JP2019162765A

JP2019162765A - 液体吐出ヘッドの制御装置および液体吐出装置

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Publication number: JP2019162765A
Application number: JP2018051649A
Authority: JP
Inventors: 尚弥近藤; Naoya Kondo
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2019-09-26
Anticipated expiration: 2038-03-19
Also published as: JP7047514B2

Abstract

【課題】繰り返し駆動に対して電気機械変換素子への負荷を低減しつつ、液滴吐出特性の低下を抑制することができる液体吐出ヘッドの制御装置および液体吐出装置を提供する。【解決手段】ノズルが形成されたノズル板、液室が形成された基板、液室の一面を形成する振動板の順に積層された積層体を有し、さらに、振動板を駆動させるために、共通電極、電気機械変換素子、および電気機械変換素子を駆動させるための駆動波形の電圧が印加される個別電極を有する液体吐出ヘッドの制御装置であって、電気機械変換素子を駆動させるための個別電極と共通電極との間の印加電圧を、電気機械変換素子の抗電界に基づいて補正する電圧補正部と、電圧補正部により補正された印加電圧を個別電極と共通電極との間に印加させるための指令を駆動部に送る電圧指令部と、を備える。【選択図】図１１

Description

本発明は、液体吐出ヘッドの制御装置および液体吐出装置に関する。

プリンタ、ファクシミリまたは複写装置等の画像記録装置または画像形成装置として使用されるインクジェット記録装置（液体吐出装置）は、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する圧力室（インク流路、加圧液室、加圧室、吐出室、または液室等とも称される）と、圧力室内のインクを加圧する圧電素子等の電気機械変換素子、もしくはヒータ等の電気熱変換素子、インク流路の壁面を形成する振動板、およびこれに対向する電極からなるエネルギー発生手段と、を含む記録ヘッド（液体吐出ヘッド）を備える。そして、記録ヘッドは、当該エネルギー発生手段で発生したエネルギーで圧力室内インクを加圧することによってノズルからインク滴を吐出させる。インクジェット式の記録ヘッドには、電気機械変換素子の軸方向に伸長および収縮する縦振動モードの電気機械変換アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの電気機械変換アクチュエータを使用したものとの２種類が既に知られている。たわみ振動モードのアクチュエータを使用したものとしては、例えば、振動板の表面全体にわたって成膜技術により均一な電気機械変換膜を形成し、この電気機械変換膜をリソグラフィ法により圧力室に対応する形状に切り分けて、圧力室ごとに独立して電気機械変換素子を形成したものが知られている。電気機械変換膜の自発分極軸のベクトル成分と、電界印加方向とが一致するときに、電界印加強度の増減に伴う伸縮が効果的に起こり、大きな電気機械変換定数が得られるため、電気機械変換膜の自発分極軸と電界印加方向とは完全に一致することが最も好ましい。

このような記録ヘッドでは、電気機械変換素子を繰り返し駆動するに従って、電気機械変換素子の変位量が変動し、液滴吐出量および液滴吐出速度等の液滴吐出特性が安定しない現象が生じることが知られている。特に、駆動動作を始めた初期段階において、電気機械変換素子の変位量が著しく変動する場合がある。それを解決するため、例えば、実使用時よりも高電圧および高周波数の駆動信号を電気機械変換素子にパルスを所定回数印加して駆動するエージング工程（分極状態に着目し、「分極処理」と呼ぶこともある）を実施する技術が既に知られている。また、実際に使用する際に、実際の駆動電圧波形とは異なる電圧波形を導入することで、変動を抑制する技術が既に知られている。さらに、実際の駆動電圧波形を調整することで、液滴吐出特性の変動を抑制する技術が既に知られている。

上述のような液滴吐出特性の低下を抑制するために、繰り返し駆動による圧電素子の変位量の低下の抑制のため駆動情報に基づいてバイアス電圧に対して補正を行う技術が開示されている（特許文献１）。

しかしながら、特許文献１に記載された技術によるバイアス電圧の補正は、駆動情報のみに基づいて行われるため、電気機械変換素子に過度な負荷が重畳してしまい、結果的には液滴吐出特性の変動が拡大してしまうという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、繰り返し駆動に対して電気機械変換素子への負荷を低減しつつ、液滴吐出特性の低下を抑制することができる液体吐出ヘッドの制御装置および液体吐出装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ノズルが形成されたノズル板、液室が形成された基板、前記液室の一面を形成する振動板の順に積層された積層体を有し、さらに、前記振動板を駆動させるために、共通電極、電気機械変換素子、および前記電気機械変換素子を駆動させるための駆動波形の電圧が印加される個別電極を有する液体吐出ヘッドの制御装置であって、前記電気機械変換素子を駆動させるための前記個別電極と前記共通電極との間の印加電圧を、該電気機械変換素子の抗電界に基づいて補正する電圧補正部と、前記電圧補正部により補正された前記印加電圧を前記個別電極と前記共通電極との間に印加させるための指令を駆動部に送る電圧指令部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、繰り返し駆動に対して電気機械変換素子への負荷を低減しつつ、液滴吐出特性の低下を抑制することができる。

図１は、実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構造の一例を示す図である。図２は、実施形態に係るインクジェット記録装置の断面構成の一例を示す図である。図３は、実施形態に係る記録ヘッドの要部断面図である。図４は、実施形態に係る記録ヘッドの個別電極および共通電極を説明するための断面図である。図５は、実施形態に係る記録ヘッドにおける保持基板を説明する図である。図６は、分極処理装置の構成の一例を示す図である。図７は、電気機械変換素子に対する分極処理の状態の一例を示す図である。図８は、抗電界がシフトする状態を説明する図である。図９は、実施形態に係るインクジェット記録装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図１０は、実施形態に係るインクジェット記録装置の要部のハードウェア構成の一例を示す図である。図１１は、実施形態に係るインクジェット記録装置の機能ブロック構成の一例を示す図である。図１２は、実施形態に係るインクジェット記録装置の駆動波形およびバイアス電圧の一例を示す図である。図１３は、大滴のインク滴を吐出するための滴制御信号および駆動波形の一例を示す図である。図１４は、中滴のインク滴を吐出するための滴制御信号および駆動波形の一例を示す図である。図１５は、小滴のインク滴を吐出するための滴制御信号および駆動波形の一例を示す図である。図１６は、微駆動の動作をさせるための滴制御信号および駆動波形の一例を示す図である。図１７は、実施形態に係るインクジェット記録装置がバイアス電圧の補正に用いる補正テーブルの一例を示す図である。図１８は、実施形態に係るインクジェット記録装置の印刷動作の一例を示すフローチャートである。図１９は、実施形態の変形例１に係るインクジェット記録装置がバイアス電圧の補正に用いる補正テーブルの一例を示す図である。図２０は、実施形態の変形例２に係るインクジェット記録装置がバイアス電圧の補正に用いる補正テーブルの一例を示す図である。図２１は、実施形態の変形例３に係る記録ヘッドの要部断面図である。図２２は、インクの吐出速度の変化率の比較結果を示すグラフである。図２３は、比較例２に係るインクジェット記録装置がバイアス電圧の補正に用いる補正テーブルの一例を示す図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明に係る液体吐出ヘッドの制御装置および液体吐出装置の実施形態を詳細に説明する。また、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換および変更を行うことができる。

（インクジェット記録装置の全体構成）
図１は、実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構造の一例を示す図である。図２は、実施形態に係るインクジェット記録装置の断面構成の一例を示す図である。図１および図２を参照しながら、本実施形態に係るインクジェット記録装置１の全体構成について説明する。

図１および図２に示すように、本実施形態に係るインクジェット記録装置１は、主走査方向に移動可能なキャリッジ１１と、当該キャリッジ１１に搭載したインクを吐出する記録ヘッド１２と、当該記録ヘッド１２へインクを供給するインクカートリッジ１３と、を含む印字機構部１０を備えている。また、インクジェット記録装置１は、下方部において前方側から多数枚の用紙２２を積載可能、かつ抜き差し自在に装着可能な給紙カセット２３と、用紙２２を手差しで給紙するために開閉可能な手差しトレイ２４と、給紙カセット２３または手差しトレイ２４から給紙された用紙２２が所定の画像が印字された後に後面側に排紙するための排紙トレイ２１と、を備えている。

キャリッジ１１は、主走査方向に横架したガイド部材である主ガイドロッド３１および従ガイドロッド３２によって主走査方向に摺動自在に保持されている。記録ヘッド１２は、キャリッジ１１に搭載され、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（ＢＫ）の各色のインク滴を吐出し、主走査方向と交差する方向に配列され、かつ、吐出方向が下方向となるように形成された複数のインク吐出口（ノズル）を有する液体吐出ヘッドである。インクカートリッジ１３は、記録ヘッド１２に各色のインクを供給するために、キャリッジ１１に交換可能に装着されている。また、インクカートリッジ１３は、上方に形成された大気と連通する大気口と、下方に形成された記録ヘッド１２へインクを供給する供給口と、内部に保有されたインクが充填された多孔質体と、を有する。この多孔質体は、毛管力により記録ヘッド１２へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。なお、記録ヘッド１２は、複数の色ごとにインク滴を吐出する複数のヘッドで形成されているものとしてもよく、または、各色のインク滴を吐出する複数のノズルを有する１つのヘッドで形成されているものとしてもよい。

また、インクジェット記録装置１は、主走査モータ３３と、当該主走査モータ３３の回転により回転駆動される駆動プーリ３４と、当該駆動プーリ３４と対となる従動プーリ３５と、駆動プーリ３４と従動プーリ３５との間に張架されたタイミングベルト３６と、を有する。キャリッジ１１は、タイミングベルト３６に固定されており、主走査モータ３３の正逆転回転により主走査方向に往復移動する。

また、インクジェット記録装置１は、給紙ローラ４１と、フリクションパッド４２と、ガイド部材４３と、搬送ローラ４４と、搬送コロ４５と、先端コロ４６と、副走査モータ４７と、を有する。

給紙ローラ４１およびフリクションパッド４２は、給紙カセット２３にセットされた用紙２２を記録ヘッド１２の下方側に搬送するために、給紙カセット２３から用紙２２を分離給装する。ガイド部材４３は、給紙ローラ４１およびフリクションパッド４２により分離給装された用紙２２を、搬送ローラ４４へ案内する。搬送ローラ４４は、給紙された用紙２２を反転させて記録ヘッド１２の下方側へ搬送する。搬送コロ４５は、用紙２２を搬送ローラ４４の周面に押し付ける。先端コロ４６は、搬送ローラ４４から搬送された用紙２２の、記録ヘッド１２の下方側への送り出し角度を規定する。副走査モータ４７は、ギヤ列を介して給紙ローラ４１を回転駆動させる。

