フレキシブル基板４６によって電気的に接続されている。

図３は、ヘッドチップ４１を示す斜視図である。また、図４はヘッドチップ４１を分解して示す斜視図である。図３及び図４に示すように、ヘッドチップ４１には、圧電素子によって形成された隔壁１５ａが間隔をあけて並列に形成され隔壁１５ａのそれぞれの間にチャネル１５ｂが形成されたアクチュエータープレート１５と、液体室１０が形成された液体室プレート１６と、被記録媒体Ｓに向けて液滴Ｄを構成するための微小液滴ＳＤを吐出するノズル１３が形成されたノズルプレート１４と、ノズルプレート１４を支持するためのノズルキャップ８と、が備えられている。また、アクチュエータープレート１５には、隔壁１５ａに沿ってフレキシブル基板４６に接続された駆動電極１５ｃが設けられている。
また、ヘッドチップ４１は、いわゆる独立チャンネルタイプのヘッドチップであって、スリット形成壁９によって、液体が供給される溝と液体が供給されない溝とが構成され、導電性の液体であっても短絡事故を生ずることなく液滴Ｄを吐出させることができる。
ヘッドチップ４１は、被記録媒体Ｓの記録面とノズルプレート１４とが平行に配置されるように、ノズルプレート１４を下方に向けて取付基板４０（図２参照）に取り付けられている。

ここで、本実施形態の液体噴射ヘッド４および液体噴射記録装置１における液体の噴射様式について説明する。
液体噴射ヘッド４は、ノズル１３から噴射される液体を容量可変の液滴Ｄとして噴射する複数の噴射モードを有する。液滴Ｄは１以上の微小液滴ＳＤから構成され、例えば、１滴モードとは、ノズル１３から１滴の微小液滴ＳＤ１１が噴射され、この微小液滴ＳＤ１１のみが被記録媒体Ｓに着弾するモードである。また、多滴モードとは、ノズル１３から２滴以上の微小液滴ＳＤが噴射され、これら複数の微小液滴ＳＤが被記録媒体Ｓに向かって飛翔している間に１滴の液滴Ｄとして融合された後に被記録媒体Ｓに着弾するモードである。
多滴モードには２滴モード、３滴モード、・・・等がある。本明細書では多滴モードとして２滴モードおよび３滴モードについて説明するが、４滴モード以上についても本発明と同様に構成することができる。

また、液体噴射ヘッド４では、矩形パルスである駆動パルスＰが駆動電極１５ｃに印加されることでアクチュエータープレート１５の圧電素子が変形され、１つの駆動パルスＰによって１つの微小液滴ＳＤがノズル１３から噴射される。駆動パルスＰは、矩形波である駆動波形Ｒにより周期と時間幅とが定められており、波高値が異なる波形形状を有している。

さらに、液体噴射ヘッド４に設けられた制御部４３には、ノズル１３から噴射される液滴Ｄの速度を調整して設定するための後述する設定情報Ｉが記憶されており、この設定情報Ｉに基づいてノズル１３のそれぞれから噴射される液滴Ｄの飛翔速度が揃えられている。

なお、本明細書において「液滴Ｄの飛翔速度」とは、被記録媒体Ｓに着弾する液滴の速度であって、１滴モードの場合には液滴Ｄ（液滴Ｄ１０）の飛翔速度は微小液滴ＳＤ１１の速度であり、多摘モードの場合には微小液滴ＳＤがノズル１３から噴射された後に１滴に融合された液滴Ｄ（２滴モードの場合は液滴Ｄ２０、３滴モードの場合は液滴Ｄ３０と称する）の速度である。また、液滴Ｄの飛翔速度はノズル１３から被記録媒体Ｓまでの距離を、後述する噴射開始信号が制御部４３に発信されてから液滴Ｄが被記録媒体に着弾するまでの時間で割った平均速度として計測することができる。

