JP4867510B2 - 液体噴射ヘッドの電圧制御装置、液体噴射ヘッドの電圧制御方法及び液体噴射装置。 - Google Patents

Description

本発明は、液体噴射ヘッドの電圧制御装置、液体噴射ヘッドの電圧制御方法及び液体噴射装置に関し、詳しくは、液体噴射ヘッドを駆動するための電圧を読み取って補正値を算出することで、正確な電圧に制御するようにした液体噴射ヘッドの電圧制御装置、液体噴射ヘッドの電圧制御方法及び液体噴射装置に関する。

液体を微小な液滴の状態で吐出可能な液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置としては、例えば、記録紙上に画像等を記録するインクジェットプリンタ等の画像記録装置が、液体噴射ヘッドとしてインク滴を吐出する複数の記録ヘッドを備えることにより、コンピュータ等が処理した画像を多色多階調で印刷可能であり、コンピュータの出力装置として広く普及してきている。

この種の液体噴射ヘッドの駆動を制御する電圧制御装置は、ヘッドに対して印加するための駆動波形を所定の電圧まで増幅した後の駆動信号からその電圧を読み取って、それが所定の電圧まで正確に増幅されているか否かを判別し、所定の電圧まで増幅されていない場合は、その差分を補正する補正値を算出し、その補正値に基づいた電圧を新たに設定することにより、圧電素子を所定の電圧で正確に駆動できるようにするいわゆるキャリブレーションを実施可能としているものがある。

特許文献１、２には、記録ヘッドに印加される直前の駆動信号からその電圧を読み取り、それが所定の電圧となるように設定電圧を補正する技術が開示されている。
特開平１１−５８７３５号公報 特開２００２−４６２６８号公報 特開２００６−９５８６４号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示のように、液体噴射ヘッドに対して印加する直前の駆動信号からその電圧を読み取る場合、圧電素子を機械的に変形させるために必要な複雑な形状の駆動波形と組み合わされた駆動信号からその電圧を読み取らなくてはならないため、電圧読み取りのための構成が複雑となる問題がある。

例えば、液体を貯留するチャネルの側壁を圧電素子によって形成し、その側壁をくの字型にせん断変形させることによりチャネル内の液体に吐出のための圧力を付与してノズルから吐出させるシェアモードタイプの液体噴射ヘッドの場合、図４（ａ）に示すような矩形状の駆動波形を吐出のために用いることがある。このような駆動波形を所定の電圧まで増幅した駆動信号では、最大電圧Ｖmaxを維持する時間ｔはわずか２μｓ程度にすぎないため、そこから電圧値を正確に読み取ることは困難であり、高速な読み取り装置を必要とする等、コストアップ要因となる問題がある。

また、駆動波形を電圧と組み合わせて波形増幅する前段で、その電圧を読み取る方法もあるが、これにより読み取られた電圧は、駆動波形と組み合わせた後の波形増幅変動分が考慮されないため、その読み取られた電圧に基づいて電圧補正を行っても、実際に液体噴射ヘッドに対して印加される波形増幅変動分が加味された電圧とは異なった電圧を基準に補正を行うこととなって、正確な電圧設定を行うことができない。

一方、液体噴射ヘッドを複数有している画像記録装置の場合、各液体噴射ヘッドに対して個別に電圧補正を行う必要があるため、電圧補正を行うものと電圧補正を行う対象でないものとを容易に区別して電圧補正を行うことが望まれる。このような問題は、液体噴射ヘッドの複数のノズル毎に電圧補正する場合でも同様である。

特許文献３には、吐出用信号とは別の調整用信号を用いて、大ドット形成用、中ドット形成用、小ドット形成用といった複数の駆動信号生成部間の特性ばらつきを解消することが開示されている。しかし、複数の液体噴射ヘッド又は複数のノズルに対して個別に電圧補正を行うことの開示はない。

そこで、本発明の課題は、複数の液体噴射ヘッド又は複数のノズルに対して印加される直前の状態の波形増幅された増幅変動分も含めた駆動信号から、その電圧を簡単な構成で、各液体噴射ヘッド又は各ノズルを容易に区別して測定できるようにすることにより、電圧を正確に制御することが可能な液体噴射ヘッドの電圧制御装置、液体噴射ヘッドの電圧制御方法及び液体噴射装置を提供することにある。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