また、インクジェット記録装置１は、印写受け部４８と、搬送コロ４９と、拍車５０と、排紙ローラ５１と、拍車５２と、ガイド部材５３、５４と、を有する。

印写受け部４８は、キャリッジ１１の主走査方向の移動範囲に対応して給紙ローラ４１から送り出された用紙２２を、記録ヘッド１２の下方側で案内するガイド部材である。搬送コロ４９および拍車５０は、印写受け部４８の用紙搬送方向の下流側に設けられ、用紙２２を排紙方向へ送り出すために回転駆動する部材である。排紙ローラ５１および拍車５２は、搬送コロ４９および拍車５０により送り出された用紙２２を排紙トレイ２１へ送り出すために回転駆動する部材である。ガイド部材５３、５４は、排紙経路を形成する部材である。

また、インクジェット記録装置１は、キャリッジ１１の移動方向の端側の記録領域から外れた位置に配置され、記録ヘッド１２の吐出不良を回復するための回復装置６１を備えている。回復装置６１は、キャッピング手段と、吸引手段と、クリーニング手段と、を有している。キャリッジ１１は、印字待機中にはこの回復装置６１側に移動し、キャッピング手段により記録ヘッド１２がキャッピングされ、ノズル部の湿潤状態が保たれる。これによって、インクの乾燥による吐出不良が抑制される。また、記録ヘッド１２は、記録と関係しないインクを吐出することにより、すべてのノズルのインクの粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。

また、記録ヘッド１２は、吐出不良が発生した場合等に、キャッピング手段によりノズルが密閉され、吸引手段によりチューブを通してノズルからインクと共に気泡等が吸い出され、クリーニング手段によりノズル付近に付着したインクおよびゴミ等が除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、インクジェット記録装置１の本体下部に設置された図示しない廃インク溜に排出され、廃インク溜の内部のインク吸収体に吸収保持される。

上述のようなインクジェット記録装置１は、記録（印刷）時には、キャリッジ１１を移動させながら、画像データに応じて記録ヘッド１２を駆動することにより、停止している用紙２２にインクを吐出して１行分を記録し、用紙２２を所定量だけ副走査方向に搬送後、次の行の記録を行う。また、インクジェット記録装置１は、記録終了信号、または、用紙２２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ、用紙２２を排紙する。

（記録ヘッドの構成）
図３は、実施形態に係る記録ヘッドの要部断面図である。図４は、実施形態に係る記録ヘッドの個別電極および共通電極を説明するための断面図である。図５は、実施形態に係る記録ヘッドにおける保持基板を説明する図である。図３〜図５を参照しながら、本実施形態に係るインクジェット記録装置１の記録ヘッド１２の構成について説明する。

図３に示すように、本実施形態に係る記録ヘッド１２は、上側から、個別電極５０１、電気機械変換素子５０２、共通電極５０３、振動板５０４、圧力室基板５０５、ノズル板５０７の順で層状に構成されている。本発明の「積層体」は、振動板５０４、圧力室基板５０５、ノズル板５０７の順で層状に構成された物体に相当する。記録ヘッド１２では、個別電極５０１、電気機械変換素子５０２および共通電極５０３が所望の形状となるようにエッチングされた後、絶縁保護膜（図４参照）が作製され、圧力室基板５０５（基板）のノズル側からエッチングされて、インクを吐出させるための圧力室５０６（液室）が作製される。記録ヘッド１２では、高周波での吐出性能を確保するために、電気機械変換素子５０２、振動板５０４および絶縁保護膜の剛性を高める必要があり、高いヤング率を確保し、さらに厚膜化する必要がある。特に、振動板５０４に関しては、高周波での吐出性能を確保するため、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、およびｐｏｌｙ−Ｓｉの各材料からなる複数の層から形成され、膜厚が１［μｍ］以上３［μｍ］以下で作製され、さらに、ヤング率が７５［ＧＰａ］以上９５［ＧＰａ］以下とすることが望ましい。

圧力室基板５０５は、シリコン単結晶基板が用いられることが望ましく、１００〜６００［μｍ］の厚みを持つことが望ましい。面方位としては、（１００）、（１１０）、（１１１）の３種類があるが、半導体産業では、一般的に（１００）、（１１１）が広く使用されており、本実施形態の圧力室基板５０５では、例えば、（１００）の面方位を持つ単結晶基板が主に使用される。また、圧力室基板５０５において図３に示すような圧力室５０６を作製する場合、エッチングを利用してシリコン単結晶基板を加工していくが、この場合のエッチング方法としては、例えば、異方性エッチングが用いられる。ここで、異方性エッチングとは、結晶構造の面方位に対してエッチング速度が異なる性質を利用したものである。例えば、ＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬させた異方性エッチングでは、（１００）面に比べて（１１１）面は約１／４００程度のエッチング速度となる。したがって、面方位（１００）では、約５４°の傾斜を有する構造体が作製できるのに対して、面方位（１１０）では、深い溝を掘ることができるため、より剛性を保ちつつ、配列密度を高くすることができる。よって、圧力室基板５０５としては、（１１０）の面方位を持った単結晶基板を使用することも可能である。ただし、この場合、マスク材であるＳｉＯ_２もエッチングされてしまう性質があるためこの点を留意して使用する必要がある。

また、圧力室５０６の幅としては、５０［μｍ］以上７０［μｍ］以下であることが望ましく、さらに望ましくは、５５［μｍ］以上６５［μｍ］以下とすることが望ましい。この値より大きくなると、残留振動が大きくなり高周波での吐出性能確保が難しくなり、この値より小さくなると、変位量が低下し、十分な吐出性能が確保できなくなる。

振動板５０４は、電気機械変換素子５０２によって発生した力を受けて変形変位し、圧力室５０６内のインクを、圧力室基板５０５の下部に形成されたノズル板５０７のノズル５０８からインク滴として吐出させる。そのため、振動板５０４としては、所定の強度を有したものであることが望ましい。作製方法としては、Ｓｉ、ＳｉＯ_２、またはＳｉ_３Ｎ_４等をＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により作製する方法が挙げられる。さらに、振動板５０４としては、図３に示すような電気機械変換素子５０２および共通電極５０３の線膨張係数に近い材料を選択することが望ましい。特に、電気機械変換素子５０２としては、一般的に材料としてＰＺＴが使用されることから線膨張係数８×１０^−６［１／Ｋ］に近い線膨張係数として、振動板５０４としては、５×１０^−６〜１０×１０^−６［１／Ｋ］の線膨張係数を有した材料が望ましく、さらには、７×１０^−６〜９×１０^−６［１／Ｋ］の線膨張係数を有した材料がより望ましい。

振動板５０４の具体的な材料としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化オスミウム、酸化レニウム、酸化ロジウム、酸化パラジウム、または、これらの化合物等である。振動板５０４は、上述の物質を用いて、スパッタ法またはゾルゲル法を用いてスピンコータにて作製される。振動板５０４の膜厚としては、１〜３［μｍ］であることが望ましく、さらには１．５〜２．５［μｍ］であることがより望ましい。この範囲より小さいと、図３に示すような圧力室基板５０５における圧力室５０６の加工が難しくなり、この範囲より大きいと、振動板５０４が変形変位しにくくなり、インク滴の吐出が不安定になる。

個別電極５０１および共通電極５０３は、その間に配置される電気機械変換素子５０２に対して電圧を印加することにより、電気機械変換素子５０２を変形変位させる電極である。個別電極５０１および共通電極５０３としては、例えば、高い耐熱性および低い反応性を有する白金が用いられる。ただし、鉛に対しては十分なバリア性を有するとはいえない場合もあるため、イリジウムもしくは白金−ロジウム等の白金族元素、またはこれらの合金膜を用いてもよい。また、個別電極５０１および共通電極５０３として、白金を使用する場合には、振動板５０４（特に、ＳｉＯ_２）との密着性が悪いために、Ｔｉ、ＴｉＯ_２、Ｔａ、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｔａ_３Ｎ_５等を先に積層することが好ましい。作製方法としては、スパッタ法、または真空蒸着等の真空成膜により作製する方法が挙げられる。個別電極５０１および共通電極５０３の膜厚としては、０．０５〜１［μｍ］であることが望ましく、さらには０．１〜０．５［μｍ］であることがより望ましい。

また、個別電極５０１および共通電極５０３と、電気機械変換素子５０２との間に、ＳｒＲｕＯ_３、またはＬａＮｉＯ_３を材料とした酸化電極膜を形成するものとしてもよい。特に、共通電極５０３と電気機械変換素子５０２との間の酸化電極膜に関しては、その上に作製する電気機械変換素子５０２の配向制御に影響するため、配向優先させたい方位によって、選択される材料は異なる。例えば、電気機械変換素子５０２がＰＺＴで形成された場合、（１００）に優先配向させるため、ＬａＮｉＯ₃、ＴｉＯ₂またはＰｂＴｉＯ_３といったシード層を共通電極５０３上に作製し、その後、ＰＺＴ膜である電気機械変換素子５０２を形成するものとすればよい。

また、個別電極５０１と電気機械変換素子５０２との間の酸化電極膜として、ＳｒＲｕＯ_３を用いた場合、その膜厚としては、２０［ｎｍ］〜８０［ｎｍ］が望ましく、３０［ｎｍ］〜５０［ｎｍ］がさらに望ましい。この膜厚範囲よりも薄いと、初期変位および変位劣化特性について十分な特性が得られない。一方、この膜厚範囲よりも厚いと、その後成膜したＰＺＴ（電気機械変換素子５０２）の絶縁耐圧が非常に悪くなり、かつ、電流リークが大きくなってしまう。