また、本明細書において、微小液滴ＳＤに対して、噴射モードに対応して微小液滴ＳＤ１１、ＳＤ２１、ＳＤ２２、Ｓ３１、ＳＤ３２、ＳＤ３３の符号を付して説明する。

以下では、液滴Ｄの飛翔速度を揃えるための本実施形態の液体噴射ヘッド４および液体噴射記録装置１の構成について図５を参照して詳述する。

図５は、液体噴射記録装置１の構成を示すブロック図である。図５には、一つのヘッドチップ４１あたり６４個のノズル１３を有する場合の構成例を示している。ただし、本発明において一つのヘッドチップ４１あたりのノズル１３の数は６４個に限定されるものではない。
液体噴射記録装置１は、液体噴射記録装置１の本体に搭載された本体制御部１００を備える。本体制御部１００は、被記録媒体Ｓに記録する情報の受信や、被記録媒体Ｓの搬送やキャリッジユニット６２の搬送、および液体噴射ヘッド４への噴射制御情報の送受信等を行うものである。例えば液体噴射ヘッド４によってノズル１３から液体を噴射させるために必要なピクセルデータ、波形データ、噴射開始信号、駆動パルスの駆動電圧等を送信する制御ブロック１０１〜１０４などが構成されている。

また、液体噴射ヘッド４において、液体を噴射させるための駆動波形Ｒを生成する制御部４３と、駆動波形Ｒに基づいて所定電圧を有する駆動パルスＰを印加する印加手段４９と、駆動パルスＰが印加されて液体を噴射する上述のヘッドチップ４１とは互いに電気的に接続されている。

制御部４３は、駆動波形Ｒの設定情報Ｉがノズル１３に個別に対応づけられて記憶された記憶部４７と、設定情報Ｉに基づいた駆動波形Ｒをノズル１３のそれぞれについて生成する波形生成部４８とを備えている。

記憶部４７は、書き換え可能な不揮発メモリを有する記憶回路である。記憶部４７には、ノズル１３のそれぞれに個別に対応した設定情報Ｉがブロックごとに区分けされて記憶されている。

より詳しくは、記憶部４７には、駆動波形Ｒの初期値である基準時間幅Ｗ１₀、Ｗ２₀、Ｗ３₀が記憶された基準時間幅ブロック４７ａと、ノズル１３から液滴Ｄを飛翔させる際の噴射モードに応じてノズル１３ごとに駆動波形Ｒの時間幅Ｗを設定するための設定情報が記憶された設定ブロック４７ｂ、４７ｃ、４７ｄと、駆動波形Ｒの初期値である基準周期Ｔ１₀、Ｔ２₀が記憶された周期ブロック４７ｅと、本体制御部１００から送信された情報が記憶されるブロックであってノズル１３ごとに噴射の有無と噴射モードとの情報が記憶されるピクセルデータブロック４７ｆと、が設けられている。

基準時間幅ブロック４７ａおよび周期ブロック４７ｅに記憶されたそれぞれの設定情報は、液体噴射ヘッド４における初期設定値であり、ノズル１３における理論的な最適値が記憶されており、ノズル１３のすべてに対する基準となる基準駆動波形Ｒ１₀、Ｒ２₀、Ｒ３₀を生成するための設定情報である。また、基準時間幅Ｗ１₀、Ｗ２₀、Ｗ３₀は、それぞれ１滴モード、２滴モード、３滴モードに対応して設定された初期値である。

設定ブロック４７ｂには、１滴モードにおいてノズル１３から液体を液滴Ｄ１０として噴射するための駆動波形Ｒ１を定義する第１設定情報ΔＷ１（１）〜ΔＷ１（６４）が記憶されている。第１設定情報ΔＷ１（１）〜ΔＷ１（６４）は、ノズル１３のそれぞれに個別に対応して記憶されている。

設定ブロック４７ｃには、２滴モードにおいてノズル１３から液体を液滴Ｄ２０として噴射するための駆動波形Ｒ２を定義する第２設定情報ΔＷ２（１）〜ΔＷ２（６４）が記憶されている。第２設定情報ΔＷ２（１）〜ΔＷ２（６４）も、ノズル１３のそれぞれに個別に対応して記憶されている。

設定ブロック４７ｄには、３滴モードにおいてノズル１３から液体を液滴Ｄ３０として噴射するための駆動波形Ｒ３を定義する第３設定情報ΔＷ３（１）〜ΔＷ３（６４）が記憶されている。第３設定情報ΔＷ３（１）〜ΔＷ３（６４）も、ノズル１３のそれぞれに個別に対応して記憶されている。

設定ブロック４７ｂ、４７ｃ、４７ｄに記憶された設定情報は、基準時間幅Ｗ１₀、Ｗ２₀、Ｗ３₀に対してそれぞれ時間幅Ｗを延長あるいは短縮するための差分情報である。なお、設定ブロック４７ｂ、４７ｃ、４７ｄにおいては、基準時間幅Ｗ１₀、Ｗ２₀、Ｗ３₀との差分が記憶された構成に代えて、時間幅そのものが記憶されて駆動波形の時間幅が直接定義される構成を採用することもできる。

