JP2015006735A - 液滴吐出ヘッドの制御装置、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの制御方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法、並びに、その制御方法若しくは製造方法のプログラム及びそのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

液滴吐出ヘッドの制御装置、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの制御方法及び液滴吐出ヘッドの製造方法、並びに、その制御方法若しくは製造方法のプログラム及びそのプログラムを記録した記録媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】温度変化に伴って変化する出力電圧に基づいて、温度を高精度に検知することができる液滴吐出ヘッドの制御装置、液滴吐出ヘッドの制御方法、又は、液滴吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】吐出口を備えるヘッド基板１０ＨＰを駆動するヘッド制御部の動作を制御する本体制御部１０Ｃと、中継基板１２に配置された電圧変換回路とを有し、電圧変換回路はヘッド基板１０ＨＰの温度に応じて変化する抵抗値を出力電圧に変換し、中継基板１２は出力電圧を本体制御部１０Ｃに入力し、本体制御部１０Ｃは入力された出力電圧に基づいてヘッド基板１０ＨＰの温度を検知し、検知した温度に基づいてヘッド基板１０ＨＰに印加する駆動電圧を決定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液滴吐出ヘッドの制御装置、その制御方法及びその製造方法に関する。
記録媒体の表面に画像を形成（印字、印刷）する装置には、液滴吐出ヘッドを用いるものがある。ここで、液滴吐出ヘッドとは、液体を加圧して複数の吐出口（ノズル）から液滴（例えばインク）を夫々吐出するものである。また、液滴吐出ヘッドには、ヘッドの温度を検出して、検出した温度に基づいて吐出動作を制御するものがある。
特許文献１では、液体を吐出するために利用される熱エネルギを発生する電気熱変換体と温度を検出する温度検出素子とが同一の支持体上に設けられた液体噴射記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）に関する技術を開示している。
形成する画像の画質を向上させるために、液滴吐出ヘッドの液滴を吐出する動作（吐出動作）の更なる高精度化が求められている。また、吐出動作の高精度化の要望に伴って、ヘッドの温度を検出する精度の更なる向上が求められている。
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、ヘッドの温度を検出するために温度検出素子と制御部とを接続する伝送路（例えばＦＦＣ）を含む抵抗値を検出するため、検出値に誤差が含まれる場合がある。すなわち、特許文献１に開示されている技術では、例えば伝送路の配線距離が長く、伝送路のインピーダンスが高く、又は、伝送路において外乱（ノイズなど）の影響を受け易い場合に、温度を高精度に検出できない場合がある。
本発明は、このような事情の下に為され、温度変化に伴って変化する出力電圧に基づいて、温度を高精度に検知することができる液滴吐出ヘッドの制御装置、液滴吐出ヘッドの制御方法、又は、液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一の態様によれば、複数の吐出口を備えるヘッド基板と、前記ヘッド基板に駆動電圧を印加して前記吐出口から液滴を吐出する動作を制御するヘッド制御部と、前記ヘッド基板と前記ヘッド制御部とを電気的に接続する中継基板とを備える液滴吐出ヘッドの制御装置であって、前記ヘッド制御部の動作を制御する本体制御部と、前記中継基板に配置された電圧変換回路とを有し、前記電圧変換回路は、前記ヘッド基板の温度に応じて変化する抵抗値を出力電圧に変換し、前記中継基板は、前記出力電圧を前記本体制御部に入力し、前記本体制御部は、入力された前記出力電圧に基づいて前記温度を検知し、検知した前記温度に基づいて前記駆動電圧を決定する、ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの制御装置が提供される。
本発明の他の態様によれば、複数の吐出口を備えるヘッド基板と、前記ヘッド基板に駆動電圧を印加するヘッド制御部と、前記ヘッド基板と前記ヘッド制御部とを電気的に接続する中継基板と、前記中継基板に電気的に接続された本体制御部とを備える液滴吐出ヘッドの制御方法であって、前記中継基板に配置された電圧変換回路を用いて、前記ヘッド基板の温度に応じて変化する抵抗値を出力電圧に変換する電圧変換ステップと、前記中継基板を用いて、前記出力電圧を前記本体制御部に入力する電圧入力ステップと、前記本体制御部を用いて、入力された前記出力電圧に基づいて、前記温度を検知する温度検知ステップと、前記本体制御部を用いて、検知した前記温度に基づいて前記駆動電圧を決定し、決定した前記駆動電圧を前記ヘッド基板に印加して前記吐出口から液滴を吐出するヘッド駆動ステップとを含む、ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの制御方法が提供される。また、本発明は、複数の吐出口を備えるヘッド基板と、前記ヘッド基板に駆動電圧を印加するヘッド制御部と、前記ヘッド基板と前記ヘッド制御部とを電気的に接続する中継基板と、前記中継基板に電気的に接続された本体制御部とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記ヘッド基板の温度に応じて抵抗値が変化する電圧変換回路を前記中継基板に配置する電圧変換回路配置工程と、前記ヘッド基板の温度と前記電圧変換回路の抵抗値とを対応付ける補正値を算出する補正値算出工程とを含み、前記補正値算出工程は、前記本体制御部と前記中継基板とを電気的に接続する伝送路の抵抗値を更に用いて、前記補正値を算出する、ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法が提供される。更に、本発明は、前記液滴吐出ヘッドの制御方法若しくは前記液滴吐出ヘッドの製造方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、又は、前記プログラムを記録した記録媒体であってもよい。