電気機械変換素子５０２は、個別電極５０１と共通電極５０３との間に形成された撓み変形を生じる圧電素子であり、双方の電極に電圧が印加されることによって変形変位する素子である。電気機械変換素子５０２としては、上述のように、例えば、ＰＺＴが用いられる。ＰＺＴとは、ジルコン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）とチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）の固溶体であり、その比率により特性が異なる。一般的に優れた圧電特性を示す組成は、ＰｂＺｒＯ_３と、ＰｂＴｉＯ_３との比率が５３：４７の割合であり、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ_０．５３Ｔｉ_０．４７）Ｏ_３と表され、一般には、ＰＺＴ（５３／４７）と表される。電気機械変換素子５０２の材料としてＰＺＴ以外の複合酸化物としては、チタン酸バリウム等が挙げられ、この場合はバリウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒に溶解させることでチタン酸バリウム前駆体溶液を作製することも可能である。ただし、ＰＺＴの（１００）面を優先配向とする場合においては、Ｚｒ／Ｔｉの組成比率については、Ｔｉ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）で表したときに、０．４５以上０．５５以下であることが望ましく、０．４８以上０．５２以下であることがさらに望ましい。本実施形態においては、ＰＺＴの（１００）面を優先配向させることが望ましく、その結晶の配向度は、以下の式（１）で示される。

ρ（ｈｋｌ）＝Ｉ（ｈｋｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）・・・（１）
［ρ（ｈｋｌ）:（ｈｋｌ）面方位の配向度、Ｉ（ｈｋｌ）：任意の配向のピーク強度、ΣＩ（ｈｋｌ）：各ピーク強度の総和］

上述の式（１）を用いて、Ｘ線回折法のθ−２θ測定で得られる各ピーク強度の総和を１としたときの各々の配向のピーク強度の比率に基づいて算出される（１００）面配向の配向度は、０．７５以上であることが望ましく、０．８５以上であることがさらに望ましい。配向度が、上述の値以下になる場合には、圧電歪が十分得られず、変位量を十分確保できなくなる。上述のジルコン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）およびチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）のような材料は、一般式ＡＢＯ_３で記述され、Ａ＝Ｐｂ，Ｂａ，Ｓｒ、Ｂ＝Ｔｉ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｍｇ，Ｎｂを主成分とする複合酸化物が該当する。その具体的な記述として、（Ｐｂ_１−ｘＢａ_ｘ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３、（Ｐｂ_１−ｘＳｒ_ｘ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３と表され、これはＡサイトのＰｂを一部ＢａやＳｒで置換した場合である。このような置換は２価の元素であれば可能であり、その効果は熱処理中の鉛の蒸発による特性劣化を補償する作用を示す。作製方法としては、スパッタ法またはゾルゲル法を用いてスピンコータにて作製される。その場合は、パターニング化が必要となるので、フォトリソエッチング等により所望のパターンを得られる。

ＰＺＴをゾルゲル法により作製した場合、酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させ、均一溶液を得ることで、ＰＺＴ前駆体溶液が作製される。金属アルコキシド化合物は、大気中の水分により容易に加水分解してしまうため、前駆体溶液に安定剤としてアセチルアセトン、酢酸、またはジエタノールアミン等の安定化剤を適量添加してもよい。また、下地面の全面にＰＺＴ膜を得る場合、スピンコート等の溶液塗布法によって塗膜を形成し、溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各々の熱処理を施すことで得られる。塗膜から結晶化膜への変態には体積収縮が伴うため、クラックフリーな膜を得るには、一度の工程で１００［ｎｍ］以下の膜厚が得られるように前駆体濃度の調整が必要になる。また、電気機械変換素子５０２の膜厚としては、１〜３［μｍ］であることが望ましく、１．５〜２．５［μｍ］であることがさらに望ましい。膜厚がこの範囲より小さいと、図３に示すような圧力室５０６の加工が難しくなり、この範囲より大きいと、下地が変形変位しにくくなり、インク滴の吐出が不安定になる。

また、図４（ａ）に示すように、本実施形態に係る記録ヘッド１２は、図１に示した個別電極５０１、電気機械変換素子５０２および共通電極５０３の露出した上面を覆うように形成された第１の絶縁保護膜５１１と、第１の絶縁保護膜５１１上に配設され個別電極５０１と導通する個別電極５０９と、第１の絶縁保護膜５１１上に配設され共通電極５０３と導通する共通電極５１０と、個別電極５０９、共通電極５１０および第１の絶縁保護膜５１１の上面を覆うように形成された第２の絶縁保護膜５１２と、をさらに有する。

図４（ｂ）に示すように、第１の絶縁保護膜５１１には、個別電極５０１と同数のコンタクトホール５０９ａが穿設されており、第１の絶縁保護膜５１１上に配設された個別電極５０９は、コンタクトホール５０９ａを介して、個別電極５０１と接触（導通）している。また、第１の絶縁保護膜５１１には、コンタクトホール５１０ａが穿設されており、第１の絶縁保護膜５１１上に配設された共通電極５１０は、コンタクトホール５１０ａを介して、共通電極５０３と接触（導通）している。

また、図４（ａ）に示すように、第２の絶縁保護膜５１２には、個別電極５０９および共通電極５１０の一部がそれぞれ露出されるように、一部開口されている。個別電極５０９の当該開口部を介して露出された部分は、図４（ｂ）に示すように、個別電極パッド５０９ｂを形成している。個別電極５０１および個別電極５０９は、この個別電極パッド５０９ｂを介して、後述するように、振動板５０４を変形変位させるための駆動波形に基づく電圧が印加される。

また、共通電極５１０の当該開口部を介して露出された部分は、図４（ｂ）に示すように、共通電極パッド５１０ｂを形成している。共通電極５０３および共通電極５１０は、この共通電極パッド５１０ｂを介して、後述するバイアス電圧が印加される。

また、記録ヘッド１２は、図５に示すように、保持基板５３１によってキャリッジ１１に保持される。図５に示すように、保持基板５３１は、各電気機械変換素子５０２の間に形成された接合面段差５２５に接合させるための段差が下面に形成されている。接合面段差５２５は、各電気機械変換素子５０２の間、すなわち、圧力室５０６の隔壁５０６ａに対向する位置に形成されている。図５に示すように、圧力室５０６は、圧力室基板５０５において複数が形成され、それぞれ隔壁５０６ａによって画定されている。接合面段差５２５は、圧力室５０６の隔壁５０６ａに対向する共通電極５０３の部分に形成された第１の絶縁保護膜５２１、当該第１の絶縁保護膜５２１上に設置されたメタル配線５２３、および、メタル配線５２３を覆う第２の絶縁保護膜５２２によって形成される。このように、接合面段差５２５は、電気機械変換素子５０２による活性部には設けられておらず、かつ、圧力室５０６の隔壁５０６ａに対向する位置に形成されているので、振動板５０４の変形変位に影響を及ぼさないものとなっている。

（電気機械変換素子に対する分極処理）
図６は、分極処理装置の構成の一例を示す図である。図７は、電気機械変換素子に対する分極処理の状態の一例を示す図である。図６および図７を参照しながら、電気機械変換素子に対する分極処理について説明する。

図６に示す分極処理装置１０００は、電気機械変換素子に対する分極処理を行うための装置の一例である。分極処理装置１０００は、コロナ電極１００１と、グリッド電極１００２と、サンプルステージ１００３と、を備えている。

コロナ電極１００１は、コロナ電源１００１ａからの高い電圧の印加によって、コロナ放電を発生させるための電極である。グリッド電極１００２は、メッシュ形状の電極であり、グリッド電源１００２ａからの電圧の印加によって、コロナ電極１００１のコロナ放電により発生した電荷を帯びたイオン等を、効率よく下方のサンプルステージ１００３に降り注ぐようにするための電極である。サンプルステージ１００３は、分極処理の対象となる電気機械変換素子であるウェハ１０１１を載置するためのステージであり、例えば、最大３５０度までの温度をかけることが可能な温調機能を有し、適切な温度をかけながらウェハ１０１１に対して分極処理が行われることを可能にする。このサンプルステージ１００３は、分極処理を可能にするため、アースに接続されている。

上述のような構成の分極処理装置１０００において、コロナ電極１００１もしくはグリッド電極１００２に印加される電圧、または、当該両電極とサンプルステージ１００３との距離を調整することによって、コロナ電極１００１からのコロナ放電の強弱をつけることができる。

図７には、上述のような分極処理装置１０００を用いて、電気機械変換素子に対して分極処理を行った場合の電界強度Ｅおよび分極Ｐのヒステリシスの状態が示されている。具体的には、±１５０［ｋＶ／ｃｍ］の電界強度をかけて、ヒステリシスループを測定する。

まず、最初の０［ｋＶ／ｃｍ］の時の分極をＰｉｎｉとし、次に＋１５０［ｋＶ／ｃｍ］の電界強度となる電圧を印加後、０［ｋＶ／ｃｍ］の電界強度に戻したときの分極をＰｒとしたとき、Ｐｒ−Ｐｉｎｉの値を分極率として定義する。そして、この分極率から電気機械変換素子の分極状態を判断する。この分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉについては、１０［μＣ／ｃｍ^２］以下となっていることが望ましく、さらに５［μＣ／ｃｍ^２］以下となっていることがより望ましい。この値に満たない場合は、ＰＺＴの電気機械変換素子として連続駆動後の変位劣化については十分な特定が得られない。

所望の分極率Ｐｒ−Ｐｉｎｉを得るには、図６に示す分極処理装置１０００において、コロナ電極１００１もしくはグリッド電極１００２に印加される電圧、または、当該両電極とサンプルステージ１００３との距離を調整することによって達成することができる。以上のような分極処理を行った電気機械変換素子を、図１に示す電気機械変換素子５０２として適用する。

（抗電界のシフト）
図８は、抗電界がシフトする状態を説明する図である。図８に示すように、電気機械変換素子５０２について初期の状態の電界強度Ｅおよび分極Ｐのヒステリシスループから、電気機械変換素子５０２に対する駆動を繰り返すこと（図８の例では１０^１０回の駆動）により、抗電界が電界強度Ｅの負側にシフトしていく性質がある。ここで、抗電界とは、分極の符号が反転するときの電界強度（図８に示すように、正負の抗電界がある）をいう。このような抗電界のシフトに伴い、電気機械変換素子５０２の出力（変位量）が変化するため、記録ヘッド１２のインク滴の吐出特性も変動してしまう。そこで、本実施形態に係るインクジェット記録装置１では、後述するように、シフトする抗電界に基づいて共通電極５０３に印加されるバイアス電圧に対する補正処理を行うことによって、吐出特性の変動を抑制するものとしている。なお、本実施形態では、正負の抗電界のうち負側の抗電界に着目するものとする。

（インクジェット記録装置のハードウェア構成）
図９は、実施形態に係るインクジェット記録装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図１０は、実施形態に係るインクジェット記録装置の要部のハードウェア構成の一例を示す図である。図９および図１０を参照しながら、本実施形態に係るインクジェット記録装置１のハードウェア構成について説明する。