波形生成部４８では、上記それぞれの設定情報によって、１滴モードでは、駆動波形Ｒ１が生成され、２滴モードでは、第２駆動波形Ｒ２と第１駆動波形Ｒ１とがこの順に生成され、３滴モードでは、第３駆動波形Ｒ３と第２駆動波形Ｒ２と第１駆動波形Ｒ１とがこの順に生成される。
印加手段４９は、波形生成部４８において生成された駆動波形Ｒ１、駆動波形Ｒ２、駆動波形Ｒ３のそれぞれに応じて所定の電圧を有する駆動パルスＰを生成し、本体制御部１００におけるタイミング信号に基づいてヘッドチップ４１のアクチュエータープレート１５へ駆動パルスＰを印加する。

以下では、設定ブロック４７ｂ、４７ｃ、４７ｄに記憶された第１設定情報ΔＷ１（１）〜ΔＷ１（６４）、第２設定情報ΔＷ２（１）〜ΔＷ２（６４）、第３設定情報ΔＷ３（１）〜ΔＷ３（６４）の詳細について説明する。

第１設定情報には、ノズル１３のうち上述の基準駆動波形Ｒ１₀に基づいて液体が噴射された際に噴射速度が最も遅いノズル（以下基準ノズル１３ａと称する）の噴射速度（以下基準速度と称する）と、ノズル１３のうち基準ノズル１３ａを除く他のノズル１３ｂによる噴射速度とが等しくなるように駆動波形の基準時間幅Ｗ１₀との差分が設定されている。

基準ノズル１３ａがいずれのノズルであるかは噴射速度を実測することによって決定されるものであり、ヘッドチップ４１の加工精度や製造上の誤差、あるいは組み立て後の環境（変形の大小や温度変化等）によって変動するものである。また、本実施形態の液体噴射ヘッドにおいて問題とする噴射速度の差は、同一性能に設計されたノズル１３の個体差に起因するものである。

第２設定情報ΔＷ２は、２滴の微小液滴ＳＤが融合された液滴Ｄの飛翔速度が上記基準速度となるように、基準時間幅Ｗ２₀に対して時間差分を増減させて実測することによって決定されたものである。

第３設定情報ΔＷ３は、３滴の微小液滴ＳＤが融合された液滴Ｄの飛翔速度が上記基準速度となるように、基準時間幅Ｗ３₀に対して時間差分を増減させて実測することによって決定されたものである。

（液体噴射ヘッドの駆動方法および液体噴射記録装置の製造方法）
続いて、本実施形態の液体噴射ヘッドの駆動方法について、図６から図９を参照して説明する。以下では、液体噴射ヘッド４においてノズル１３における噴射速度を揃える速度調整工程Ｓ１００を中心に詳述する。なお、この速度調整工程は、液体噴射ヘッド４の製造過程、ならびに液体噴射ヘッド４または液体噴射記録装置１の製造後のいずれの時点でも行うことができる。
また、上記速度調整工程Ｓ１００は、液体噴射記録装置１の製造方法の一部として採用することができる。すなわち、液体噴射記録装置１に搭載される液体噴射ヘッド４を製造する過程でその噴射速度を調整する工程として行うことができる。

まず、複数のノズル１３を搭載するヘッドチップ４１における液滴Ｄの噴射速度について概要を説明する。図６は、液体噴射ヘッド４におけるノズル１３の噴射特性を模式的に示すグラフである。ノズル１３は、上述した個体差によって時間幅Ｗに対する噴射速度Ｖの関係が異なっている場合がある。例えば図６に示すように、基準時間幅Ｗ１₀によって駆動された場合に、ノズル１３のうちのいずれのノズルよりも噴射速度が低いノズル（基準ノズル）が生じている。

続いて、本実施形態における液体噴射ヘッド４の駆動方法を説明する。図７は、上述の速度調整工程における一連の工程を示すフローチャートである。また、図８は、（Ａ）１滴モード、（Ｂ）２滴モード、（Ｃ）３滴モードにおける液滴Ｄの噴射速度と駆動波形の形状とを示すグラフである。図９は、図７に示すフローチャートの一部の工程をより詳細に示すフローチャートである。