本発明に係る液滴吐出ヘッドの制御装置若しくはその制御方法によれば温度変化に伴って変化する出力電圧に基づいて温度を検知すること、又は、液滴吐出ヘッドの製造方法によれば出力電圧に基づいて温度を検知する液滴吐出ヘッドを製造することができる。
本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一例を説明する概略平面図である。 本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの機能の一例を説明する機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの温度検知手段（電圧変換回路）の一例を説明する概略回路図である。 本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの補正値の一例を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの補正値の他の例を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの温度検知手段（電圧変換回路）の検出結果（出力電圧）の一例を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの温度検知手段（電圧変換回路）の検出結果（出力電圧）の他の例を説明する説明図である。
液体を液滴として吐出口から吐出する液滴吐出ヘッドを用いて、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。本発明は、以後に説明する液滴吐出ヘッド以外でも、被写機、複合機、プリンタ、スキャナ、プロッタ、ファクシミリ、ファックス又はその他記録媒体の表面に画像を形成する画像形成手段（装置、機器、ユニット、システムなど）にも用いることができる。ここで、記録媒体の表面に画像を形成するとは、印刷、印写、印字、記録などを含む。
また、本発明は、以後に説明する液滴吐出ヘッド以外でも、三次元の形状を形成するもの（例えば三次元形成装置）に用いられる形成手段にも用いることができる。ここで、三次元の形状を形成するとは、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、配線などの微小形状の物体を形成することを含む。
なお、以後の説明において、添付の全図面の記載の同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。
本発明の一実施形態に係る液滴吐出ヘッドを用いて、下記に示す順序で本発明を説明する。
１．液滴吐出ヘッドの構成
２．液滴吐出ヘッドの制御装置
３．温度検知手段の例
４．液滴吐出ヘッドの制御方法
５．液滴吐出ヘッドの製造方法
６．プログラム及び記録媒体
［１．液滴吐出ヘッドの構成］
図１を用いて、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの一例を説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド１００の構成（液滴を吐出する表面）の一例を説明する概略平面図である。なお、本発明を用いることができる液滴吐出ヘッドは図１に示すものに限定されるものではない。
図１に示すように、液滴吐出ヘッド１００は、ヘッド基板１０ＨＰの液滴を吐出する表面に複数の吐出口からなる列（本実施形態では４列）１０ｎａ、１０ｎｂ、１０ｎｃ及び１０ｎｄを有する。吐出口の列（１０ｎａ等）は、例えばブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色の液滴を吐出する吐出口の列であってもよい。
また、液滴吐出ヘッド１００は、各列（１０ｎａ等）から液滴を吐出する動作を制御する駆動ＩＣ（１０ＩＣａ、１０ＩＣｂ、１０ＩＣｃ及び１０ＩＣｄ）を有する。ここで、駆動ＩＣ（１０ＩＣａ等）とは、例えば圧電方式の吐出方法を用いる場合に、圧電素子（ヘッド基板１０ＨＰ）に印加する駆動電圧（駆動波形）を制御するものである。また、駆動ＩＣ（１０ＩＣａ等）とは、例えばサーマル方式の吐出方法を用いる場合に、熱源（ヘッド基板１０ＨＰ）に供給する電力を制御するものである。本実施形態に係る液滴吐出ヘッド１００は、駆動ＩＣ（１０ＩＣａ等）を用いて、ヘッド基板１０ＨＰの複数の吐出口から吐出する液滴を夫々制御し、所望の吐出口から所望のタイミングで液滴を吐出する。
更に、本発明に係る液滴吐出ヘッド１００は、中継基板１２（後述する図２）のヘッド基板１０ＨＰと接する側の表面に温度検知手段（後述する図３の電圧変換回路１２Ｓ）を備える。ここで、温度検知手段（電圧変換回路１２Ｓ）とは、ヘッド基板１０ＨＰの温度変化に伴って変化する抵抗値に応じて、出力する電圧（以下、「出力電圧Ｖｓ」という。）を変化させる回路である。すなわち、本発明に係る液滴吐出ヘッド１００は、ヘッドユニットの温度として、温度検知手段（電圧変換回路１２Ｓ）を用いてヘッド基板１０ＨＰの温度を検知する。なお、温度検知手段（電圧変換回路１２Ｓ）の具体例は、後述する［３．温度検知手段の例］で説明する。