請求項１記載の発明は、電圧を変化させることによって駆動してノズルから液体を噴射する複数の液体噴射ヘッドに対して、又は、電圧を変化させることによって駆動してノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドの複数のノズルに対して、それぞれ印加する駆動波形を生成して出力する波形生成手段と、
前記波形生成手段によって生成された駆動波形の電圧を決定する電圧決定手段と、
前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルに対して印加する各電圧を前記電圧決定手段によって決定された電圧となるようにそれぞれ昇圧させる複数の電圧増幅手段と、
前記波形生成手段から出力された駆動波形と前記複数の電圧増幅手段から出力された電圧とを組み合わせて前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルに出力する複数の波形増幅手段と、
前記複数の波形増幅手段から出力された直後の各電圧のうちの最大電圧のみを選択する最大値選択手段と、
前記最大値選択手段によって選択された電圧を読み取る読み取り手段と、
前記読み取り手段によって読み取られた電圧を、前記電圧決定手段によって決定された電圧と比較し、その比較結果から補正値を算出し、その補正値に基づいて前記電圧決定手段において決定される電圧に補正を加える電圧調整手段とを備えた液体噴射ヘッドの電圧制御装置であって、
前記波形生成手段は、通常の液体噴射を行う際に使用する第１の駆動波形を生成する第１の駆動波形生成手段と、電圧補正時に使用する直流波形からなる第２の駆動波形を生成する第２の駆動波形生成手段と、電圧補正時に使用し前記第２の駆動波形よりも振幅値が小さい第３の駆動波形を生成する第３の駆動波形生成手段とを有し、
前記波形生成手段から出力される駆動波形を前記第１の駆動波形、前記第２の駆動波形又は前記第３の駆動波形のいずれかに切り替える切替手段と、
電圧補正時、前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルのうちの電圧補正を行うものに対しては前記波形生成手段から前記第２の駆動波形を出力させ、電圧補正を行う対象でないものに対しては前記波形生成手段から前記第３の駆動波形を出力させるように前記切替手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする液体噴射ヘッドの電圧制御装置である。

請求項２記載の発明は、前記最大値選択手段は、前記複数の波形増幅手段によって増幅された後の電圧をそれぞれ読み取る複数本の信号線がワイヤードＯＲ接続によってつなげられ、１本の信号線によって前記読み取り手段に出力される構成であることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッドの電圧制御装置である。

請求項３記載の発明は、前記最大値選択手段は、ダイオードアレイによって構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッドの電圧制御装置である。

請求項４記載の発明は、前記第３の駆動波形は、直流波形であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の液体噴射ヘッドの電圧制御装置である。

請求項５記載の発明は、電圧を変化させることによって駆動してノズルから液体を噴射する複数の液体噴射ヘッドに対して、又は、電圧を変化させることによって駆動してノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドの複数のノズルに対して、それぞれ印加する駆動波形を生成して出力する波形生成ステップと、
前記波形生成ステップによって生成された駆動波形の電圧を決定する電圧決定ステップと、
前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルに対して印加する各電圧を前記電圧決定ステップによって決定された電圧となるようにそれぞれ昇圧させる電圧増幅ステップと、
前記波形生成ステップから出力された駆動波形と前記電圧増幅ステップによって生成された電圧とを組み合わせて前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルに出力する波形増幅ステップと、
前記波形増幅ステップを経た直後の各電圧のうちの最大電圧のみを選択する選択ステップと、
前記選択ステップによって選択された電圧を読み取る電圧読み取りステップと、
前記電圧読み取りステップによって読み取られた電圧を、前記電圧決定ステップによって決定された電圧と比較し、その比較結果から補正値を算出し、その補正値に基づいて前記電圧決定ステップにおいて決定される電圧に補正を加える電圧調整ステップとを有する液体噴射ヘッドの電圧制御方法であって、
前記波形生成ステップでは、通常の液体噴射を行う際に使用する第１の駆動波形、電圧補正時に使用する直流波形からなる第２の駆動波形又は電圧補正時に使用し前記第２の駆動波形よりも振幅値が小さい第３の駆動波形のいずれを生成して出力するかを切り替え可能とし、電圧補正時、前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルのうちの電圧補正を行うものに対しては前記波形生成ステップにおいて前記第２の駆動波形を生成して出力させ、電圧補正を行う対象でないものに対しては前記波形生成ステップにおいて前記第３の駆動波形を出力させるように切り替えることを特徴とする液体噴射ヘッドの電圧制御方法である。

請求項６記載の発明は、前記第３の駆動波形は、直流波形であることを特徴とする請求項５記載の液体噴射ヘッドの電圧制御方法である。

請求項７記載の発明は、電圧を変化させることによって駆動してノズルから液体を噴射する複数の液体噴射ヘッド又は複数のノズルを有する液体噴射ヘッドと、
前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルに対して、それぞれ印加する駆動波形を生成して出力する波形生成手段と、
前記波形生成手段によって生成された駆動波形の電圧を決定する電圧決定手段と、
前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルに対して印加する各電圧を前記電圧決定手段によって決定された電圧となるようにそれぞれ昇圧させる複数の電圧増幅手段と、
前記波形生成手段から出力された駆動波形と前記複数の電圧増幅手段から出力された電圧とを組み合わせて前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルに出力する複数の波形増幅手段と、
前記複数の波形増幅手段から出力された直後の各電圧のうちの最大電圧のみを選択する最大値選択手段と、
前記最大値選択手段によって選択された電圧を読み取る読み取り手段と、
前記読み取り手段によって読み取られた電圧を、前記電圧決定手段によって決定された電圧と比較し、その比較結果から補正値を算出し、その補正値に基づいて前記電圧決定手段において決定される電圧に補正を加える電圧調整手段とを備えた液体噴射装置であって、
前記波形生成手段は、通常の液体噴射を行う際に使用する第１の駆動波形を生成する第１の駆動波形生成手段と、電圧補正時に使用する直流波形からなる第２の駆動波形を生成する第２の駆動波形生成手段と、電圧補正時に使用し前記第２の駆動波形よりも振幅値が小さい第３の駆動波形を生成する第３の駆動波形生成手段とを有し、
前記波形生成手段から出力される駆動波形を前記第１の駆動波形、前記第２の駆動波形又は前記第３の駆動波形のいずれかに切り替える切替手段と、
電圧補正時、前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルのうちの電圧補正を行うものに対しては前記波形生成手段から前記第２の駆動波形を出力させ、電圧補正を行う対象でないものに対しては前記波形生成手段から前記第３の駆動波形を出力させるように前記切替手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする液体噴射装置である。