図９に示すように、本実施形態に係るインクジェット記録装置１は、画像処理基板３００と、メイン制御基板１００と、ヘッド中継基板２００と、を備えている。

画像処理基板３００は、入力した画像データに対して画像処理を行う回路基板である。画像処理基板３００は、図９に示すように、画像データに対して画像処理を実行する画像処理回路３１０を備えている。

メイン制御基板１００は、画像処理された画像データに基づいて、用紙に印字するためのインク滴を吐出する電気機械変換素子５０２を駆動するための駆動波形の生成、およびバイアス電圧を決定して、ヘッド中継基板２００に対して電気機械変換素子５０２を駆動するための電圧の印加を指令する基板（制御装置）である。メイン制御基板１００は、図９に示すように、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１０１と、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）１０２と、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）１０３と、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）１０４と、ＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ−ＶｏｌａｔｉｌｅＲＡＭ）１０５と、モータドライバ１０６と、駆動波形生成回路１０７と、を備えている。

ＣＰＵ１０１は、インクジェット記録装置１の全体動作の制御を司る演算装置である。ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３を作業領域として利用し、ＲＯＭ１０４に格納された各種の制御プログラムを実行することによって、インクジェット記録装置１における各種動作を制御する制御指令を出力する。ＣＰＵ１０１は、ＦＰＧＡ１０２と通信しながら、ＦＰＧＡ１０２と協働してインクジェット記録装置１における各種の動作制御を行う。

ＦＰＧＡ１０２は、ＣＰＵ１０１と協働してインクジェット記録装置１における各種動作を制御する集積回路である。ＦＰＧＡ１０２は、ＣＰＵ制御部１１１と、メモリ制御部１１２と、Ｉ２Ｃ制御部１１３と、センサ処理部１１４と、モータ制御部１１５と、記録ヘッド制御部１１６と、を備えている。

ＣＰＵ制御部１１１は、ＣＰＵ１０１と通信する機能を有する。メモリ制御部１１２は、ＲＡＭ１０３およびＲＯＭ１０４にアクセスする機能を有する。Ｉ２Ｃ制御部１１３は、ＮＶＲＡＭ１０５にアクセスする機能を有する。

センサ処理部１１４は、各種センサ１３０からのセンサ信号の処理を行う。各種センサ１３０は、インクジェット記録装置１における各種の状態を検知するセンサの総称である。各種センサ１３０には、エンコーダセンサ、用紙（記録紙）の通過を検知する用紙センサ、カバー部材の開放を検知するカバーセンサ、環境温度および湿度を検知する温湿度センサ、用紙を固定するレバーの動作状態を検知する用紙固定レバー用センサ、および、カートリッジのインク残量を検知する残量検知センサ等が含まれる。また、各種センサ１３０から出力されるアナログのセンサ信号は、例えば、メイン制御基板１００等に実装されるＡＤコンバータによりデジタル信号に変換されてＦＰＧＡ１０２に入力される。

モータ制御部１１５は、各種モータ１４０の制御を行う。各種モータ１４０は、インクジェット記録装置１が備えるモータの総称である。各種モータ１４０には、キャリッジ１１を動作させるための主走査モータ３３、用紙（記録紙）を副走査方向に搬送するための副走査モータ４７、および、用紙を給紙するための給紙モータ等が含まれる。

ここで、主走査モータ３３の動作制御を例に挙げ、ＣＰＵ１０１と、ＦＰＧＡ１０２のモータ制御部１１５との連携による制御の具体例を説明する。まず、ＣＰＵ１０１が、モータ制御部１１５に対して、主走査モータ３３の動作開始指示と共に、キャリッジ１１の移動速度および移動距離を通知する。この指示を受けたモータ制御部１１５は、ＣＰＵ１０１から通知された移動速度および移動距離の情報を基に駆動プロファイルを生成し、センサ処理部１１４から取得するエンコーダセンサのエンコーダ値との比較を行いながら、ＰＷＭ指令値を算出してモータドライバ１０６に出力する。モータ制御部１１５は、所定の動作を終了するとＣＰＵ１０１に対して動作終了を通知する。なお、ここではモータ制御部１１５が駆動プロファイルを生成する例を説明したが、ＣＰＵ１０１が駆動プロファイルを生成してモータ制御部１１５に指示する構成であってもよい。ＣＰＵ１０１は、印字枚数のカウント、および主走査モータ３３のスキャン数のカウント等も行っている。

記録ヘッド制御部１１６は、ＲＯＭ１０４に格納されたヘッド駆動データ、吐出同期信号ＬＩＮＥ、および吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥを、駆動波形生成回路１０７に送り、駆動波形生成回路１０７に駆動波形信号Ｖｃｏｍを生成させる。駆動波形生成回路１０７が生成した駆動波形信号Ｖｃｏｍは、後述するヘッド中継基板２００に実装された記録ヘッドドライバ２１０へ出力される。

次に、図１０を参照しながら、インクジェット記録装置１の要部のハードウェア構成についてさらに説明する。

記録ヘッド制御部１１６は、吐出のタイミングのトリガとなるトリガ信号Ｔｒｉｇを受信すると、駆動波形の生成のトリガとなる吐出同期信号ＬＩＮＥを、駆動波形生成回路１０７へ出力する。記録ヘッド制御部１１６は、さらに、吐出同期信号ＬＩＮＥからの遅延量を示す吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥを、駆動波形生成回路１０７へ出力する。

駆動波形生成回路１０７は、ＲＯＭ１０４から読み出した波形データを用い、吐出同期信号ＬＩＮＥおよび吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥに基づいたタイミングで駆動波形信号Ｖｃｏｍを生成する。

さらに、記録ヘッド制御部１１６は、図９に示す画像処理回路３１０から画像処理後の画像データＳＤ’を受信し、この画像データＳＤ’に基づいて、記録ヘッド１２の各ノズルから吐出させるインク滴の大きさに応じて駆動波形信号Ｖｃｏｍの所定波形を選択するためのマスク制御信号ＭＮを生成する。このマスク制御信号ＭＮは、吐出タイミング信号ＣＨＡＮＧＥに同期したタイミングの信号である。そして、記録ヘッド制御部１１６は、画像データＳＤ’と、同期クロック信号ＳＣＫと、画像データＳＤ’のラッチを指令するラッチ信号ＬＴと、生成したマスク制御信号ＭＮとを、記録ヘッドドライバ２１０に送信する。

記録ヘッドドライバ２１０は、図１０に示すように、シフトレジスタ２１１と、ラッチ回路２１２と、階調デコーダ２１３と、レベルシフタ２１４と、アナログスイッチ２１５と、を備えている。

シフトレジスタ２１１は、記録ヘッド制御部１１６から送信された画像データＳＤ’および同期クロック信号ＳＣＫを入力する。ラッチ回路２１２は、シフトレジスタ２１１の各レジスト値を、記録ヘッド制御部１１６から送信されたラッチ信号ＬＴによってラッチする。

階調デコーダ２１３は、ラッチ回路２１２でラッチした値（画像データＳＤ’）と、マスク制御信号ＭＮとをデコードしたロジックレベル電圧信号を出力する。レベルシフタ２１４は、階調デコーダ２１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ２１５が動作可能なレベルへとレベル変換する。

アナログスイッチ２１５は、レベルシフタ２１４を介して与えられる階調デコーダ２１３のロジックレベル電圧信号でオン／オフするスイッチである。このアナログスイッチ２１５は、記録ヘッド１２が備えるノズルごとに設けられ、各ノズルに対応する電気機械変換素子５０２の個別電極５０１に接続されている。また、アナログスイッチ２１５は、駆動波形生成回路１０７からの駆動波形信号Ｖｃｏｍを入力する。また、上述したように、マスク制御信号ＭＮのタイミングが駆動波形信号Ｖｃｏｍのタイミングと同期している。したがって、アナログスイッチ２１５は、レベルシフタ２１４を介して与えられる階調デコーダ２１３のロジックレベル電圧信号に応じて適切なタイミングでオン／オフを切り替えることにより、駆動波形信号Ｖｃｏｍを構成する駆動波形の中から各ノズルに対応する電気機械変換素子５０２に印加される波形（駆動波形）が選択される。その結果、電気機械変換素子５０２に対応する個別電極５０１に駆動波形の電圧が印加され、ノズルから吐出されるインク滴の大きさが制御される。

なお、図９および図１０に示したインクジェット記録装置１のハードウェア構成は、一例を示すものであり、図９および図１０に示した構成要素をすべて含む必要はなく、または、その他の構成要素を含むものとしてもよい。

（インクジェット記録装置の機能ブロック構成）
図１１は、実施形態に係るインクジェット記録装置の機能ブロック構成の一例を示す図である。図１２は、実施形態に係るインクジェット記録装置の駆動波形およびバイアス電圧の一例を示す図である。図１３は、大滴のインク滴を吐出するための滴制御信号および駆動波形の一例を示す図である。図１４は、中滴のインク滴を吐出するための滴制御信号および駆動波形の一例を示す図である。図１５は、小滴のインク滴を吐出するための滴制御信号および駆動波形の一例を示す図である。図１６は、微駆動の動作をさせるための滴制御信号および駆動波形の一例を示す図である。図１７は、実施形態に係るインクジェット記録装置がバイアス電圧の補正に用いる補正テーブルの一例を示す図である。図１１〜図１７を参照しながら、本実施形態に係るインクジェット記録装置１の機能ブロック構成について説明する。

図１１に示すように、本実施形態に係るインクジェット記録装置１は、画像処理部６００と、制御部７００と、温度計測部７５０と、ヘッド駆動部８００（駆動部）と、記録ヘッド１２と、を含む。

画像処理部６００は、入力した画像データに対して、階調処理および画像変換処理を含む画像処理を実行し、記録ヘッド制御部１１６で処理可能な形式の画像データに変換する機能部である。画像処理部６００は、図１１に示すように、インターフェース部６０１と、階調処理部６０２と、画像変換部６０３と、画像データ記憶部６０４と、を含む。画像処理部６００は、図９に示す画像処理回路３１０によって実現される。

インターフェース部６０１は、画像データの入出力部であり、制御部７００（ＣＰＵ１０１およびＦＰＧＡ１０２）との通信インターフェースである。

階調処理部６０２は、インターフェース部６０１により入力された多値の画像データに対して階調処理を行い、少値の画像データへ変換する機能部である。少値の画像データとは、記録ヘッド１２が吐出する液滴の種類（大滴、中滴、小滴）に等しい階調数の画像データである。そして、階調処理部６０２は、変換した画像データを、画像データ記憶部６０４上に１バンド分以上記憶させる。１バンド分の画像データとは、記録ヘッド１２が１度の主走査方向の走査で印刷可能な最大の副走査方向の幅に相当する画像データを指す。