本発明に係る液滴吐出ヘッド１００又は液滴吐出ヘッド１００を搭載する装置は、不図示の操作部（例えば操作ボタン、操作パネル、タッチパネルなど）を更に含む構成であってもよい。操作ボタンとは、例えばオペレータ（ユーザ）が動作条件などを入力するためのものである。操作パネルとは、例えば液滴吐出ヘッド１００の動作状態や動作結果を表示するもの（ＬＣＤ、ＬＥＤデバイスなど）である。
液滴吐出ヘッドでは、駆動時（液滴吐出時）に、圧電素子の電気抵抗及び摩擦抵抗による発熱、配線パターンなどの電気抵抗による発熱、駆動ＩＣの発熱等によって、ヘッドユニット（ヘッド基板など）の温度及びその内部の液体の温度（インク温度）が上昇する。すなわち、液体の温度（インク温度）の上昇によって、駆動時に液体（インク）の粘度が低下する。このとき、液滴吐出ヘッドは、温度上昇前と温度上昇後とで同一の駆動波形（駆動電圧）で吐出動作を制御すると、液体の粘度の変化によって吐出する液滴の形状、体積等が変化し、吐出特性（印刷品質）が悪化する。
本発明に係る液滴吐出ヘッド１００は、温度検知手段（電圧変換回路１２Ｓ）から出力される出力電圧Ｖｓに基づいてヘッドユニット（ヘッド基板１０ＨＰ）の温度を検知する。また、本発明に係る液滴吐出ヘッド１００は、検知した温度に基づいて駆動電圧（駆動波形）を適切に変更（選択）して、所望の吐出特性（印刷品質）を実現する。なお、液滴吐出ヘッド１００が液滴を吐出する動作の具体例は、後述する［４．液滴吐出ヘッドの制御方法］で説明する。
［２．液滴吐出ヘッドの制御装置］
図２を用いて、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド１００の制御装置１０を説明する。ここで、図２は、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド１００の機能の一例を説明する概略機能ブロック図である。なお、本発明を用いることができる液滴吐出ヘッドの機能は図２に示すものに限定されるものではない。
図２に示すように、液滴吐出ヘッド１００は、制御装置１０を備える。ここで、制御装置１０とは、液滴吐出ヘッド１００の各構成に動作を指示し、各構成の動作を制御するものである。なお、図２に示すように、以後の説明において、ヘッド基板１０ＨＰと中継基板１２とからなる構成をヘッドユニット１００Ｕという。また、本体制御部１０Ｃとヘッド制御部１３とは本体制御基板１００Ｃに実装されている。
本発明に係る制御装置１０は、ヘッド基板１０ＨＰに駆動電圧を印加するヘッド制御部１３と、ヘッド制御部１３の動作を制御する本体制御部１０Ｃと、ヘッド基板１０ＨＰとヘッド制御部１３とを電気的に接続する中継基板１２とを備える。ここで、中継基板１２とヘッド基板１０ＨＰとは、ＦＰＣ（ Flexible Printed Circuits ）で接続されている。
本体制御部１０Ｃは、ヘッド制御部１３に電気的に接続されている。本体制御部１０Ｃは、液滴吐出ヘッド１００に入力された動作条件などに基づいて、ヘッドユニット１００Ｕ（ヘッド制御部１３）等の動作を制御する。本体制御部１０Ｃは、例えば駆動電圧（駆動波形）に関する情報をヘッド制御部１３に入力する。
また、本発明に係る本体制御部１０Ｃは、中継基板１２（後述する温度検知手段）から出力された出力電圧Ｖｓに基づいて、ヘッドユニット１００Ｕ（ヘッド基板１０ＨＰ）の温度を検知する。本体制御部１０Ｃは、中継基板１２から例えば後述する図６のＬａで示す出力電圧Ｖｓを入力される。すなわち、本体制御部１０Ｃは、ヘッド基板１０ＨＰの温度に応じて変化する出力電圧Ｖｓを入力される。
ここで、本体制御部１０Ｃは、入力される出力電圧Ｖｓ（図６の縦軸）に対応するヘッドユニット１００Ｕ（ヘッド基板１０ＨＰ）の温度（図６の横軸）の関係を予め記憶している。本体制御部１０Ｃは、入力される出力電圧Ｖｓの値に基づいて、ヘッドユニット１００Ｕ（ヘッド基板１０ＨＰ）の温度を検知する。また、本体制御部１０Ｃは、ヘッドユニット１００Ｕの温度を検知することができるので、検知した温度に基づいて駆動電圧（駆動波形）を適切に変更（選択）する。これにより、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド１００（本体制御部１０Ｃ）は、ヘッドユニット１００Ｕの温度に応じた所望の吐出特性（印刷品質）を実現することができる。
なお、本体制御部１０Ｃは、例えば予め記憶されているプログラム（制御プログラム、アプリケーション等）を用いて、液滴吐出ヘッド１００の各構成（ヘッドユニット１００Ｕなど）の動作を制御してもよい。また、本体制御部１０Ｃは、ユーザーによって操作部などから入力された情報等を更に用いて、液滴吐出ヘッド１００の各構成の動作を制御してもよい。
中継基板１２は、本体制御基板１００Ｃとヘッドユニット１００Ｕとを電気的に接続する基板である。また、中継基板１２は、ヘッド制御部１３とヘッド基板１０ＨＰとを電気的に接続する基板である。
本発明に係る中継基板１２は、ヘッドユニット１００Ｕ（本実施形態ではヘッド基板１０ＨＰ）の温度を検出するための温度検知手段（後述する図３の電圧変換回路１２Ｓ）を更に含む。中継基板１２は、温度検知手段が検出した検出結果（電圧変換回路１２Ｓの出力電圧Ｖｓ）を本体制御部１０Ｃ（本体制御基板１００Ｃ）に入力する。
これにより、本発明に係る液滴吐出ヘッド１００によれば、温度検知手段が検出した検出結果（電圧変換回路１２Ｓの出力電圧Ｖｓ）に基づいてヘッドユニット１００Ｕ（ヘッド基板１０ＨＰ）の温度を検知することができる。また、本発明に係る液滴吐出ヘッド１００によれば、温度検知手段が検出した検出結果に基づいてヘッドユニット１００Ｕの温度を検知することができるので、サーミスタ等の温度検出専用の素子を実装しなくてもよい。更に、本発明に係る液滴吐出ヘッド１００によれば、サーミスタ等の温度検出専用の素子を実装しなくてもよいので、ヘッドの小型化、低コスト化について有利な効果を有する。なお、温度検知手段（電圧変換回路１２Ｓの例）は、後述する［３．温度検知手段の例］で説明する。