請求項８記載の発明は、前記最大値選択手段は、前記複数の波形増幅手段によって増幅された後の電圧をそれぞれ読み取る複数本の信号線がワイヤードＯＲ接続によってつなげられ、１本の信号線によって前記読み取り手段に出力される構成であることを特徴とする請求項７記載の液体噴射装置である。

請求項９記載の発明は、前記最大値選択手段は、ダイオードアレイによって構成されていることを特徴とする請求項７又は８記載の液体噴射装置である。

請求項１０記載の発明は、前記第３の駆動波形は、直流波形であることを特徴とする請求項７、８又は９記載の液体噴射装置である。

本発明によれば、複数の液体噴射ヘッド又は複数のノズルに対して印加される直前の状態の波形増幅された増幅変動分も含めた駆動信号から、その電圧を簡単な構成で、各液体噴射ヘッド又は各ノズルを容易に区別して測定できるようにすることにより、電圧を正確に制御することが可能な液体噴射ヘッドの電圧制御装置、液体噴射ヘッドの電圧制御方法及び液体噴射装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、インクジェットプリンタ等の画像記録装置に用いられる液体噴射装置の一例を示すブロック図である。図中、１Ａ、１Ｂは記録ヘッド、２は記録ヘッド１の電圧制御を行う電圧制御装置である。

記録ヘッド１Ａ、１Ｂは、電圧を変化させることによって駆動してノズルから液体を噴射する構造の液体噴射ヘッドであり、図２に示すものがその一例として挙げられる。ここでは２つの記録ヘッド１Ａ、１Ｂが設けられているが、その数は複数であれは何ら限定されない。

図２はせん断モードタイプの記録ヘッドの概略構成を一部断面で示す斜視図、図３はその作動を示す図である。記録ヘッド１Ａと１Ｂは同一構成であるので、ここでは記録ヘッド１Ａのみを例示する。

記録ヘッド１Ａは、カバープレート１１と基板１２の間に、ＰＺＴ等の圧電素子からなる複数の側壁１３で隔てられたチャネル１４が多数並設されている。図３では多数のチャネル１４の一部である３本（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）が示されているが、チャネル１４の数は特に限定されない。

チャネル１４の一端はノズル形成部材１５に形成されたノズル１６につながり、他端はインク供給口１７を経て、図示されていないインクタンクに接続されている。そして、各チャネル１４内の側壁１３表面には両側壁１３の上方からチャネル１４内の底面に亘って繋がる電極１７が密着形成され、各電極１７は電圧制御装置２に接続している。

各側壁１３は、ここでは図３中の矢印で示すように分極方向が異なる２枚の圧電素子１３ａ、１３ｂによって構成されているが、圧電素子は例えば符号１３ａの部分のみであってもよく、側壁１３の少なくとも一部にあればよい。

各側壁１３表面に密着形成された電極１７に電圧制御装置２の制御により所定の駆動信号が印加されると、以下に例示する動作によってインク滴をノズル１６から吐出する。なお、図３ではノズルは省略してある。

まず、図３（ａ）に示すように、電極１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃのいずれにも駆動信号が印加されない時は、側壁１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄのいずれも変形しないが、電極１７Ａ及び１７Ｃを接地すると共に電極１７Ｂに、例えば図４（ａ）に示す波形形状の駆動波形を用いて電圧が変化する駆動信号を生成して印加すると、側壁１３Ｂ、１３Ｃを構成する圧電素子の分極方向に直角な方向の電界が生じ、各側壁１３Ｂ、１３Ｃ共に、それぞれ圧電素子１３ａ、１３ｂの接合面にズリ変形を生じ、図３（ｂ）に示すように側壁１３Ｂ、１３Ｃは互いに外側に向けて変形し、チャネル１４Ｂの容積を拡大する。これによりチャネル１４Ｂ内に負の圧力が生じてインクが流れ込む（Draw）。

この状態が一定時間継続した後に電圧が０に戻ると、側壁１３Ｂ、１３Ｃは図３（ｂ）に示す拡大位置から図３（ａ）に示す中立位置に戻り、チャネル１４Ｂ内のインクに高い圧力が掛かる（Release）。引き続いて、図３（ｃ）に示すように、側壁１３Ｂ、１３Ｃを互いに逆方向に変形して、チャネル１４Ｂの容積が縮小し（Reinforce）、チャネル１４Ｂ内に正の圧力が生じる。これによりチャネル１４Ｂを満たしているインクの一部によるノズル内のメニスカスがノズルから押し出される方向に変化し、ノズルからインク柱が吐出する。他の各チャネルも駆動信号の印加によって上記と同様に動作する。このような駆動法はＤＲＲ駆動法と呼ばれ、電圧を変化させることによって駆動してノズル１６からインク滴を吐出するせん断モードタイプの記録ヘッド１の代表的な駆動法である。