図７に示すように、速度調整工程では、まず１滴モードにおける第１設定情報ΔＷ１を決定する１滴モード決定工程Ｓ１が行われる。１滴モード決定工程Ｓ１では、基準時間幅Ｗ１₀に基づいてノズル１３のそれぞれから液体を噴射させ、ノズル１３のそれぞれから噴射される液体の噴射速度を測定する第１測定工程Ｓ１１が行われる。

ここで、ノズル１３のすべてについて液体の噴射速度が測定され、図示しない速度測定装置によって例えば定量的に数値化されて記憶される。
続いて、ノズル１３のうち第１測定工程Ｓ１１において噴射速度が最も遅い基準ノズル１３ａを特定し、第１測定工程Ｓ１１における基準ノズル１３ａによる液体の噴射速度を基準速度ｖ₀に定める基準速度決定工程Ｓ１２が行われる。

さらに、ノズル１３のそれぞれによる液体の噴射速度が基準速度ｖ₀になるようにノズル１３のうち基準ノズル１３ａを除く他のノズル１３ｂのそれぞれについて第１駆動波形Ｒ１の時間幅を決定する（第１決定工程Ｓ１３）。

図８（Ａ）は、複数のノズル１３ｂのうちのあるノズル１３ｘにおける第１決定工程Ｓ１３を示している。第１決定工程Ｓ１３では、まずノズル１３ｘを含むノズル１３ｂについて基準時間幅Ｗ１₀を中心としてその前後の複数の時間幅Ｗにおける噴射速度を測定して時間幅Ｗに対する噴射速度の関係を解析する（図９（Ａ）に示す第１解析工程Ｓ１３１）。

基準時間幅Ｗ１₀に基づいて液体が噴射される条件下では、ノズル１３ｘは基準ノズル１３ａよりも噴射速度が速いので、ノズル１３ｘにおいて噴射速度が基準速度ｖ₀となる点は、基準時間幅Ｗ１₀に対して時間幅が加算された一点と、基準時間幅Ｗ１₀に対して時間幅が減算された一点との計二点である。本実施形態では、より長いほうの時間幅を時間幅Ｗ１（ｘ）として噴射速度が基準速度ｖ₀となる点として採用する。

このように採用された時間幅Ｗ１（ｘ）を特定する情報は、ノズル１３ｘにおける基準時間幅Ｗ１₀に対する差分情報であるΔＷ１（ｘ）として第１設定ブロック４７ｂの所定の記憶領域に記憶される（図９（Ｂ）に示す第１記憶工程Ｓ１３２）。
同様に、基準ノズル１３ａ以外の他のノズル１３ｂに対して第１設定ブロック４７ｂに第１設定情報ΔＷ１（１）〜ΔＷ１（６４）がそれぞれ記憶されて１滴モード決定工程Ｓ１が完了する。なお、基準ノズル１３ａにおいては差分となる値として０を記憶させる。
なお、図８（Ａ）に示す周期Ｔ１、周期Ｔ２は、２滴モードおよび３滴モードが混在して噴射される場合の周期であり、周期ブロック４７ｅに記憶された基準周期Ｔ１₀、基準周期Ｔ２₀が対応している。

１滴モード決定工程Ｓ１が完了したら、続いて２滴モードにおける第２設定情報ΔＷ２を決定する２滴モード決定工程Ｓ２が行われる。
２滴モード決定工程Ｓ２では、まず、基準時間幅Ｗ２₀と、第１設定情報ΔＷ１（１）〜ΔＷ１（６４）とに基づいて前記ノズルから液体が噴射される。より詳しくは、基準時間幅Ｗ２₀を中心として時間幅が増減された複数の時間幅Ｗと、第１設定情報ΔＷ１（１）〜ΔＷ１（６４）とによって微小液滴ＳＤ２１、ＳＤ２２を噴射させる工程を複数回繰り返す。

このとき、第２の微小液滴ＳＤ２２と、第１設定情報ΔＷ１（１）〜ΔＷ１（６４）に基づく第１の微小液滴ＳＤ２１とがこの順にノズル１３のそれぞれから噴射され、一つの液滴Ｄ２０として融合されて飛翔する。上述の速度測定装置によってこの液滴Ｄ２０の速度を定量的に測定する（図７に示す第２測定工程Ｓ２１）。