また、中継基板１２は、記憶部（不図示）を更に有してもよい。中継基板１２は、記憶部を有する場合に、記憶部を用いて温度検知手段が検出した検出結果（例えば補正値など）を記憶してもよい。中継基板１２は、記憶部を有する場合に、例えばヘッド基板１０ＨＰが所定の温度Ｔｓである場合の電圧変換回路１２Ｓ（温度検知手段）が出力する電圧（以下、「基準電圧」という。）の値を予め記憶してもよい。これにより、液滴吐出ヘッド１００（本体制御部１０Ｃ）は、例えばヘッドユニット１００Ｕの交換時に、ヘッドユニット１００Ｕの中継基板１２の記憶部に記憶している検出結果及び／又は基準電圧の値などを読み込むことができる。また、液滴吐出ヘッド１００（本体制御部１０Ｃ）は、例えばヘッドの製造時に、ヘッドユニット１００Ｕの中継基板１２の記憶部に検出結果及び／又は基準電圧の値などを記憶することができる。
ここで、所定の温度Ｔｓとは、電圧変換回路１２Ｓの抵抗値、伝送路１１の抵抗値及びその他液滴吐出ヘッド１００の仕様に対応する温度とすることができる。また、所定の温度Ｔｓを、後述する［５．液滴吐出ヘッドの製造方法］の製造時（例えばヘッド制御部１３と中継基板１２とを封止する際の加熱時）に設定される温度であってもよい。所定の温度Ｔｓは、例えば液滴吐出ヘッド１００の製造時でヘッドの配線抵抗のバラツキ、電圧変換回路１２Ｓの抵抗値のバラツキなどを補正するときのヘッドユニット１００Ｕの温度であってもよい。
更に、中継基板１２は、Ａ／Ｄ変換回路（不図示）を更に有してもよい。中継基板１２は、Ａ／Ｄ変換回路を有する場合に、Ａ／Ｄ変換回路を用いて、電圧変換回路１２Ｓ（温度検知手段）が出力した出力電圧Ｖｓの値をデジタルデータに変換してもよい。また、中継基板１２は、Ａ／Ｄ変換回路を有する場合に、Ａ／Ｄ変換回路を用いて変換したデジタルデータを本体制御部１０Ｃ（本体制御基板１００Ｃ）に入力してもよい。これにより、液滴吐出ヘッド１００は、電圧変換回路１２Ｓが出力した出力電圧Ｖｓの値をデジタルデータに変換することができるので、検出結果（出力電圧Ｖｓ）に外乱（ノイズなど）が含まれることを低減することができる。液滴吐出ヘッド１００は、特に外乱の影響を受け易い伝送路１１（ＦＦＣなど）にアナログ信号を伝送しないで、外乱の影響を低減できるデジタル信号（デジタルデータ）を伝送することができるので、検知する温度の精度を向上することができる。
ヘッド制御部１３は、中継基板１２を介して、ヘッド基板１０ＨＰと電気的に接続される基板である。また、ヘッド制御部１３は、本体制御部１０Ｃから入力された情報に基づいて、ヘッド基板１０ＨＰの吐出動作を制御する。
具体的には、ヘッド制御部１３は、本体制御部１０Ｃから入力された駆動波形に関する情報に基づいて、駆動ＩＣ（図１の１０ＩＣａ等）を用いてヘッド基板１０ＨＰに印加する駆動電圧を生成し、生成した駆動電圧をヘッド基板１０ＨＰに印加する。これにより、ヘッド制御部１３は、印加する駆動電圧に基づいて、ヘッド基板１０ＨＰの吐出口から液滴を吐出する動作（吐出動作）を制御することができる。
［３．温度検知手段の例］
図３を用いて、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド１００の温度検知手段の一例を説明する。ここで、図３は、液滴吐出ヘッド１００に用いる温度検知手段として、電圧変換回路１２Ｓの一例を示す。また、図３に示す入力電圧Ｖｃｃは例えば３．３Ｖ、分圧抵抗Ｒ０は例えば１００Ω、分圧抵抗Ｒ１は例えば１ｋΩ、分圧抵抗Ｒ２は例えば４７ｋΩ、分圧抵抗Ｒ３は例えば３．３ｋΩ、分圧抵抗Ｒ４は例えば１５０Ωであってもよい。なお、本発明に用いることができる温度検知手段は、図３に示す電圧変換回路１２Ｓに限定されるものではない。
図３に示すように、本実施形態に係る液滴吐出ヘッド１００の温度検知手段（電圧変換回路１２Ｓ）は、温度変化によって抵抗値が変化する抵抗１２Ｒｓを含む。また、温度検知手段は、入力電圧Ｖｃｃを変換して出力電圧Ｖｓ（図中のＶｏｕｔ）として出力する。すなわち、温度検知手段は、温度変化によって抵抗値が変化した抵抗１２Ｒｓを用いて、温度（抵抗値）の変化に対応する出力電圧Ｖｓ（Ｖｏｕｔ）を出力する。
具体的には、電圧変換回路１２Ｓ（温度検知手段）は、図３に示すように、温度によって抵抗値が変化する抵抗１２Ｒｓ及び分圧抵抗Ｒ０に入力電圧Ｖｃｃを印加（入力）されている。電圧変換回路１２Ｓは、温度変化時（抵抗１２Ｒｓの抵抗値の変化時）に、コンパレータ１２Ｃｍｐを用いて、温度変化によって変化した抵抗１２Ｒｓの抵抗値を電圧値の変化量に変換する。次いで、電圧変換回路１２Ｓは、アンプ１２Ａｍｐを用いて入力電圧Ｖｃｃを入力された分圧抵抗Ｒ３及び分圧抵抗Ｒ４から出力される電圧と比較することによって、電圧値の変化量を増幅する。その後、電圧変換回路１２Ｓは、増幅した電圧（電圧値の変化量）を温度変化に応じて変化した出力電圧Ｖｓ（Ｖｏｕｔ）として出力する。
本発明に係る温度検知手段（電圧変換回路１２Ｓ）は、伝送路１１を介して、出力電圧Ｖｓを本体制御部１０Ｃに出力する。温度検知手段は、例えば図６のＬａで示すように、ヘッドユニット１００Ｕの温度Ｔｈ（横軸）に対応する出力電圧Ｖｓ（縦軸）を出力する。なお、温度検知手段は、中継基板１２がＡ／Ｄ変換回路を有する場合に、Ａ／Ｄ変換回路を用いて出力電圧Ｖｓの値をデジタルデータに変換されてもよい。
［４．液滴吐出ヘッドの制御方法］