このような記録ヘッド１Ａ、１Ｂを駆動するための電圧を制御する電圧制御装置２は、図１に示すように、電圧制御部２１、電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂ、波形生成部２３、波形増幅部２４Ａ、２４Ｂ、電圧読み取り部２５、選択手段２６を有している。

電圧制御部２１は、各記録ヘッド１Ａ、１Ｂに対して所望の電圧が印加されるように電圧値を決定する電圧決定機能と、電圧読み取り部２５によって読み取られた電圧値から補正値を算出する補正値算出機能と、該補正値算出機能によって算出された補正値によって、前記電圧決定機能によって決定される電圧値を補正する電圧調整機能を備えており、ＣＰＵによって構成されている。この電圧制御部２１には補正値記憶手段２１１が設けられており、補正値算出機能によって算出された補正値を記憶しておくことができるようになっている。

電圧制御部２１における電圧決定機能は、各記録ヘッド１Ａ、１Ｂへ印加する駆動信号の最大電圧を決定し、その決定した最大電圧となるような電圧値を各電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂに対して設定する制御を行う。また、補正値算出機能は、電圧読み取り部２５によって読み取られた電圧値と、上記電圧決定機能によって決定されて各電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂに対して設定された電圧値とを比較し、その差分から記録ヘッド１Ａ、１Ｂに対して所望の電圧が印加されるための補正比率を求め、この値を補正値として補正値記憶手段２１１に記憶する制御を行う。更に、電圧調整機能は、算出された補正比率を前記電圧決定機能によって決定される電圧値に乗算して、新たな補正電圧値を設定する制御を行う。

電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂは、各記録ヘッド１Ａ、１Ｂに対応して設けられており、各記録ヘッド１Ａ、１Ｂに対して印加するための電圧を所定の増幅率にて増幅し、電圧制御部２１において決定された記録ヘッド１Ａ、１Ｂにおいて必要な電圧となるように昇圧させるＤＡ変換器とＯＰアンプ等の増幅器によって構成されている。ここで昇圧された電圧（駆動電圧）は各波形増幅部２４Ａ、２４Ｂに出力される。

波形生成部２３は、各記録ヘッド１Ａ、１Ｂに印加する波形の形状を生成し、各波形増幅部２４Ａ、２４Ｂに出力する。この波形生成部２３では複数種類の形状の波形を生成することが可能であり、ここでは、吐出用波形（第１の駆動波形）を生成する吐出用波形生成部２３１、調整用波形Ａ（第２の駆動波形）を生成する第１調整用波形生成部２３２及び調整用波形Ｂ（第３の駆動波形）を生成する第２調整用波形生成部２３３を有している。

吐出用波形生成部２３１は、例えば図４（ａ）に示すように矩形波からなる波形形状の吐出用波形を生成する。この吐出用波形は各記録ヘッド１Ａ、１Ｂからインク滴を吐出するために通常使用する波形である。この図４（ａ）に示す吐出用波形は矩形波からなり、その電圧の最大値Ｖmaxを維持する時間ｔはわずか２μｓ程度しかない。従って、このような吐出用波形は、電圧補正時に電圧を読み取ることが困難であるため、本発明の構成を採用することにより特に顕著な効果が得られる。

第１調整用波形生成部２３２は、電圧補正を行う際に電圧補正対象の記録ヘッド１Ａ又は１Ｂに対して使用する調整用波形Ａを生成する。

調整用波形Ａは、吐出用波形生成部２３１で生成される吐出用波形とは異なる波形であり、後の電圧読み取り部２５における電圧読み取りが容易となるような波形である。このような波形は、好ましくは、ある一定レベルの電圧を常に保つような形状の波形であり、例えば図４（ｂ）に示すような直流波形とすることが好ましい。調整用波形Ａをこのような直流波形とすれば、後の電圧読み取りのための構成がより簡単となる。

更に、その振幅値は吐出用波形の最大振幅値と同レベルであると、より正確な電圧補正を行うことができるために好ましい。

第２調整用波形生成部２３３は、電圧補正を行う際に電圧補正対象でない記録ヘッド１Ａ又は１Ｂに対して使用する調整用波形Ｂを生成する。

調整用波形Ｂは、前記吐出用波形及び前記調整用波形Ａとは異なる波形であり、後の選択手段２６によって前記調整用波形Ａと容易に区別できるようにするため、調整用波形Ａよりも振幅値が小さい波形からなる。

この調整用波形Ｂも、ある一定レベルの電圧を常に保つような形状の波形であることが好ましく、直流波形とすることが好ましい。更に、その振幅値は図４（ｃ）に示すように０であると、後段の選択手段２６において調整用波形Ａとの区別がより行い易くなるために好ましい。

波形生成部２３は、図５に示すように、ここで生成される吐出用波形、調整用波形Ａ及び調整用波形Ｂのうち、実際に波形増幅部２４Ａ、２４Ｂにそれぞれ出力する波形をいずれかに切り替える切替手段２３４を備えている。切替手段２３４は、例えば電圧制御部２１からの制御信号によって制御され、各波形増幅部２４Ａ、２４Ｂに対して、吐出用波形、調整用波形Ａ及び調整用波形Ｂのうちのいずれかの波形を出力する。