画像変換部６０３は、画像データ記憶部６０４上の１バンド分の画像データについて、主走査方向での１度の走査（１スキャン）で出力する画像単位で、画像データを変換する機能部である。具体的には、画像変換部６０３は、インターフェース部６０１を介してＣＰＵ１０１から受信した、印字順序および印字幅（１スキャンあたりの画像印刷の副走査方向の幅）の情報に従って、記録ヘッド１２の構成に合せて変換する。

印字順序および印字幅は、記録媒体に対して１回の主走査方向の走査で画像を形成する１パス印字でもよく、または、記録媒体の同一領域に対して同一のノズル群もしくは異なるノズル群によって複数回の主走査方向の走査で画像を形成するマルチパス印字を用いてもよい。また、主走査方向にヘッドを並べて、同一領域を異なるノズルで打ち分けてもよい。これらの記録方法は適宜組み合わせて用いることができる。ここで、印字幅とは、記録ヘッド１２の１度の主走査方向での走査（１スキャン）で記録する画像の、副走査方向の幅を示す。本実施形態では、ＣＰＵ１０１によって、印字幅が設定される。

そして、画像変換部６０３は、変換した画像データＳＤ’を、インターフェース部６０１を介して、制御部７００へ出力する。

制御部７００は、画像処理部６００によって画像処理された画像データに基づいて、用紙（記録媒体）に印字するためのインク滴を吐出する電気機械変換素子５０２を駆動するための駆動波形の生成、およびバイアス電圧を決定して、ヘッド駆動部８００に対して電気機械変換素子５０２を駆動するための電圧の印加を指令する機能部である。制御部７００は、図１１に示すように、入力部７０１と、印加時間計測部７０２（計測部）と、電圧補正部７０３と、駆動波形生成部７０４と、バイアス電圧指令部７０５と、記憶部７０６と、を含む。制御部７００は、図９に示すメイン制御基板１００によって実現される。

入力部７０１は、画像処理部６００によって画像処理が行われた画像データＳＤ’を入力する機能部である。入力部７０１は、図９に示すＣＰＵ１０１により実行されるプログラム、またはＦＰＧＡ１０２によって実現される。

印加時間計測部７０２は、駆動波形生成部７０４により生成された駆動波形の電圧がヘッド駆動部８００から記録ヘッド１２（個別電極５０１）に印加されている場合、この駆動波形の電圧のうち中間電位となっている印加時間を計測（積算）する機能部である。ここで、中間電位とは、０［Ｖ］から所定量だけ引き上げられた電圧であって、インクを吐出するための図１２に示す駆動波形の一例のように、電圧が上下する場合の基準となる電圧をいうものとする。また、本実施形態での中間電位は、図１２に示すように、直流電圧であるバイアス電圧よりも高い電圧に設定される。図１２に示す例では、インクを吐出する場合に駆動波形の電圧が上下する（図１２では電圧が下降して、中間電位に戻った例を示す）とき以外は中間電位となっている。印加時間計測部７０２は、図９に示すＣＰＵ１０１により実行されるプログラム、またはＦＰＧＡ１０２によって実現される。

電圧補正部７０３は、印加時間計測部７０２により計測された中間電位の印加時間から、電気機械変換素子５０２の抗電界のシフト量を推定し、当該抗電界のシフト量から、共通電極５０３に印加するバイアス電圧のシフト量を求めて、当該シフト量によりバイアス電圧を補正する機能部である。具体的には、電圧補正部７０３は、記憶部７０６に記憶された後述する補正情報７１３を参照し、中間電位の印加時間に対応するバイアス電圧のシフト量を直接求め、当該シフト量によりバイアス電圧を補正して、抗電界がシフトした分だけバイアス電圧がシフトするようにする。ただし、電圧補正部７０３は、補正したバイアス電圧が、抗電界の絶対値よりも小さい値となるようにする。この場合、電圧補正部７０３は、補正して求めたバイアス電圧の情報を、記憶部７０６に記憶させるものとしてもよい。また、電圧補正部７０３による共通電極５０３に印加するバイアス電圧の補正は、結果的に、個別電極５０１と共通電極５０３との間の印加電圧に対する補正となる。

ここで、補正情報７１３の一例として、図１７に補正テーブル９０１を示す。補正テーブル９０１は、中間電位の印加時間（図１７に示す補正タイミングに対応）と、バイアス電圧のシフト量（補正量）とを関連付けた情報である。図１７に示す補正テーブル９０１では、例えば、補正タイミング（中間電位の印加時間）が２０００００［ｓｅｃ］である場合、バイアス電圧のシフト量が０．２５［Ｖ］であることが示されている。

なお、図１７に示す補正テーブル９０１は、テーブル形式の情報としているが、これに限定されるものではなく、中間電位の印加時間とバイアス電圧のシフト量とを互いに関連付けて管理することができれば、どのような形式の情報であってもよい。また、補正テーブル９０１で規定するバイアス電圧のシフト量は、例えば、基準電圧（例えば、初期のバイアス電圧）からのシフト量であってもよく、または、現在のバイアス電圧からのシフト量であってもよい。

電圧補正部７０３は、図９に示すＣＰＵ１０１により実行されるプログラム、またはＦＰＧＡ１０２によって実現される。

駆動波形生成部７０４は、記憶部７０６に記憶された後述する基準波形情報７１１を用いて、入力部７０１により入力された画像データＳＤ’等に基づいて、記録ヘッド１２の個別電極５０１に印加する電圧の駆動波形（図１０に示す駆動波形信号Ｖｃｏｍに相当）を生成する機能部である。また、駆動波形生成部７０４は、例えば、記憶部７０６に記憶された後述する温度情報７１２を用いて、インクの温度による特性の変化に応じて、駆動波形を生成する。駆動波形生成部７０４は、生成した駆動波形をヘッド駆動部８００へ送信する。

駆動波形生成部７０４は、例えば、図１２に示すような駆動波形を生成する。図１２に示すように、駆動波形は、上述した中間電位を基準として電圧を上下させることにより、記録ヘッド１２のノズルからインク滴を吐出させるための電圧波形である。次に、図１３〜図１６を参照しながら、各種の大きさのインク滴を吐出させるための駆動波形について説明する。図１３に、記録ヘッド１２から大滴のインクを吐出させるための駆動波形、および当該駆動波形による電圧の印加タイミングを規定する滴制御信号の一例を示す。滴制御信号は、信号レベルがＨｉｇｈ状態の期間に、駆動信号による電圧の印加を行うことを示す信号である。すなわち、図１３に示すように、大滴のインクを吐出させるための駆動波形は、滴制御信号がＨｉｇｈ状態の場合に、中間電位を基準として上下する波形となっている。このような図１３に示す駆動波形による個別電極５０１への電圧印加によって、記録ヘッド１２のノズルから大滴のインクが記録媒体に吐出される。

図１４に、記録ヘッド１２から中滴のインクを吐出させるための駆動波形、および当該駆動波形による電圧の印加タイミングを規定する滴制御信号の一例を示す。図１４に示すように、中滴のインクを吐出させるための駆動波形は、滴制御信号がＨｉｇｈ状態である２区間（時間軸方向で前半の１区間、後半の１区間）において、中間電位を基準として上下する波形となっている。このような図１４に示す駆動波形による個別電極５０１への電圧印加によって、記録ヘッド１２のノズルから中滴のインクが記録媒体に吐出される。

図１５に、記録ヘッド１２から小滴のインクを吐出させるための駆動波形、および当該駆動波形による電圧の印加タイミングを規定する滴制御信号の一例を示す。図１５に示すように、小滴のインクを吐出させるための駆動波形は、滴制御信号がＨｉｇｈ状態である時間軸方向の中盤の区間において、中間電位を基準として上下する波形となっている。このような図１５に示す駆動波形による個別電極５０１への電圧印加によって、記録ヘッド１２のノズルから小滴のインクが記録媒体に吐出される。

図１６に、記録ヘッド１２のノズル近傍のインクを微駆動させるための駆動波形、および当該駆動波形による電圧の印加タイミングを規定する滴制御信号の一例を示す。図１６に示すように、ノズル近傍のインクを微駆動させるための駆動波形は、滴制御信号がＨｉｇｈ状態である時間軸方向の初期の区間において、中間電位を基準として上下する波形となっている。このような図１６に示す駆動波形による個別電極５０１への電圧印加によって、ノズル近傍のインクを微駆動させる。このような、インクを微駆動させるための駆動波形は、インク滴を記録媒体に吐出させるためではなく、記録ヘッド１２のノズル近傍でインクの乾燥による吐出不良を抑制するための電圧波形である。

上述の図１３〜図１６に示した滴制御信号は、上述したように、吐出させるインク滴の大きさに応じて駆動波形信号Ｖｃｏｍの所定波形を選択するためのマスク制御信号ＭＮに相当するものである。

駆動波形生成部７０４は、例えば、図１０に示す駆動波形生成回路１０７および記録ヘッド制御部１１６によって実現される。

バイアス電圧指令部７０５は、電圧補正部７０３により補正されたバイアス電圧を記録ヘッド１２の共通電極５０３に印加するための指令を、ヘッド駆動部８００へ送信する機能部である。バイアス電圧指令部７０５は、例えば、図１０に示す駆動波形生成回路１０７および記録ヘッド制御部１１６によって実現される。

なお、本発明の「電圧指令部」は、駆動波形生成部７０４およびバイアス電圧指令部７０５に対応する。図１１においては、駆動波形生成部７０４とバイアス電圧指令部７０５とが別々の機能部として示しているが、説明のために概念上別々の機能部としているものであり、実装上は同一の機能部を構成するものとしてもよい。

記憶部７０６は、ヘッド駆動部８００による記録ヘッド１２の駆動に必要となる情報を記憶する機能部である。記憶部７０６は、例えば、図１１に示すように、基準波形情報７１１と、温度情報７１２と、補正情報７１３と、を記憶する。記憶部７０６は、例えば、図９に示すＲＡＭ１０３、ＲＯＭ１０４およびＮＶＲＡＭ１０５の少なくともいずれかによって実現される。