本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド１００が液滴を吐出する動作（圧電方式の引き−押し打ち動作）の一例を説明する。なお、本発明を用いることができる液滴吐出ヘッドの液滴を吐出する動作は以下に示すものに限定されるものではない。すなわち、本発明を用いることができる液滴吐出ヘッドの液滴吐出方法は、発熱抵抗体を用いて液体を加熱して気泡を発生させる方法（いわゆるサーマル型）のもの（例えば特開昭６１−５９９１１号公報参照）を用いてもよい。また、液滴吐出ヘッドの液滴吐出方法は、静電力によって液体に圧力を負荷する方法（いわゆる静電型）のもの（例えば特開平６−７１８８２号公報参照）を用いてもよい。
液滴吐出ヘッド１００の本体制御部１０Ｃ（図２）は、ユーザーにより操作部などから入力された情報等に基づいて、液滴を吐出する動作を開始する。すなわち、本体制御部１０Ｃは、入力された情報等に基づいて、駆動波形（駆動電圧）に関する情報をヘッド制御部１３（図２）に出力する。次に、ヘッド制御部１３は、駆動部ＩＣ（図１）を用いて、本体制御部１０Ｃから入力された駆動波形に対応する駆動電圧を生成し、生成した駆動電圧をヘッド基板１０ＨＰに印加する。これにより、ヘッド基板１０ＨＰは、入力された駆動波形に応じて、吐出口から液滴を吐出する。
具体的には、ヘッド制御部１３は、印加する駆動電圧として、先ず、ヘッド基板１０ＨＰに印加している電圧を基準電位未満の値に下げ、ヘッド基板１０ＨＰの内部の圧電素子を縮小させる。このとき、ヘッド基板１０ＨＰの内部の液室は、圧電素子の縮小によって、その容積（体積）を拡大（膨張）させる。これにより、ヘッド制御部１３は、ヘッド基板１０ＨＰの液室内部に液体（インクなど）を供給（補充）することができる。
次に、ヘッド制御部１３は、ヘッド基板１０ＨＰに印加している電圧を基準電位を超える値に上げ、ヘッド基板１０ＨＰの圧電素子を伸長させる。このとき、ヘッド基板１０ＨＰは、圧電素子の伸長によって、その内部の液室の容積（体積）を縮小（収縮）させる。これにより、ヘッド制御部１３は、液室内の液体に圧力を付加することができ、液室内の液体を吐出口から吐出（噴射）することができる。
その後、ヘッド制御部１３は、圧電素子に印加している電圧を基準電位に戻し、圧電素子を初期位置に戻す（復元する）。このとき、ヘッド基板１０ＨＰは、液室の膨張によって液室内を減圧し、液室内に液体（インクなど）を補充（供給）する。次いで、ヘッド制御部１３は、本体制御部１０Ｃから入力される駆動波形（駆動電圧）に関する情報に基づいて、上記の液滴を吐出する動作を繰り返す。
本発明に係る液滴吐出ヘッド１００（本体制御基板１００Ｃ）は、駆動時（液滴の吐出時）に、温度検知手段を用いてヘッドユニット１００Ｕ（図２）の温度を検出し、検出した温度に基づいて吐出動作を制御する。すなわち、本体制御部１０Ｃ（本体制御基板１００Ｃ）は、電圧変換回路１２Ｓ（温度検知手段）から出力された出力電圧Ｖｓに基づいて、ヘッド基板１０ＨＰ（ヘッドユニット１００Ｕ）の温度を検知し、検知した温度に基づいて駆動電圧（駆動波形）を適切に変更（選択）する。
具体的には、液滴吐出ヘッド１００は、先ず、電圧変換ステップとして、中継基板１２に配置された電圧変換回路１２Ｓを用いて、ヘッド基板１０ＨＰの温度に応じて変化する抵抗値を出力電圧Ｖｓに変換する。次に、液滴吐出ヘッド１００は、電圧入力ステップとして、中継基板１２を用いて、伝送路１１を介して出力電圧Ｖｓを本体制御部１０Ｃに入力する。次いで、液滴吐出ヘッド１００は、温度検知ステップとして、本体制御部１０Ｃを用いて、入力された出力電圧Ｖｓに基づいて、ヘッドユニット１００Ｕ（ヘッド基板１０ＨＰ）の温度を検知する。
ここで、本体制御部１０Ｃは、入力される出力電圧Ｖｓ（例えば後述する図６の縦軸）に対応するヘッドユニット１００Ｕの温度Ｔｈ（図６の横軸）の関係を予め記憶している。このため、本体制御部１０Ｃは、入力される出力電圧Ｖｓの値に対応する温度を特定して、特定した温度をヘッドユニット１００Ｕ（ヘッド基板１０ＨＰ）の温度として検知することができる。
その後、液滴吐出ヘッド１００は、ヘッド駆動ステップとして、本体制御部１０Ｃを用いて、検知した温度に適した駆動電圧を決定（選択）する。また、液滴吐出ヘッド１００は、ヘッド制御部１３（及び駆動ＩＣ）を用いて、決定した駆動電圧をヘッド基板１０ＨＰに印加し、ヘッド基板１０ＨＰの吐出口から液滴を吐出する。
これにより、液滴吐出ヘッド１００（の本体制御部１０Ｃ）は、ヘッドユニット１００Ｕの温度Ｔｈに応じた所望の吐出特性（印刷品質）を実現することができる。液滴吐出ヘッド１００（の本体制御部１０Ｃ）は、例えばヘッド基板１０ＨＰの温度、液体（インク）の温度（粘度）などに応じた所望の吐出特性（印刷品質）を実現することができる。
なお、液滴吐出ヘッド１００は、中継基板１２が記憶部を有する場合に、記憶部が予め記憶している検出結果（例えば所定の温度Ｔｓのときの基準電圧）と出力電圧Ｖｓとを比較することによって、ヘッドユニット１００Ｕの温度Ｔｈを検知してもよい。また、液滴吐出ヘッド１００は、中継基板１２が記憶部を有する場合に、記憶部が記憶している駆動履歴を更に用いて、ヘッドユニット１００Ｕの温度Ｔｈを推定してもよい。
［５．液滴吐出ヘッドの製造方法］
本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド１００は、ヘッド基板１０ＨＰと、中継基板１２とを積層してヘッドユニット１００Ｕ（図２）を製造される。また、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド１００は、伝送路１１（図２）を介して、ヘッドユニット１００Ｕ（中継基板１２、ヘッド基板１０ＨＰ）と本体制御基板１００Ｃ（本体制御部１０Ｃ及びヘッド制御部１３）とを接続されて製造される。