続いて、液滴Ｄ２０の速度に基づいて第２の微小液滴ＳＤ２２に対して第２設定情報ΔＷ２（ｘ）を決定する（第２決定工程Ｓ２２）
図８（Ｂ）は、上述のノズル１３ｘにおける第２決定工程Ｓ２２を示している。図８（Ｂ）に示すように、ノズル１３ｘについて第１設定情報がΔＷ１（ｘ）である条件下における液滴Ｄ２０（ｘ）の飛翔速度は基準速度ｖ₀に対して誤差が生じている。

ここで、例えばノズル１３ｘについて、液滴Ｄ２０の飛翔速度が基準速度ｖ₀となる点を抽出する。上述と同様に二点のうち時間幅が長いほうを時間幅Ｗ２（ｘ）として採用する。（第２解析工程Ｓ２２１）。
このように採用された時間幅Ｗ２（ｘ）を特定する情報は、ノズル１３ｘにおける基準時間幅Ｗ２₀に対する差分情報であるΔＷ２（ｘ）として第２設定ブロック４７ｃの所定の記憶領域に記憶される（図９（Ｂ）に示す第２記憶工程Ｓ２２２）。

他のノズル１３に対しても同様に差分情報が第２設定ブロック４７ｃの所定の記憶領域に記憶され、２滴モード決定工程Ｓ２が完了する。

２滴モード決定工程Ｓ２が完了したら、続いて３滴モードにおける第３設定情報ΔＷ３を決定する３滴モード決定工程Ｓ３が行われる。
３滴モード決定工程Ｓ３は、２滴モード決定工程Ｓ２までに設定されたノズル１３のそれぞれに個別に設定された第２設定情報ΔＷ２および第１設定情報ΔＷ１が使用される条件下で液滴Ｄ３０が噴射される（第３測定工程Ｓ３１）。

続いて、２滴モード決定工程Ｓ２における第２決定工程Ｓ２２と同様の手法で第３決定工程Ｓ３２が行われる。すなわち、図８（Ｃ）に示すように液滴Ｄ３０の飛翔速度が基準速度ｖ₀となるように微小液滴ＳＤ３３を噴射させる駆動波形Ｒ３の時間幅Ｗ３が採用され（第３解析工程Ｓ３２１）、基準時間幅Ｗ３₀との時間差分であるΔＷ３（ｘ）が第３設定情報ΔＷ３（１）〜ΔＷ３（６４）として第３設定ブロック４７ｄに記憶される（第３記憶工程Ｓ３２２）。

このようにすべてのノズル１３に対して第３設定情報ΔＷ３（１）〜ΔＷ３（６４）が第３設定ブロック４７ｄの所定の記憶領域に記憶され、３滴モード決定工程Ｓ３が完了する。

なお、４滴以上を噴射して液滴の容量をさらに変化させるモードがある場合には上述と同様の工程によって順次設定を行う。

上述したように、１滴モード決定工程Ｓ１と、２滴モード決定工程Ｓ２と、３滴モード決定工程Ｓ３とが行われた後では、ヘッドチップ４１に設けられたすべてのノズル１３は、最も噴射速度が遅いノズル１３ａにおける１滴モードの基準速度ｖ₀に揃えられている。
従って、本実施形態の液体噴射ヘッド４および液体噴射記録装置１によれば、ヘッドチップに設けられ、液体の噴射に使用されるすべてのノズルの噴射速度が基準速度となるように確実に調整することができる。

また、ノズル１３のそれぞれにおいて駆動波形Ｒの時間幅によって噴射速度が基準速度ｖ₀となるように調整できるので、駆動パルスの電圧を調整する場合と比較して昇圧や降圧に係る回路が不要であるために調整を要するノズルの数が多くなるほど、同数のノズルの電圧を調整する構成に比して回路規模を小さくすることができる。

また、記憶部４７に書き換え可能な不揮発メモリが搭載され、ここにノズルごとに固有な設定情報が格納される設定ブロック４７ｂ、４７ｃ、４７ｄが設けられているので、ノズル１３ごとの固有情報が記憶されていない状態で液体噴射ヘッド４を製造して、液体噴射ヘッド４の製造後に設定情報を記憶させることで、液体噴射ヘッド４の各部材の組み付けに起因する各ノズルへの影響を補正した設定情報を記憶させることができる。また、液体噴射ヘッド４の製造後、最終製品に組み付けられた後に設定情報を確定させて記憶させることもできる。したがって、ノズル固有な個体差のみならず最終製品に組みつけられた際に生じる各ノズルへの影響を補正可能な設定情報を記憶させることができる。
さらに、設定情報の設定後にも書き換えが可能になるため、液体噴射ヘッド４が長期にわたって使用される際に複数回の書き換えを行うことができる。従って、液体噴射ヘッドの状態に応じて最適な設定情報に更新されることで噴射特性が最適化できる。