基準波形情報７１１は、駆動波形生成部７０４による駆動波形を生成する基準となる波形情報である。温度情報７１２は、温度計測部７５０により計測されたインクジェット記録装置１の内部の温度情報であり、駆動波形生成部７０４による駆動波形の生成の際に参照される。補正情報７１３は、中間電位の印加時間と、バイアス電圧のシフト量とを関連付けた情報である。

温度計測部７５０は、インクジェット記録装置１の内部の温度を計測する機能部である。温度計測部７５０は、例えば、図９に示す各種センサ１３０によって実現される。

ヘッド駆動部８００は、駆動波形生成部７０４から受け取った駆動波形の電圧を記録ヘッド１２の個別電極５０１に印加し、バイアス電圧指令部７０５から受け取った指令に基づいて記録ヘッド１２の共通電極５０３にバイアス電圧を印加する機能部である。ヘッド駆動部８００は、図９に示す記録ヘッドドライバ２１０によって実現される。

なお、図１１に示すインクジェット記録装置１の画像処理部６００および制御部７００に含まれる各機能部は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図１１に示す画像処理部６００および制御部７００それぞれにおいて、独立した機能部として図示した複数の機能部を、１つの機能部として構成してもよい。一方、図１１に示す画像処理部６００および制御部７００それぞれにおいて、１つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。

（インクジェット記録装置の印刷動作）
図１８は、実施形態に係るインクジェット記録装置の印刷動作の一例を示すフローチャートである。図１８を参照しながら、本実施形態に係るインクジェット記録装置１の印刷動作の流れを説明する。

＜ステップＳ１１＞
制御部７００の入力部７０１は、画像処理部６００によって画像処理が行われた画像データＳＤ’を入力する。そして、ステップＳ１２へ移行する。

＜ステップＳ１２＞
制御部７００の駆動波形生成部７０４は、記憶部７０６に記憶された基準波形情報７１１を用いて、入力部７０１により入力された画像データＳＤ’等に基づいて、記録ヘッド１２の個別電極５０１に印加する電圧の駆動波形を生成する。そして、駆動波形生成部７０４は、生成した駆動波形をヘッド駆動部８００へ送信する。そして、ステップＳ１３へ移行する。

＜ステップＳ１３＞
制御部７００のバイアス電圧指令部７０５は、記憶部７０６に記憶されたバイアス電圧の情報を読み出し、当該バイアス電圧を記録ヘッド１２の共通電極５０３に印加するための指令を、ヘッド駆動部８００へ送信する。そして、ステップＳ１４へ移行する。

＜ステップＳ１４＞
ヘッド駆動部８００は、駆動波形生成部７０４から受け取った駆動波形の電圧を記録ヘッド１２の個別電極５０１に印加し、バイアス電圧指令部７０５から受け取った指令に基づいて記録ヘッド１２の共通電極５０３にバイアス電圧を印加する。そして、ステップＳ１５へ移行する。

＜ステップＳ１５＞
ヘッド駆動部８００による個別電極５０１および共通電極５０３への電圧の印加開始後、制御部７００の印加時間計測部７０２は、ヘッド駆動部８００から記録ヘッド１２（個別電極５０１）に印加されている駆動波形の電圧のうち、中間電位となっている印加時間を計測（積算）する。そして、ステップＳ１６へ移行する。

＜ステップＳ１６＞
記録ヘッド１２は、ヘッド駆動部８００による個別電極５０１および共通電極５０３への電圧の印加によって、ノズルからインクを吐出し、記録媒体に印刷を行う。そして、ステップＳ１７へ移行する。

＜ステップＳ１７＞
ヘッド駆動部８００は、記録ヘッド１２により所定分（例えば、主走査方向の１スキャン分）の印刷が終了すると、個別電極５０１および共通電極５０３への電圧の印加を終了する。そして、ステップＳ１８へ移行する。

＜ステップＳ１８＞
ヘッド駆動部８００による個別電極５０１および共通電極５０３への電圧の印加終了後、制御部７００の印加時間計測部７０２は、中間電位の印加時間の計測を終了する。印加時間計測部７０２は、計測した中間電位の印加時間を、例えば、記憶部７０６に記憶させ、記録ヘッド１２によるインクの吐出動作の都度、印加時間を累積して計測していく。そして、ステップＳ１９へ移行する。

＜ステップＳ１９＞
制御部７００の電圧補正部７０３は、印加時間計測部７０２により計測された中間電位の印加時間が所定時間に到達したか否かを判定する。例えば、電圧補正部７０３は、印加時間が図１７に示す補正テーブル９０１で規定されている補正タイミングに到達したか否かを判定する。中間電位の到達時間が所定時間に到達した場合（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０へ移行し、到達していない場合（ステップＳ１９：Ｎｏ）、ステップＳ２１へ移行する。

＜ステップＳ２０＞
電圧補正部７０３は、中間電位の印加時間から、電気機械変換素子５０２の抗電界のシフト量を推定し、当該抗電界のシフト量から、共通電極５０３に印加するバイアス電圧のシフト量を求めて、当該シフト量によりバイアス電圧を補正する。具体的には、電圧補正部７０３は、記憶部７０６に記憶された補正テーブル９０１を参照し、中間電位の印加時間に対応するバイアス電圧のシフト量を直接求め、当該シフト量によりバイアス電圧を補正する。そして、電圧補正部７０３は、補正して求めたバイアス電圧の情報を、記憶部７０６に記憶させる。そして、ステップＳ２１へ移行する。

＜ステップＳ２１＞
制御部７００は、入力部７０１により入力された画像データＳＤ’についてすべて印刷が終了したか否かを判定する。印刷が終了した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、印刷動作を終了し、印刷が終了していない場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、ステップＳ１１へ戻る。

以上のステップＳ１１〜Ｓ２１によって、本実施形態に係るインクジェット記録装置１の印刷動作が行われる。

上述のように、電気機械変換素子５０２は繰り返し駆動するに従って、電気機械変換素子５０２の抗電界がシフトするので、変位量が変動して記録ヘッド１２の液滴吐出特性が不安定となる。これに対して、本実施形態に係るインクジェット記録装置１では、電気機械変換素子５０２の抗電界のシフト量に基づいて、共通電極５０３に印加するバイアス電圧を補正し、電気機械変換素子５０２の変位量を安定化させている。このような、抗電界のシフト量を考慮したバイアス電圧の補正によって、繰り返し駆動に対して電気機械変換素子５０２の負荷を低減させることができ、かつ、記録ヘッド１２の液滴吐出特性の低下を抑制することができる。

また、電気機械変換素子５０２の特定の変動は、負側の抗電界の絶対値を超えるようなバイアス電圧を印加することで顕著となり、かつ、この変動は印加した累積時間が寄与している。そこで、本実施形態では、より具体的には、中間電位の印加時間を計測し、当該印加時間が所定時間に到達するたびに、抗電界がシフトした分だけバイアス電圧がシフトするように補正するものとしている。これによって、電気機械変換素子５０２のクラック等の故障の発生を抑制し、電気機械変換素子５０２の経時的な特性の変動を抑制することができ、ひいては、記録ヘッド１２の液滴吐出特性の低下を抑制することができる。

なお、上述では負側の抗電界のシフト量に着目してバイアス電圧を補正するものとしているが、これに限定されるものではなく、正側の抗電界のシフト量に基づいてバイアス電圧を補正するものとしてもよい。

また、計測した中間電位の印加時間に基づいて補正を実施したが、これに限定されるものではなく、補正のタイミングとして他の基準となるような情報があればそれに基づいて補正を行うものとしてもよい。例えば、中間電位の印加時間ではなく、駆動波形の電圧の印加時間、すなわち、上述の図１３〜図１５に示す滴制御信号のＯＮ時間を計測するものとしてもよい。または、駆動波形の印加回数に基づいて、補正を行うものとしてもよい。駆動波形の印加回数は、例えば、記録ヘッド１２のノズルごと（電気機械変換素子５０２ごと）に、インク滴が吐出された回数をカウントするものとすればよい。

（変形例１）
図１９は、実施形態の変形例１に係るインクジェット記録装置がバイアス電圧の補正に用いる補正テーブルの一例を示す図である。図１９を参照しながら、本実施形態の変形例１に係るインクジェット記録装置について、本実施形態に係るインクジェット記録装置１と相違する点を中心に説明する。

本変形例に係るインクジェット記録装置の制御部７００の電圧補正部７０３は、印加時間計測部７０２により計測された中間電位の印加時間から、電気機械変換素子５０２のシフトした抗電界を推定し、当該抗電界とバイアス電圧との比が一定となるように、当該バイアス電圧を補正する。具体的には、電圧補正部７０３は、記憶部７０６に記憶された補正情報７１３を参照し、中間電位の印加時間に対応するバイアス電圧のシフト量を直接求め、当該シフト量によりバイアス電圧を補正して、抗電界とバイアス電圧との比が一定となるようにする。ただし、電圧補正部７０３は、補正したバイアス電圧が、抗電界の絶対値よりも小さい値となるようにする。この場合、電圧補正部７０３は、補正して求めたバイアス電圧の情報を、記憶部７０６に記憶させるものとしてもよい。また、電圧補正部７０３による共通電極５０３に印加するバイアス電圧の補正は、結果的に、個別電極５０１と共通電極５０３との間の印加電圧に対する補正となる。

ここで、補正情報７１３の一例として、図１９に補正テーブル９０２を示す。補正テーブル９０２は、中間電位の印加時間（図１９に示す補正タイミングに対応）と、抗電界とバイアス電圧との比が一定となるようなバイアス電圧のシフト量（補正量）とを関連付けた情報である。図１９に示す補正テーブル９０２では、例えば、補正タイミング（中間電位の印加時間）が８００００［ｓｅｃ］である場合、バイアス電圧のシフト量が０．２５［Ｖ］であることが示されている。

なお、図１９に示す補正テーブル９０２は、テーブル形式の情報としているが、これに限定されるものではなく、中間電位の印加時間とバイアス電圧のシフト量とを互いに関連付けて管理することができれば、どのような形式の情報であってもよい。また、補正テーブル９０２で規定するバイアス電圧のシフト量は、例えば、基準電圧（例えば、初期のバイアス電圧）からのシフト量であってもよく、または、現在のバイアス電圧からのシフト量であってもよい。