液滴吐出ヘッド１００の製造方法では、ヘッド基板１０ＨＰとして、シリコン基板、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）、熱硬化性樹脂、合成樹脂、エンジニアリングプラスチックなどの基板を用いることができる。ヘッド基板１０ＨＰは、シリコン基板を用いた場合に、水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングで液室や吐出口などを形成される。また、ヘッド基板１０ＨＰは、フォトリソ工法、電鋳加工、ＣＶＤ工法などで配線及び回路を形成される。
液滴吐出ヘッド１００の製造方法では、中継基板１２として、シリコン基板、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）、熱硬化性樹脂、合成樹脂、エンジニアリングプラスチックなどの基板を用いることができる。また、本発明に係る中継基板１２は、温度検知手段（例えば図３の電圧変換回路１２Ｓ）を配置される（電圧変換回路配置工程）。中継基板１２は、その表面にフォトリソ工法、電鋳加工、ＣＶＤ工法などを用いて温度検知手段（電圧変換回路１２Ｓ）を配置されてもよい。
液滴吐出ヘッド１００の製造方法では、本体制御基板１００Ｃとして、公知の技術のＣＰＵ及びメモリ（ ＲＯＭ、ＲＡＭ ）等を含む演算処理装置を用いることができる。ここで、ＣＰＵ（ Central Processing Unit ）は、ＯＳやプログラムを記憶装置（例えばＲＯＭ）から読み出して論理演算等を行い、各構成の制御やデータの演算、加工などを行う。ＲＯＭ（ Read Only Memory ）は、制御プログラム及び動作条件等を格納する。ＲＡＭ（ Random Access Memory）は、プログラムを実行する際に必要なデータを一時保管する作業メモリ（キャッシュメモリ、ワークエリア）として利用される。
液滴吐出ヘッド１００の製造方法では、伝送路１１として、樹脂皮膜で覆われた帯状のケーブルを用いることができる。液滴吐出ヘッド１００の製造方法では、伝送路１１として、例えば樹脂皮膜で覆われた複数の導線を帯状に束ねたＦＦＣ（ Flexible Flat Cable ）を用いてもよい。
図４及び図５を用いて、液滴吐出ヘッド１００の製造方法の調整工程において、ヘッドユニット１００Ｕの温度Ｔｈを検知するために用いる補正値を算出する補正値算出工程を説明する。すなわち、ヘッドユニット１００Ｕと本体制御基板１００Ｃの間の伝送路１１のインピーダンスによる温度測定誤差をなくし、且つ、ヘッドユニット１００Ｕの配線抵抗のバラツキ及び温度検知手段の部品バラツキを補正する工程（調整工程）を説明する。ここで、図４及び図５は、液滴吐出ヘッド１００が用いる補正値の一例を説明する説明図である。
図４に示すように、液滴吐出ヘッド１００は、温度検知手段（電圧変換回路１２Ｓ）の部品バラツキによって、出力電圧Ｖｓの値が変化する。図４の電圧Ｌｍは、例えば電圧変換回路１２Ｓの抵抗公差（部品バラツキ）を０．０５％とした場合で、出力電圧Ｖｓが高くなる方向に誤差を積み上げたときの出力電圧Ｖｓである。図４の電圧Ｌｏは、例えば電圧変換回路１２Ｓの抵抗値に誤差が含まれない場合の出力電圧Ｖｓである。図４の電圧Ｌｍと電圧Ｌｏとを比較すると、電圧変換回路１２Ｓの出力電圧が同じであっても、電圧変換回路１２Ｓの抵抗公差（部品バラツキ）の影響で検知される温度に約０．７度（図のΔＴ）の誤差が含まれる。
したがって、本発明に係る液滴吐出ヘッド１００の製造方法では、電圧変換回路１２Ｓの部品バラツキを配線抵抗（例えば伝送路１１のインピーダンス）のバラツキとみなし、図４の電圧Ｌｍを電圧Ｌ２５に補正する補正値を算出する。すなわち、本発明に係る液滴吐出ヘッド１００の製造方法では、本体制御基板１００Ｃと中継基板１２（ヘッドユニット１００Ｕ）とを接続する伝送路１１の抵抗値（インピーダンス）を更に用いて、電圧変換回路１２Ｓの部品バラツキと配線抵抗のバラツキとを分けずに、一個の補正値を算出する。
液滴吐出ヘッド１００の製造方法では、ヘッドユニット１００Ｕの加熱工程（例えば中継基板１２を封止する際の加熱等）において、温度検知手段の出力電圧Ｖｓから補正値を算出してもよい。液滴吐出ヘッド１００の製造方法の加熱工程として、図５に示すように、例えばヘッドユニット１００Ｕを３７〜４０度に加熱する。このとき、液滴吐出ヘッド１００の製造方法の加熱工程として、加熱した際に出力される電圧Ｌｍ（電圧変換回路１２Ｓの抵抗値に誤差が含まれる場合）と電圧Ｌｏ（電圧変換回路１２Ｓの抵抗値に誤差が含まれない場合）とを比較して、補正値を算出してもよい。これにより、液滴吐出ヘッド１００の製造方法では、補正値を算出するための加熱工程を追加することなく、出力電圧を測定（補正値を算出）ができる。すなわち、液滴吐出ヘッド１００の製造コストを低減することができる。
なお、図６に、液滴吐出ヘッド１００の温度検知手段の出力電圧の例を示す。ここで、図６の電圧Ｌａは、本発明に係る電圧変換回路１２Ｓ（中継基板１２に実装する場合）の出力電圧の一例である。図６の電圧Ｌｂは、電圧変換回路の他の例（中継基板に実装しない場合）である。
図６に示すように、電圧Ｌｂ（中継基板に電圧変換回路を実装しない場合）では、温度変化に対して電圧変化が微小である。このため、ノイズの影響を受けやすい。一方、本発明に係る電圧変換回路１２Ｓ（中継基板１２に実装する場合）の電圧Ｌａは、電圧Ｌｂと比較して、温度変化に対して電圧変化が大きい。すなわち、電圧変換回路１２Ｓを中継基板１２に実装することにより、電圧変化を大きくして（グラフの傾きの絶対値を大きくして）、ノイズの影響を受けにくくする（低減する）ことができる。
図７に、液滴吐出ヘッド１００の温度検知手段（電圧変換回路１２Ｓ）の配線抵抗を９０Ω、１００Ω、１１０Ωとしたときの出力電圧Ｖｓを示す。ここで、図７の電圧Ｌ（Ｒ９０）は配線抵抗９０Ωの場合である。図７の電圧Ｌ（Ｒ１００）は配線抵抗１００Ωの場合である。図７の電圧Ｌ（Ｒ１１０）は配線抵抗１１０Ωの場合である。なお、配線抵抗は、液滴吐出ヘッド１００の製造時の配線の膜圧やエッチングの加工バラツキにより変化する。