また、ヘッドチップ４１におけるノズル１３のそれぞれを制御するための回路と記憶部４７とが同一の回路基板４５に設けられているために回路構成を単純化することができる。

また、本実施形態の液体噴射ヘッドの駆動方法によれば、１滴モード決定工程Ｓ１、２滴モード決定工程Ｓ２、３滴モード決定工程Ｓ３の順に液滴の容量が少ない順に順番に駆動波形Ｒの時間幅Ｗが決定され、ここで最終の駆動波形からさかのぼって駆動波形を順次定めるので、液滴の容量に応じて必要な設定情報の一部を共有することができる。このため、設定情報を検証するための試験的な噴射の回数が減少するとともに設定情報の記憶に要する記憶領域を削減することができる。

また、本実施形態の液体噴射記録装置の製造方法によれば、最終製品あるいは部品として液体噴射記録装置１を製造する際に、液体噴射記録装置１に液体噴射ヘッド４が組みつけられた状態における噴射速度特性をノズル１３ごとに調整してその噴射速度を合わせることができる。このとき、実際に被記録媒体に液滴が着弾する実機において個別に設定情報を記憶させることで精度よく液滴を着弾させることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、本発明の実施形態では記憶部４７は制御部４３の一部の回路として設けられているが、この構成に限られるものではなく、例えば回路基板４５上のサブ基板として設けられていてもよいし、ヘッドチップ４１におけるノズル１３を制御するためのその他の回路の一部の半導体チップの中に組み込まれていても良い。また、記憶部４７が本体制御部１００に配置された構成を採用しても本発明と同様の効果を奏することができる。

また、本発明の実施形態では、基準時間幅Ｗ１₀、Ｗ２₀、Ｗ３₀に対して時間幅を延長して液滴Ｄ１０、Ｄ２０、Ｄ３０の噴射速度を減速させる構成を採用したが、逆に基準時間幅Ｗ１₀、Ｗ２₀、Ｗ３₀に対して時間幅を短縮させることによっても液滴Ｄ１０、Ｄ２０、Ｄ３０の噴射速度を減速させることも可能である。例えば１滴モードの場合、基準時間幅Ｗ１₀、Ｗ２₀、Ｗ３₀に対して時間幅が短いほうを時間幅Ｗ１（ｘ）として噴射速度が基準速度Ｖ₀となる点として採用しても構わない。

また、本発明の実施形態では、すべてのノズルから基準ノズル１３ａを一つ特定する構成を採用したが、例えば上述の速度測定装置の検出限界以下の差異によって基準ノズル１３ａの候補となるノズルが複数生じることも考えられる。このような場合には、基準ノズル１３ａの候補となるすべてのノズルを基準ノズル１３ａとし、候補外のノズルを他のノズル１３ｂとして工程を進めても良い。

１ 液体噴射記録装置
２ 搬送手段
４、４Ｃ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｂ 液体噴射ヘッド
Ｄ、Ｄ２０、Ｄ３０ 液滴
Ｒ１₀、Ｒ２₀、Ｒ３₀ 基準駆動波形
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 駆動波形
Ｗ１₀、Ｗ２₀、Ｗ３₀ 基準時間幅
Ｗ、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３ 時間幅
ΔＷ１、ΔＷ２、ΔＷ３ 設定情報（第１設定情報、第２設定情報、第３設定情報）
Ｉ 設定情報
Ｐ 駆動パルス
Ｓ 被記録媒体
ｖ０ 基準速度
１３ ノズル
１３ａ 基準ノズル
１３ｂ 他のノズル
４１ ヘッドチップ
４３ 制御部
４５ 回路基板
４７ 記憶部
４８ 波形生成部
４９ 印加手段
Ｓ１１ 第１測定工程
Ｓ１２ 基準速度決定工程
Ｓ１３ 第１決定工程
Ｓ２１ 第２測定工程
Ｓ２２ 第２決定工程
Ｓ３１ 第３測定工程
Ｓ３２ 第３決定工程

Claims (5)