なお、本変形例に係るインクジェット記録装置のその他の機能ブロックの動作は、実施形態に係るインクジェット記録装置１と同様である。

以上のように、本変形例に係るインクジェット記録装置では、電気機械変換素子５０２の抗電界のシフト量に基づいて、共通電極５０３に印加するバイアス電圧を補正し、電気機械変換素子５０２の変位量を安定化させている。本変形例では、より具体的には、中間電位の印加時間を計測し、当該印加時間が所定時間に到達するたびに、抗電界とバイアス電圧との比が一定となるように、当該バイアス電圧を補正するものとしている。これによって、繰り返し駆動に対して電気機械変換素子５０２の負荷を低減させることができ、かつ、記録ヘッド１２の液滴吐出特性の低下を抑制することができる。

（変形例２）
図２０は、実施形態の変形例２に係るインクジェット記録装置がバイアス電圧の補正に用いる補正テーブルの一例を示す図である。図２０を参照しながら、本実施形態の変形例２に係るインクジェット記録装置について、本実施形態に係るインクジェット記録装置１と相違する点を中心に説明する。

本変形例に係るインクジェット記録装置の制御部７００の電圧補正部７０３は、印加時間計測部７０２により計測された中間電位の印加時間から、電気機械変換素子５０２のシフトした抗電界を推定し、抗電界の絶対値を超えない範囲で、かつ、吐出速度が最大となるように、バイアス電圧を補正する。具体的には、電圧補正部７０３は、記憶部７０６に記憶された補正情報７１３を参照し、中間電位の印加時間に対応するバイアス電圧のシフト量を直接求め、当該シフト量によりバイアス電圧を補正して、抗電界の絶対値を超えない範囲で、かつ、吐出速度が最大となるようにする。この場合、電圧補正部７０３は、補正して求めたバイアス電圧の情報を、記憶部７０６に記憶させるものとしてもよい。また、電圧補正部７０３による共通電極５０３に印加するバイアス電圧の補正は、結果的に、個別電極５０１と共通電極５０３との間の印加電圧に対する補正となる。

ここで、補正情報７１３の一例として、図２０に補正テーブル９０３を示す。補正テーブル９０３は、中間電位の印加時間（図２０に示す補正タイミングに対応）と、抗電界の絶対値を超えない範囲で、かつ、吐出速度が最大となるようなバイアス電圧のシフト量（補正量）とを関連付けた情報である。図２０に示す補正テーブル９０３では、例えば、補正タイミング（中間電位の印加時間）が４０００００［ｓｅｃ］である場合、バイアス電圧のシフト量が０．１［Ｖ］であることが示されている。

なお、図２０に示す補正テーブル９０３は、テーブル形式の情報としているが、これに限定されるものではなく、中間電位の印加時間とバイアス電圧のシフト量とを互いに関連付けて管理することができれば、どのような形式の情報であってもよい。また、補正テーブル９０３で規定するバイアス電圧のシフト量は、例えば、基準電圧（例えば、初期のバイアス電圧）からのシフト量であってもよく、または、現在のバイアス電圧からのシフト量であってもよい。

以上のように、本変形例に係るインクジェット記録装置では、電気機械変換素子５０２の抗電界のシフト量に基づいて、共通電極５０３に印加するバイアス電圧を補正し、電気機械変換素子５０２の変位量を安定化させている。本変形例では、より具体的には、中間電位の印加時間を計測し、当該印加時間が所定時間に到達するたびに、抗電界の絶対値を超えない範囲で、かつ、吐出速度が最大となるように、バイアス電圧を補正するものとしている。これによって、繰り返し駆動に対して電気機械変換素子５０２の負荷を低減させることができ、かつ、記録ヘッド１２の液滴吐出特性の低下を抑制する（吐出速度を最大にする）ことができる。

（変形例３）
図２１は、実施形態の変形例３に係る記録ヘッドの要部断面図である。図２１を参照しながら、本実施形態の変形例３に係る記録ヘッド１２ａの構成について、本実施形態に係る記録ヘッド１２と相違する点を中心に説明する。

図２１に示すように、本変形例に係る記録ヘッド１２ａは、上側から、共通電極５０３ａ、電気機械変換素子５０２、個別電極５０１ａ、振動板５０４、圧力室基板５０５、ノズル板５０７の順で層状に構成されている。

個別電極５０１ａおよび共通電極５０３ａは、その間に配置される電気機械変換素子５０２に対して電圧を印加することにより、電気機械変換素子５０２を変形変位させる電極である。

電気機械変換素子５０２は、個別電極５０１ａと共通電極５０３ａとの間に形成された圧電素子であり、双方の電極に電圧が印加されることによって変形変位する素子である。電気機械変換素子５０２としては、上述のように、例えば、ＰＺＴが用いられる。

以上のように、本変形例に係る記録ヘッド１２ａは、実施形態に係る記録ヘッド１２と比較して、個別電極と共通電極とが上下逆の配置となっている。このような構成であっても、上述した個別電極への駆動波形の電圧の印加、および、共通電極へのバイアス電圧の印加によって、本実施形態に係るインクジェット記録装置１と同様の効果を奏する。

（記録ヘッド１２の作製）
上述の実施形態、変形例１および変形例２に係るインクジェット記録装置の記録ヘッド１２として、以下のように作製したものを用いて、吐出速度の変動評価を実施した。

６インチシリコンウェアに、ＳｉＯ_２（膜厚６００［ｎｍ］）、Ｓｉ（膜厚２００［ｎｍ］）、ＳｉＯ_２（膜厚１００［ｎｍ］）、ＳｉＮ（膜厚１５０［ｎｍ］）、ＳｉＯ_２（膜厚１３００［ｎｍ］）、ＳｉＮ（膜厚１５０［ｎｍ］）、ＳｉＯ_２（膜厚１００［ｎｍ］）、Ｓｉ（膜厚２００［ｎｍ］）、ＳｉＯ_２（膜厚６００［ｎｍ］）の順に形成した振動板５０４を作製した。その後、個別電極５０１および共通電極５０３の密着膜として、チタン膜（膜厚２０［ｎｍ］）を成膜温度３５０［℃］でスパッタ装置にて成膜した後に、ＲＴＡ（ＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌ：急速熱処理）を用いて７５０［℃］にて熱酸化し、引き続き金属膜として白金膜（膜厚１６０［ｎｍ］）を成膜温度４００［℃］でスパッタ装置にて成膜した。

次に、下地層となるＰｂＴｉＯ_３層として、Ｐｂ：Ｔｉ＝１：１に調整した溶液と、電気機械変換膜としてＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１１５：４９：５１に調整された溶液を準備し、スピンコート法により膜を成膜した。具体的な前駆体塗布液の合成については、出発材料に酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムを用いた。酢酸鉛の結晶水はメトキシエタノールに溶解後、脱水した。化学両論組成に対し鉛量を過剰にしてある。これは、熱処理中のいわゆる鉛抜けによる結晶性低下を防ぐためである。イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウムをメトキシエタノールに溶解し、アルコール交換反応、エステル化反応を進め、上述の酢酸鉛を溶解したメトキシエタノール溶液と混合することでＰＺＴ前駆体溶液を合成した。このＰＺＴ濃度は０．５［モル／リットル］にした。Ｐｔの溶液に関してもＰＺＴ同様に作製し、これらの液を用いて、最初にＰｔ層をスピンコートにより成膜し、成膜後、１２０［℃］乾燥を実施し、その後、ＰＺＴの液をスピンコートにより成膜し、１２０［℃］乾燥して４００［℃］熱分解を行った。３層目の熱分解処理後に、結晶化熱処理（温度７３０℃）をＲＴＡにて行った。このとき、ＰＺＴの膜厚は２４０［ｎｍ］であった。この工程を計８回（２４層）実施し、約２［μｍ］のＰＺＴ膜厚を得た。

次に、個別電極５０９および共通電極５１０の酸化物膜として、ＳｒＲｕＯ_３膜（膜厚４０［ｎｍ］)、金属膜としてＰｔ膜（膜厚１２５［ｎｍ］）をスパッタ成膜した。その後、東京応化工業社製フォトレジスト（ＴＳＭＲ８８００）をスピンコート法で成膜し、通常のフォトリソグラフィでレジストパターンを形成した後、ＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）エッチング装置（サムコ社製）を用いて図４に示すようなパターンを作製した。

次に、第１の絶縁保護膜５１１として、ＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工法を用いてＡｌ_２Ｏ_３膜を５０［ｎｍ］成膜した。このとき原材料としてＡｌについては、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）（シグマアルドリッチ社）、Ｏについてはオゾンジェネレータによって発生させたＯ_３を交互に積層させることで、成膜を進めた。その後、図４に示すように、エッチングによりコンタクトホール５０９ａ、５１０ａを形成したその後、メタル配線としてＡｌをスパッタ成膜し、エッチングによりパターニング形成し、第２の絶縁保護膜５１２としてＳｉ_３Ｎ_４をプラズマＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により５００［ｎｍ］成膜した。電気機械変換素子５０２は１つのチップ内に３００個一列に並ぶようにレイアウトした。

この後、コロナ帯電処理により分極処理を行った。コロナ帯電処理にはΦ５０［μｍ］のタングステンのワイヤを用い、グリッド電極としてステンレス製の開口率６０［％］のグリッド電極を用いた。分極処理条件としては、処理温度８０［℃］、コロナ電圧９［ｋＶ］、グリッド電圧１．５［ｋＶ］、処理時間３０［ｓｅｃ］、コロナ電極−グリッド電極間距離４［ｍｍ］、グリッド電極−ステージ間距離４［ｍｍ］にて行った。

また、個別電極パッド５０９ｂおよび共通電極パッド５１０ｂを形成したが、個別電極パッド５０９ｂ間の距離は８０［μｍ］とした。その後、図３に示すように裏面のＳｉをエッチングして、圧力室５０６（幅６０［μｍ］）を形成した。このとき、圧力室５０６を保持するため、保持基板５３１を接合した後にウェハ裏面からＳｉエッチングを実施した。

（吐出速度の変動評価）
以上のように作製した記録ヘッド１２によって、吐出速度の変動評価を実施した。具体的には、上述の実施形態、変形例１および変形例２で説明した駆動波形の電圧を個別電極５０１に印加させ、バイアス電圧を共通電極５０３に印加して、吐出速度の変動評価を実施した。

上述の実施形態に係る記録ヘッド１２では、中間電位の印加時間を計測し、図１７に示した補正テーブル９０１に従って、所定のタイミング（補正タイミング）に到達した際に、抗電界がシフトした分だけバイアス電圧がシフトするように補正するものとした。また、初期のバイアス電圧を５［Ｖ］とし、環境温度は２５［℃］とした。以上のような条件で、記録ヘッド１２の吐出速度の変動評価を実施した。