なお、この切替手段２３４は、各波形増幅部２４Ａ、２４Ｂに入力される駆動波形が、吐出用波形、調整用波形Ａ及び調整用波形Ｂのいずれかに切り替えられればよく、必ずしも波形生成部２３が有する構成に限定されない。

波形増幅部２４Ａ、２４Ｂは、各記録ヘッド１Ａ、１Ｂに対応して設けられており、電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂから出力された電圧と波形生成部２３から出力されたいずれかの波形とを入力し、記録ヘッド１Ａ、１Ｂに印加するための駆動信号を生成する。ここで生成された所定の波形及び電圧を有する駆動信号が記録ヘッド１Ａ、１Ｂに印加される。

ここで、波形生成部２３から出力される波形が吐出用波形生成部２３１において生成された吐出用波形である場合、波形増幅部２４Ａ、２４Ｂでは、例えば図４（ａ）に示す吐出用波形が電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂからの電圧と組み合わされる。これにより、最大電圧値が電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂで増幅された電圧となるような駆動信号を出力する。

また、波形生成部２３から出力される波形が第１調整用波形生成部２３２において生成された調整用波形Ａである場合、波形増幅部２４Ａ、２４Ｂでは、例えば図４（ｂ）に示す調整用波形Ａが電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂからの電圧と組み合わされる。これにより、電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂで増幅された電圧を一定に保つような駆動信号を出力する。

更に、波形生成部２３から出力される波形が第２調整用波形生成部２３３において生成された調整用波形Ｂである場合、波形増幅部２４Ａ、２４Ｂでは、例えば図４（ｃ）に示す調整用波形Ｂが電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂからの電圧と組み合わされる。図４（ｃ）に示す調整用波形Ｂは０Ｖの波形であるため、波形増幅部２４Ａ、２４Ｂは調整用波形Ａよりも低電圧（０Ｖ）を一定に保つような駆動信号を出力する。

電圧読み取り部２５は、電圧補正時に、波形増幅部２４Ａ、２４Ｂから出力された直後で、記録ヘッド１Ａ、１Ｂへ印加される前の駆動信号から電圧を読み取り、読み取った結果の電圧値を電圧制御部２１へ出力するＡＤ変換器によって構成されている。

選択手段２６は、各波形増幅部２４Ａ、２４Ｂから出力された直後の各駆動信号を１つの電圧読み取り部２５に選択的に入力させる。電圧補正時に波形生成部２３から出力される波形は、具体的には後述するように調整用波形Ａ及び調整用波形Ｂであり、それらは振幅値が異なっているため、この選択手段２６は、各記録ヘッド１Ａ、１Ｂにそれぞれ出力される駆動信号の各電圧のうちの最大値（最大振幅値）を選択し、その選択した最大値の電圧を有する駆動信号のみを電圧読み取り部２５に出力する最大値選択手段であることが好ましい。

この構成により、電圧制御部２１において複数の記録ヘッド１Ａ、１Ｂに対して電圧補正を行う場合、電圧補正対象となる記録ヘッド１Ａ又は１Ｂに対しては調整用波形Ａを出力し、電圧補正対象でない記録ヘッド１Ｂ又は１Ａに対しては調整用波形Ｂを出力すれば、選択手段２６によって、そのうちの最大電圧を有する駆動信号の電圧のみを電圧読み取り部２５によって読み取ることができる。従って、制御信号を出力して切り替え制御を行う必要なく電圧補正対象の記録ヘッドを特定し、その駆動信号の電圧を読み取ることが可能となる。しかも、電圧を読み取る際、他の記録ヘッドに印加される駆動信号の電圧の影響を受けなくなるため、調整用波形Ｂが中間電位をとっている場合でも、記録ヘッド１Ａ、１Ｂに損傷を与えるおそれがない。

このような選択手段２６は、各波形増幅部２４Ａ、２４Ｂによって増幅された後の電圧を読み取る信号線がワイヤードＯＲ接続され、各記録ヘッド１Ａ、１Ｂに対応した複数の入力信号線に対して１本の出力信号線を有する構成であることが好ましい。このような構成によれば、電圧読み取り部２５への出力信号線の数が波形増幅部２４Ａ、２４Ｂから各記録ヘッド１Ａ、１Ｂに出力する出力信号線の数よりも少なくなるので、回路規模の縮小、すなわち、基板の縮小とコストダウンが可能となる。しかも、各記録ヘッド１Ａ、１Ｂに対して印加される駆動信号の電圧を１つの共通の電圧読み取り部２５によって読み取ることになるため、読み取り精度のばらつきがなくなり、精度良く電圧補正を行うことが可能となる。

選択手段２６は、ダイオードアレイによって構成すると、回路規模がより小さくなり、よりコストダウンを図ることができるために好ましい。

図６は、選択手段２６をワイヤードＯＲ接続されたダイオードアレイによって構成した場合を示している。これによれば、選択手段２６を構成する一方のダイオードアレイ２６Ａのアノードが波形増幅部２４Ａからの出力信号線と接続され、他方のダイオードアレイ２６Ｂのアノードが波形増幅部２４Ｂからの出力信号線と接続されている。各ダイオードアレイ２６Ａ、２６Ｂのカソードは、１本の出力信号線にまとめられて電圧読み取り部２５に接続される。