1. 液体を、被記録媒体に着弾する容量可変の液滴として噴射する液体噴射ヘッドであって、
   前記液体を噴射させるための駆動波形を生成する制御部と、
   前記駆動波形に基づいて所定電圧を有する駆動パルスを印加する印加手段と、
   前記駆動パルスが印加されて前記液体を噴射するノズルを複数有するヘッドチップと、
   を備え、
   前記制御部が、
   前記駆動波形の設定情報が前記ノズルに個別に対応づけられて記憶された記憶部と、
   前記設定情報に基づいた前記駆動波形を前記ノズルのそれぞれについて生成する波形生成部と、
   を有し、
   前記設定情報が、
   前記ノズルのすべてに対して所定時間幅の基準駆動波形を生成するための基準時間幅と、
   前記ノズルのうち前記基準駆動波形に基づいて前記液体が噴射された際に噴射速度が最も遅い基準ノズルの基準速度と、前記ノズルのうち前記基準ノズルを除く他のノズルによる噴射速度とが等しくなるように、前記他のノズルのそれぞれに対する第１駆動波形の時間幅を設定するための第１設定情報と、
   前記第１駆動波形及び前記第１駆動波形に先行して生成され前記液滴の容量を変化させる第２駆動波形に基づいて生じる前記液滴の噴射速度と、前記基準速度とが等しくなるように、前記ノズルのそれぞれに対する前記第２駆動波形の時間幅を設定するための第２設定情報と、
   を含む
   液体噴射ヘッド。
2. 前記記憶部が書き換え可能な不揮発メモリを有する請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記ヘッドチップに接続された回路基板をさらに備え、
   前記記憶部が前記回路基板に設けられている請求項１または２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 液体を、被記録媒体に着弾する容量可変の液滴として噴射する液体噴射ヘッドの駆動方法であって、
   所定の時間幅を有する基準駆動波形に基づいて複数のノズルから前記液体を噴射させ、前記ノズルのそれぞれから噴射される前記液体の噴射速度を測定する第１測定工程と、
   前記ノズルのうち前記第１測定工程において噴射速度が最も遅い基準ノズルを特定し、前記第１測定工程における前記基準ノズルによる前記液体の噴射速度を基準速度に定める基準速度決定工程と、
   前記ノズルのそれぞれによる前記液体の噴射速度が前記基準速度になるように前記ノズルのうち前記基準ノズルを除く他のノズルのそれぞれについて第１駆動波形の時間幅を決定する第１決定工程と、
   前記第１駆動波形の生成に先行して生成され前記液滴の容量を変化させる第２駆動波形の基準となる所定の時間幅を有する第２基準波形と、前記第１駆動波形とに基づいて前記ノズルから噴射される前記液滴の噴射速度を測定する第２測定工程と、
   前記第２測定工程で測定された前記ノズルのそれぞれにおける前記液滴の噴射速度が前記基準速度と等しくなるように前記ノズルのそれぞれに対して前記第２駆動波形の時間幅を決定する第２決定工程と、
   を備える液体噴射ヘッドの駆動方法。
5. 液体を、被記録媒体に着弾する容量可変の液滴として噴射する液体噴射記録装置の製造方法であって、
   所定の時間幅を有する基準駆動波形に基づいて複数のノズルから前記液体を噴射させ、前記ノズルのそれぞれから噴射される前記液体の噴射速度を測定する第１測定工程と、
   前記ノズルのうち前記第１測定工程において噴射速度が最も遅い基準ノズルを特定し、前記第１測定工程における前記基準ノズルによる前記液体の噴射速度を基準速度に定める基準速度決定工程と、
   前記ノズルのそれぞれによる前記液体の噴射速度が前記基準速度になるように前記ノズルのうち前記基準ノズルを除く他のノズルのそれぞれについて第１駆動波形の時間幅を決定する第１決定工程と、
   前記第１駆動波形の生成に先行して生成され前記液滴の容量を変化させる第２駆動波形の基準となる所定の時間幅を有する第２基準波形と、前記第１駆動波形とに基づいて前記ノズルから噴射される前記液滴の噴射速度を測定する第２測定工程と、
   前記第２測定工程で測定された前記ノズルのそれぞれにおける前記液滴の噴射速度が前記基準速度と等しくなるように前記ノズルのそれぞれに対して前記第２駆動波形の時間幅を決定する第２決定工程と、
   を備える液体噴射記録装置の製造方法。

Images