図７に示すように、電圧Ｌ（Ｒ９０）、電圧Ｌ（Ｒ１００）及び電圧Ｌ（Ｒ１１０）を比較すると、同一の出力電圧でも４０度以上の温度差がある。すなわち、液滴吐出ヘッド１００の製造時の配線抵抗のバラツキに応じて、ヘッドユニット１００Ｕの温度Ｔｈと出力電圧Ｖｓとの関係を補正する必要がある。
ここで、配線抵抗Ｒは次式で算出することができる。なお、Ａは温度係数、Ｔは検出温度である。
（数１）
Ｒ＝１００＋ＡＴ
電圧変換回路１２Ｓの配線抵抗が配線の太さによりばらついた場合には、温度係数Ａは変化していない。このため、抵抗変化率をＸとすると、配線抵抗Ｒは次式で算出することができる。
（数２）
Ｒ＝Ｘ（１００＋ＡＴ）
すなわち、液滴吐出ヘッド１００の製造方法では、抵抗変化率Ｘを算出して、算出した抵抗変化率Ｘを用いて、全温度領域における補正を行えばよい。液滴吐出ヘッド１００の製造方法では、例えば常温２５度付近でヘッドユニット１００Ｕの温度Ｔｈと出力電圧Ｖｓを測定し、そのときの配線抵抗を計算し、目標値との比率を求め、温度０度〜４０度の出力電圧Ｖｓをその比率で補正する。これにより、液滴吐出ヘッド１００の製造方法では、ヘッドユニット１００Ｕの温度Ｔｈを検知することができる。
以上のとおり、本発明に係る液滴吐出ヘッド１００の製造方法（調整工程）によれば、ヘッドユニット１００Ｕと本体制御基板１００Ｃとの間の伝送路１１のインピーダンスによる温度検知の誤差（温度測定誤差）を低減することができる。また、本発明に係る液滴吐出ヘッド１００の製造方法（調整工程）によれば、ヘッドユニット１００Ｕの配線抵抗のバラツキ及び温度検知手段の部品のバラツキを補正することができる。すなわち、本発明に係る液滴吐出ヘッド１００の製造方法によれば、調整工程において、（１）伝送路１１などの配線抵抗のバラツキ、（２）温度検知手段（電圧変換回路１２Ｓ）のバラツキ、（３）本体制御基板１００Ｃ（本体制御部１０Ｃなど）の内部の配線抵抗のバラツキ、を補正することができる。これにより、本発明に係る液滴吐出ヘッド１００の製造方法によれば、一度の調整工程で上記（１）〜（３）を調整（補正）することができるので、液滴吐出ヘッド１００の製造コストを低減することができる。
［６．プログラム、及び、プログラムを記録した記録媒体］
本発明に係るプログラムＰｒは、複数の吐出口を備えるヘッド基板と、前記ヘッド基板に駆動電圧を印加するヘッド制御部と、前記ヘッド基板と前記ヘッド制御部とを電気的に接続する中継基板と、前記中継基板に電気的に接続された本体制御部とを備える液滴吐出ヘッドの制御方法であって、前記中継基板に配置された電圧変換回路を用いて、前記ヘッド基板の温度に応じて変化する抵抗値を出力電圧に変換する電圧変換ステップと、前記中継基板を用いて、前記出力電圧を前記本体制御部に入力する電圧入力ステップと、前記本体制御部を用いて、入力された前記出力電圧に基づいて、前記温度を検知する温度検知ステップと、前記本体制御部を用いて、検知した前記温度に基づいて前記駆動電圧を決定し、決定した前記駆動電圧を前記ヘッド基板に印加して前記吐出口から液滴を吐出するヘッド駆動ステップとを含む、ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの制御方法を実行する。これによれば、前述した［４．液滴吐出ヘッドの制御方法］と同等の効果が得られる。
本発明に係るプログラムＰｒは、複数の吐出口を備えるヘッド基板と、前記ヘッド基板に駆動電圧を印加するヘッド制御部と、前記ヘッド基板と前記ヘッド制御部とを電気的に接続する中継基板と、前記中継基板に電気的に接続された本体制御部とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記ヘッド基板の温度に応じて抵抗値が変化する電圧変換回路を前記中継基板に配置する電圧変換回路配置工程と、前記ヘッド基板の温度と前記電圧変換回路の抵抗値とを対応付ける補正値を算出する補正値算出工程とを含み、前記補正値算出工程は、前記本体制御部と前記中継基板とを電気的に接続する伝送路の抵抗値を更に用いて、前記補正値を算出する、ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法を実行する。これによれば、前述した［５．液滴吐出ヘッドの製造方法］と同等の効果が得られる。
なお、本発明は、上記プログラムＰｒを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体Ｍｄとしてもよい。上記プログラムＰｒを記録した記録媒体Ｍｄは、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ−ＲＯＭ）、ＣＤ−Ｒ（ＣＤ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）及びその他コンピュータ読み取り可能な媒体、並びに、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体メモリ、メモリカード、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）及びその他コンピュータ読み取り可能なものを用いることができる。
上記プログラムＰｒを記録した記録媒体Ｍｄには、ネットワークを介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリに一時的に保持しているものも含むものとする。ここで、ネットワークとは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を含む。また、揮発性メモリとは、例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。更に、記録媒体Ｍｄに記録された上記プログラムＰｒには、コンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで機能を実現する所謂差分ファイルであってもよい。