このような選択手段２６は、一方のダイオードアレイ２６Ａ又は２６Ｂに流れる電圧が他方のダイオードアレイ２６Ｂ又は２６Ａに流れ込まないので、電圧の逆流防止を図ることができる。このため、電圧補正対象でない記録ヘッドの保護機能を有しており、保護回路としても機能する。

次に、かかる電圧制御装置２による電圧制御方法について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。

電圧調整が要求されると、電圧制御部２１は、電圧補正を行った調整ヘッド数と接続されているヘッド数とを確認する（Ｓ１）。ここではいずれの記録ヘッド１Ａ、１Ｂの調整も行っていないため、（調整ヘッド数）＜（接続ヘッド数）である。

そして、電圧制御部２１は、電圧補正対象となる記録ヘッドを選択する（Ｓ２）。ここでは、最初に記録ヘッド１Ａを電圧補正対象とするものとして説明する。記録ヘッドを選択した後は、電圧制御部２１は所定の電圧値を決定し、それを各電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂに設定する。この際、実際に記録ヘッド１Ａ、１Ｂからインク滴を吐出するために必要な電圧となるような値とすることが好ましい。

次いで、波形生成部２３から、電圧補正対象である記録ヘッド１Ａに対しては、例えば図４（ｂ）に示す調整用波形Ａが生成されて出力され、電圧補正対象でない記録ヘッド１Ｂに対しては、例えば図４（ｃ）に示す調整用波形Ｂが生成されて出力されるように切替手段２３４を制御する（Ｓ３）。これにより、電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂからそれぞれ出力された電圧が波形増幅部２４Ａ、２４Ｂにおいて波形生成部２３から出力された調整用波形Ａ、調整用波形Ｂとそれぞれ組み合わせされて駆動信号が生成され、対応する記録ヘッド１Ａ、１Ｂにそれぞれ出力される。

波形増幅部２４Ａ、２４Ｂから出力された直後の駆動信号は、それぞれ選択手段２６に入力される。ここで、波形増幅部２４Ａからは調整用波形Ａに基づき、電圧制御部２１において設定された所定の電圧を有する駆動信号が入力され、波形増幅部２４Ｂからは調整用波形Ｂに基づき、波形増幅部２４Ａよりも振幅値の小さい駆動信号が入力される。

選択手段２６は、これらの駆動信号のうちの最大電圧を有する駆動信号だけを電圧読み取り部２５へ出力する。従って、ここでは調整用波形Ａが電圧読み取り部２５へ出力される。電圧読み取り部２５では、調整用波形Ａに基づいて生成された波形増幅部２４Ａからの駆動信号の電圧が読み取られてＡＤ変換され、その電圧値は電圧制御部２１に出力される（Ｓ４）。

ここで、電圧制御部２１は、電圧補正対象となる記録ヘッド１Ａに対して設定した電圧値（出力電圧）と、電圧読み取り部２５から出力された電圧値（入力電圧）とを比較する（Ｓ５）。

その比較の結果、出力電圧≠入力電圧である場合、電圧制御部２１は、電圧補正対象となる記録ヘッド１Ａに対して、電圧制御部２１で決定された通りの所定の電圧が得られていないと判断し、出力電圧と入力電圧との差分に基づいて、出力電圧＝入力電圧となるような補正比率を算出する（Ｓ６）。算出された補正比率の値は、記録ヘッド１Ａに対する補正値として補正値記憶手段２１１に記憶される（Ｓ７）。

一方、上記ステップＳ５において、出力電圧＝入力電圧である場合、電圧制御部２１は、電圧補正対象となる記録ヘッド１Ａに対して、電圧制御部２１において決定された通りの所定の電圧が得られており、特に電圧補正を行う必要はないと判断し、記録ヘッド１Ａに対する電圧調整処理は終了する。

その後は、上記ステップＳ１に戻り、今度は記録ヘッド１Ｂを電圧補正対象として上記ステップＳ２からの処理を行う。

全ての記録ヘッド１Ａ、１Ｂの電圧読み取りが終了したら、すなわち、上記ステップＳ１において（調整ヘッド数）＝（接続ヘッド数）となったら、電圧制御部２１は、電圧補正が必要な記録ヘッドに対して、外部より設定される電圧値に、補正値記憶手段２１１に記憶された補正値を乗算した値の電圧値を設定し、波形生成部２３からは吐出用波形が出力されるように切替手段２３４を切り替え制御することで、全ての記録ヘッド１Ａ、１Ｂに対して所望の正確な電圧を有する駆動信号が印加される（Ｓ８）。

このように、本発明に係る電圧制御装置及び電圧制御方法によれば、電圧補正時、電圧補正対象の記録ヘッド１Ａ又は１Ｂには、吐出用波形とは異なる調整用波形Ａに基づく駆動信号が出力され、その電圧を波形増幅部２４Ａ、２４Ｂから出力された直後に読み取るので、複雑な波形形状の吐出用波形に基づく駆動信号から電圧を読み取る必要はなくなり、波形増幅部２４Ａ、２４Ｂでの増幅変動分も含めた電圧を簡単な構成で測定できるようになる。従って、記録ヘッド１Ａ、１Ｂに印加する電圧を正確に制御することができるようになる。