上述の変形例１に係る記録ヘッド１２では、中間電位の印加時間を計測し、図１９に示した補正テーブル９０２に従って、所定のタイミング（補正タイミング）に到達した際に、抗電界とバイアス電圧との比が一定となるようにバイアス電圧を補正するものとした。また、初期のバイアス電圧を５［Ｖ］とし、環境温度は２５［℃］とした。以上のような条件で、記録ヘッド１２の吐出速度の変動評価を実施した。

上述の変形例２に係る記録ヘッド１２では、中間電位の印加時間を計測し、図２０に示した補正テーブル９０３に従って、所定のタイミング（補正タイミング）に到達した際に、抗電界の絶対値を超えない範囲で、かつ、吐出速度が最大となるようにバイアス電圧を補正するものとした。また、初期のバイアス電圧を５［Ｖ］とし、環境温度は２５［℃］とした。以上のような条件で、記録ヘッド１２の吐出速度の変動評価を実施した。

また、上述の実施形態、変形例１および変形例２と比較する例（比較例１）として、バイアス電圧は補正せず一定の電圧、すなわち、初期のバイアス電圧５［Ｖ］の印加を継続して、記録ヘッド１２の吐出速度の変動評価を実施した。また、環境温度は２５［℃］とした。

また、上述の実施形態、変形例１および変形例２と比較するその他の例（比較例２）として、中間電位の印加時間を計測し、図２３に示した補正テーブル９０４に従って、所定のタイミング（補正タイミング）に到達した際に、所定のシフト量でバイアス電圧を下げていく補正をするものとした。また、初期のバイアス電圧を５［Ｖ］とし、環境温度は２５［℃］とした。以上のような条件で、記録ヘッド１２の吐出速度の変動評価を実施した。

ここで、図２３に示す補正テーブル９０４は、中間電位の印加時間（図２３に示す補正タイミングに対応）と、バイアス電圧のシフト量とを関連付けた情報である。図２３に示す補正テーブル９０４では、例えば、補正タイミング（中間電位の印加時間）が１００００［ｓｅｃ］である場合、バイアス電圧のシフト量が０．４［Ｖ］であることが示されている。

上述の実施形態、変形例１、変形例２、比較例１および比較例２における記録ヘッド１２の吐出速度の変化率の評価を行った結果を、図２２に示す。なお、初期の吐出速度の変化率を１００［％］としている。

実施形態、変形例１および変形例２のぞれぞれの評価結果から、液滴の吐出速度がほぼ１００［％］で推移していることが確認された。このことから、上述の実施形態、変形例１および変形例２で説明した抗電界を考慮した方式でバイアス値を補正することによって液滴吐出特性の変動を抑制することが可能である。また、実施形態のように抗電界がシフトした分だけバイアス電圧をシフトさせる補正が、最も吐出速度の変動幅を小さくすることができる。また、実施例１のように抗電界とバイアス電圧との比が一定となるようにバイアス電圧を補正する場合、吐出速度は、駆動回数が多くなるに従って少し低下し始める傾向がある。また、実施例２のように抗電界の絶対値を超えない範囲で、かつ、吐出速度が最大となるようにバイアス電圧を補正する場合、吐出速度は、初期に少し高くなり、駆動回数が多くなるに従って少し低下し始める傾向がある。これは、電気機械変換素子５０２の特性に基づくものと考えられる。すなわち、抗電界のシフトは、電気機械変換素子５０２の分極軸が駆動電圧方向に揃うことが主因であると推測される。したがって、駆動回数が多くなると、すなわち、長時間駆動したことによって分極軸が駆動電圧方向に大部分が揃うと、バイアス電圧のシフトではない他の要因により特性変動が発生して、吐出速度がやや低下しているが、十分に特性変動の抑制がなされている。

一方で、比較例１においては、駆動開始後の初期から大きく吐出速度が低下している。また、比較例２においては、初期の吐出速度は比較的一定に保たれているが、駆動回数が多くなるに従って、吐出速度が上下している。これは、バイアス電圧を所定のシフト量で一律にシフトしていったことにより、抗電界を超えるようなバイアス電圧になってしまったことが要因と考えられる。

以上のように、実施形態、変形例１および変形例２では、バイアス電圧の設定は電気機械変換素子５０２の特性（抗電界の値）によって決定するものとしている。また、補正タイミングに至る時間を計測するのに駆動波形の中間電位を計測したが、これにより、図１３〜図１６に示すように、複数の吐出パルスを含む駆動波形、および、それに対応する滴制御信号により、吐出されるインク滴のサイズを制御するような波形においても、中間電位の印加時間を計測することで、補正することができる。

１インクジェット記録装置
１０印字機構部
１１キャリッジ
１２、１２ａ記録ヘッド
１３インクカートリッジ
２１排紙トレイ
２２用紙
２３給紙カセット
２４手差しトレイ
３１主ガイドロッド
３２従ガイドロッド
３３主走査モータ
３４駆動プーリ
３５従動プーリ
３６タイミングベルト
４１給紙ローラ
４２フリクションパッド
４３ガイド部材
４４搬送ローラ
４５搬送コロ
４６先端コロ
４７副走査モータ
４８印写受け部
４９搬送コロ
５０拍車
５１排紙ローラ
５２拍車
５３ガイド部材
５４ガイド部材
６１回復装置
１００メイン制御基板
１０１ＣＰＵ
１０２ＦＰＧＡ
１０３ＲＡＭ
１０４ＲＯＭ
１０５ＮＶＲＡＭ
１０６モータドライバ
１０７駆動波形生成回路
１１１ＣＰＵ制御部
１１２メモリ制御部
１１３Ｉ２Ｃ制御部
１１４センサ処理部
１１５モータ制御部
１１６記録ヘッド制御部
１３０各種センサ
１４０各種モータ
２００ヘッド中継基板
２１０記録ヘッドドライバ
２１１シフトレジスタ
２１２ラッチ回路
２１３階調デコーダ
２１４レベルシフタ
２１５アナログスイッチ
３００画像処理基板
３１０画像処理回路
５０１、５０１ａ個別電極
５０２電気機械変換素子
５０３、５０３ａ共通電極
５０４振動板
５０５圧力室基板
５０６圧力室
５０６ａ隔壁
５０７ノズル板
５０８ノズル
５０９個別電極
５０９ａコンタクトホール
５０９ｂ個別電極パッド
５１０共通電極
５１０ａコンタクトホール
５１０ｂ共通電極パッド
５１１第１の絶縁保護膜
５１２第２の絶縁保護膜
５２１第１の絶縁保護膜
５２２第２の絶縁保護膜
５２３メタル配線
５２５接合面段差
５３１保持基板
６００画像処理部
６０１インターフェース部
６０２階調処理部
６０３画像変換部
６０４画像データ記憶部
７００制御部
７０１入力部
７０２印加時間計測部
７０３電圧補正部
７０４駆動波形生成部
７０５バイアス電圧指令部
７０６記憶部
７１１基準波形情報
７１２温度情報
７１３補正情報
７５０温度計測部
８００ヘッド駆動部
９０１〜９０４補正テーブル
１０００分極処理装置
１００１コロナ電極
１００１ａコロナ電源
１００２グリッド電極
１００２ａグリッド電源
１００３サンプルステージ
１０１１ウェハ

特開２０１０−１９４８３４号公報

Claims

ノズルが形成されたノズル板、液室が形成された基板、前記液室の一面を形成する振動板の順に積層された積層体を有し、さらに、前記振動板を駆動させるために、共通電極、電気機械変換素子、および前記電気機械変換素子を駆動させるための駆動波形の電圧が印加される個別電極を有する液体吐出ヘッドの制御装置であって、
前記電気機械変換素子を駆動させるための前記個別電極と前記共通電極との間の印加電圧を、該電気機械変換素子の抗電界に基づいて補正する電圧補正部と、
前記電圧補正部により補正された前記印加電圧を前記個別電極と前記共通電極との間に印加させるための指令を駆動部に送る電圧指令部と、
を備えた液体吐出ヘッドの制御装置。
前記電圧補正部は、前記抗電界に基づいて前記共通電極に印加するバイアス電圧を補正し、
前記電圧指令部は、前記個別電極に印加する前記駆動波形の電圧と、前記電圧補正部により補正された前記共通電極に印加する前記バイアス電圧と、で定まる前記印加電圧を印加させる前記指令を前記駆動部に送る請求項１に記載の液体吐出ヘッドの制御装置。
前記電圧補正部は、前記バイアス電圧が前記抗電界の絶対値よりも小さくなるように補正する請求項２に記載の液体吐出ヘッドの制御装置。
前記電圧補正部は、前記抗電界がシフトした分だけ前記バイアス電圧をシフトして補正する請求項２または３に記載の液体吐出ヘッドの制御装置。
前記電圧補正部は、前記抗電界と前記バイアス電圧との比が一定となるように該バイアス電圧を補正する請求項２または３に記載の液体吐出ヘッドの制御装置。
前記電圧補正部は、前記液体吐出ヘッドからのインクの吐出速度が最大となるように前記バイアス電圧を補正する請求項２または３に記載の液体吐出ヘッドの制御装置。
前記駆動部により前記個別電極に前記駆動波形の電圧が印加されている時間を計測する計測部を、さらに備え、
前記電圧補正部は、前記計測部により計測された時間に基づくタイミングで、前記バイアス電圧を補正する請求項２〜６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの制御装置。
前記計測部は、前記駆動部により前記個別電極に印加されている前記駆動波形の電圧のうち中間電位となっている時間を積算して印加時間として計測し、
前記電圧補正部は、前記計測部により計測された前記印加時間に基づくタイミングで、前記バイアス電圧を補正する請求項７に記載の液体吐出ヘッドの制御装置。
印加時間と前記バイアス電圧の補正量とを対応付けた補正情報を記憶する記憶部を、さらに備え、
前記電圧補正部は、前記補正情報を参照して、前記計測部により計測された前記印加時間に対応する前記補正量を用いて、前記バイアス電圧を補正する請求項８に記載の液体吐出ヘッドの制御装置。
請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの制御装置と、
前記制御装置の前記電圧指令部からの前記指令に基づいて、前記個別電極と前記共通電極との間に前記印加電圧を印加する前記駆動部と、
前記駆動部により印加される前記印加電圧によって前記ノズルからインクを吐出する前記液体吐出ヘッドと、
を有する液体吐出装置。
前記液体吐出ヘッドの前記電気機械変換素子は、前記印加電圧によって撓み変形を生じる圧電素子である請求項１０に記載の液体吐出装置。