以上のとおり、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されるものではない。また、本発明は、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更することが可能である。
１００ ： 液滴吐出ヘッド
１００Ｃ： 本体制御基板１００Ｃ
１００Ｕ： ヘッドユニット
１０ ： 制御装置（コントローラなど）
１０Ｃ： 本体制御部部
１０ＨＰ：ヘッド基板
１１ ： 伝送路（ＦＦＣなど）
１２ ： 中継基板
１２Ｓ： 温度検知手段（電圧変換回路など）
１３ ： ヘッド制御部（ＦＰＣなど）
Ｐｒ ： 液滴吐出制御方法のプログラム
Ｍｄ ： プログラムＰｒを記録した記録媒体
Ｖｓ ： 出力電圧
Ｔｓ ： 所定の温度
特開平２−２８９３５４号公報

Claims (10)

  1. 複数の吐出口を備えるヘッド基板と、前記ヘッド基板に駆動電圧を印加して前記吐出口から液滴を吐出する動作を制御するヘッド制御部と、前記ヘッド基板と前記ヘッド制御部とを電気的に接続する中継基板とを備える液滴吐出ヘッドの制御装置であって、
    前記ヘッド制御部の動作を制御する本体制御部と、
    前記中継基板に配置された電圧変換回路と
    を有し、
    前記電圧変換回路は、前記ヘッド基板の温度に応じて変化する抵抗値を出力電圧に変換し、
    前記中継基板は、前記出力電圧を前記本体制御部に入力し、
    前記本体制御部は、入力された前記出力電圧に基づいて前記温度を検知し、検知した前記温度に基づいて前記駆動電圧を決定する、
    ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの制御装置。
  2. 前記本体制御部は、伝送路を介して、前記電圧変換回路から前記出力電圧を入力される、ことを特徴とする、請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの制御装置。
  3. 前記本体制御部は、前記ヘッド基板が所定の温度である場合の前記電圧変換回路が出力する基準電圧を予め検出し、予め検出した前記基準電圧と入力される前記出力電圧とを比較することによって前記温度を検知する、ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの制御装置。
  4. 前記中継基板は、記憶部を更に有し、
    前記記憶部は、前記基準電圧を記憶する、
    ことを特徴とする、請求項３に記載の液滴吐出ヘッドの制御装置。
  5. 前記中継基板は、Ａ／Ｄ変換回路を更に有し、前記Ａ／Ｄ変換回路を用いて前記出力電圧の値をデジタルデータに変換し、変換した前記デジタルデータを前記本体制御部に入力する、
    ことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの制御装置。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の制御装置を備える液滴吐出ヘッド。
  7. 複数の吐出口を備えるヘッド基板と、前記ヘッド基板に駆動電圧を印加するヘッド制御部と、前記ヘッド基板と前記ヘッド制御部とを電気的に接続する中継基板と、前記中継基板に電気的に接続された本体制御部とを備える液滴吐出ヘッドの制御方法であって、
    前記中継基板に配置された電圧変換回路を用いて、前記ヘッド基板の温度に応じて変化する抵抗値を出力電圧に変換する電圧変換ステップと、
    前記中継基板を用いて、前記出力電圧を前記本体制御部に入力する電圧入力ステップと、
    前記本体制御部を用いて、入力された前記出力電圧に基づいて、前記温度を検知する温度検知ステップと、
    前記本体制御部を用いて、検知した前記温度に基づいて前記駆動電圧を決定し、決定した前記駆動電圧を前記ヘッド基板に印加して前記吐出口から液滴を吐出するヘッド駆動ステップと
    を含む、ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの制御方法。
  8. 複数の吐出口を備えるヘッド基板と、前記ヘッド基板に駆動電圧を印加するヘッド制御部と、前記ヘッド基板と前記ヘッド制御部とを電気的に接続する中継基板と、前記中継基板に電気的に接続された本体制御部とを備える液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
    前記ヘッド基板の温度に応じて抵抗値が変化する電圧変換回路を前記中継基板に配置する電圧変換回路配置工程と、
    前記ヘッド基板の温度と前記電圧変換回路の抵抗値とを対応付ける補正値を算出する補正値算出工程と
    を含み、
    前記補正値算出工程は、前記本体制御部と前記中継基板とを電気的に接続する伝送路の抵抗値を更に用いて、前記補正値を算出する、
    ことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
  9. 請求項７に記載の液滴吐出ヘッドの制御方法、又は、請求項８に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  10. 請求項９に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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