また、電圧補正対象でない記録ヘッド１Ａ又は１Ｂには、調整用波形Ａよりも振幅値が小さい調整用波形Ｂが出力されるので、電圧制御部２１において、電圧補正対象のものと電圧補正対象でないものとで電圧に高低差をつけるような電圧設定制御をする必要がない。電圧制御部２１において電圧補正対象でないものに対する電圧設定を例えば０Ｖとするように、電圧補正対象のものに比べて低く落として高低差をつけるように設定する場合、電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂにおいて電圧降下に時間がかかる結果、それだけ電圧補正が完了するまでの時間がかかるようになる。しかし、本発明によれば、電圧補正対象に出力する調整用波形Ａとは別に、電圧補正対象でないものに対して調整用波形Ａよりも振幅値の小さい調整用波形Ｂを出力するので、電圧制御部２１において別々の電圧値を設定する必要がなく、高速な電圧補正制御を実現することができる。

なお、ここでは電圧制御を記録ヘッド単位に行うようにしたが、電圧を複数のノズル毎に制御可能な記録ヘッドの場合は、記録ヘッドの複数のノズルに対してノズル単位に電圧制御を行うこともできる。この場合は、ノズル毎に電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂ…、波形増幅部２４Ａ、２４Ｂ…を設け、電圧補正時、波形生成部２３からは調整用波形Ａ又は調整用波形Ｂのいずれかに切り替えされて各ノズルに対応する波形増幅部２４Ａ、２４Ｂ…に対して出力されるようにすればよい。

本発明に係る液体噴射ヘッドの電圧制御装置及び液体噴射装置は、以上説明した画像記録装置に適用されるものに限らず、液状の電極材を基板上に吐出して電極を形成する電極形成装置、生体試料を吐出してバイオチップを製造するバイオチップ製造装置、所定量の試料を容器に吐出するマイクロピペット、接着剤を液滴状にして被接着材の所望の領域に塗布する塗布装置等、電圧を変化させることによって駆動して液体を液滴状にして吐出する液体噴射ヘッドを用いた様々な分野に適用可能である。

本発明に係る液体噴射装置の一例を示すブロック図 せん断モードタイプの記録ヘッドの概略構成を一部断面で示す斜視図 図２に示す記録ヘッドの作動を示す図 （ａ）は吐出用波形の例、（ｂ）は調整用波形Ａの例、（ｃ）は調整用波形Ｂの例を示す図 波形生成部の構成例を示すブロック図 最大値選択手段の構成例を示す図 電圧制御方法の一例を示すフローチャート

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ：記録ヘッド
２：電圧制御装置
２１：電圧制御部
２１１：補正値記憶手段
２２Ａ、２２Ｂ：電圧増幅部
２３：波形生成部
２３１：吐出用波形生成部
２３２：第１調整用波形生成部
２３３：第２調整用波形生成部
２３４：切替手段
２４Ａ、２４Ｂ：波形増幅部
２５：電圧読み取り部
２６：最大値選択手段
２６Ａ、２６Ｂ：ダイオードアレイ

Claims (10)

1. 電圧を変化させることによって駆動してノズルから液体を噴射する複数の液体噴射ヘッドに対して、又は、電圧を変化させることによって駆動してノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドの複数のノズルに対して、それぞれ印加する駆動波形を生成して出力する波形生成手段と、
   前記波形生成手段によって生成された駆動波形の電圧を決定する電圧決定手段と、
   前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルに対して印加する各電圧を前記電圧決定手段によって決定された電圧となるようにそれぞれ昇圧させる複数の電圧増幅手段と、
   前記波形生成手段から出力された駆動波形と前記複数の電圧増幅手段から出力された電圧とを組み合わせて前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルに出力する複数の波形増幅手段と、
   前記複数の波形増幅手段から出力された直後の各電圧のうちの最大電圧のみを選択する最大値選択手段と、
   前記最大値選択手段によって選択された電圧を読み取る読み取り手段と、
   前記読み取り手段によって読み取られた電圧を、前記電圧決定手段によって決定された電圧と比較し、その比較結果から補正値を算出し、その補正値に基づいて前記電圧決定手段において決定される電圧に補正を加える電圧調整手段とを備えた液体噴射ヘッドの電圧制御装置であって、
   前記波形生成手段は、通常の液体噴射を行う際に使用する第１の駆動波形を生成する第１の駆動波形生成手段と、電圧補正時に使用する直流波形からなる第２の駆動波形を生成する第２の駆動波形生成手段と、電圧補正時に使用し前記第２の駆動波形よりも振幅値が小さい第３の駆動波形を生成する第３の駆動波形生成手段とを有し、
   前記波形生成手段から出力される駆動波形を前記第１の駆動波形、前記第２の駆動波形又は前記第３の駆動波形のいずれかに切り替える切替手段と、
   電圧補正時、前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルのうちの電圧補正を行うものに対しては前記波形生成手段から前記第２の駆動波形を出力させ、電圧補正を行う対象でないものに対しては前記波形生成手段から前記第３の駆動波形を出力させるように前記切替手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする液体噴射ヘッドの電圧制御装置。
2. 前記最大値選択手段は、前記複数の波形増幅手段によって増幅された後の電圧をそれぞれ読み取る複数本の信号線がワイヤードＯＲ接続によってつなげられ、１本の信号線によって前記読み取り手段に出力される構成であることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッドの電圧制御装置。
3. 前記最大値選択手段は、ダイオードアレイによって構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッドの電圧制御装置。
4. 前記第３の駆動波形は、直流波形であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の液体噴射ヘッドの電圧制御装置。
5. 電圧を変化させることによって駆動してノズルから液体を噴射する複数の液体噴射ヘッドに対して、又は、電圧を変化させることによって駆動してノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドの複数のノズルに対して、それぞれ印加する駆動波形を生成して出力する波形生成ステップと、
   前記波形生成ステップによって生成された駆動波形の電圧を決定する電圧決定ステップと、
   前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルに対して印加する各電圧を前記電圧決定ステップによって決定された電圧となるようにそれぞれ昇圧させる電圧増幅ステップと、
   前記波形生成ステップから出力された駆動波形と前記電圧増幅ステップによって生成された電圧とを組み合わせて前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルに出力する波形増幅ステップと、
   前記波形増幅ステップを経た直後の各電圧のうちの最大電圧のみを選択する選択ステップと、
   前記選択ステップによって選択された電圧を読み取る電圧読み取りステップと、
   前記電圧読み取りステップによって読み取られた電圧を、前記電圧決定ステップによって決定された電圧と比較し、その比較結果から補正値を算出し、その補正値に基づいて前記電圧決定ステップにおいて決定される電圧に補正を加える電圧調整ステップとを有する液体噴射ヘッドの電圧制御方法であって、
   前記波形生成ステップでは、通常の液体噴射を行う際に使用する第１の駆動波形、電圧補正時に使用する直流波形からなる第２の駆動波形又は電圧補正時に使用し前記第２の駆動波形よりも振幅値が小さい第３の駆動波形のいずれを生成して出力するかを切り替え可能とし、電圧補正時、前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルのうちの電圧補正を行うものに対しては前記波形生成ステップにおいて前記第２の駆動波形を生成して出力させ、電圧補正を行う対象でないものに対しては前記波形生成ステップにおいて前記第３の駆動波形を出力させるように切り替えることを特徴とする液体噴射ヘッドの電圧制御方法。
6. 前記第３の駆動波形は、直流波形であることを特徴とする請求項５記載の液体噴射ヘッドの電圧制御方法。
7. 電圧を変化させることによって駆動してノズルから液体を噴射する複数の液体噴射ヘッド又は複数のノズルを有する液体噴射ヘッドと、
   前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルに対して、それぞれ印加する駆動波形を生成して出力する波形生成手段と、
   前記波形生成手段によって生成された駆動波形の電圧を決定する電圧決定手段と、
   前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルに対して印加する各電圧を前記電圧決定手段によって決定された電圧となるようにそれぞれ昇圧させる複数の電圧増幅手段と、
   前記波形生成手段から出力された駆動波形と前記複数の電圧増幅手段から出力された電圧とを組み合わせて前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルに出力する複数の波形増幅手段と、
   前記複数の波形増幅手段から出力された直後の各電圧のうちの最大電圧のみを選択する最大値選択手段と、
   前記最大値選択手段によって選択された電圧を読み取る読み取り手段と、
   前記読み取り手段によって読み取られた電圧を、前記電圧決定手段によって決定された電圧と比較し、その比較結果から補正値を算出し、その補正値に基づいて前記電圧決定手段において決定される電圧に補正を加える電圧調整手段とを備えた液体噴射装置であって、
   前記波形生成手段は、通常の液体噴射を行う際に使用する第１の駆動波形を生成する第１の駆動波形生成手段と、電圧補正時に使用する直流波形からなる第２の駆動波形を生成する第２の駆動波形生成手段と、電圧補正時に使用し前記第２の駆動波形よりも振幅値が小さい第３の駆動波形を生成する第３の駆動波形生成手段とを有し、
   前記波形生成手段から出力される駆動波形を前記第１の駆動波形、前記第２の駆動波形又は前記第３の駆動波形のいずれかに切り替える切替手段と、
   電圧補正時、前記複数の液体噴射ヘッド又は前記複数のノズルのうちの電圧補正を行うものに対しては前記波形生成手段から前記第２の駆動波形を出力させ、電圧補正を行う対象でないものに対しては前記波形生成手段から前記第３の駆動波形を出力させるように前記切替手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする液体噴射装置。
8. 前記最大値選択手段は、前記複数の波形増幅手段によって増幅された後の電圧をそれぞれ読み取る複数本の信号線がワイヤードＯＲ接続によってつなげられ、１本の信号線によって前記読み取り手段に出力される構成であることを特徴とする請求項７記載の液体噴射装置。
9. 前記最大値選択手段は、ダイオードアレイによって構成されていることを特徴とする請求項７又は８記載の液体噴射装置。
10. 前記第３の駆動波形は、直流波形であることを特徴とする請求項７、８又は９記載の液体噴射装置。

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