JP7047514B2 - Liquid discharge head control device and liquid discharge device - Google Patents

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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。 The present invention relates to a control device for a liquid discharge head and a liquid discharge device.

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。 An inkjet recording device (liquid ejection device) used as an image recording device or an image forming device such as a printer, a facsimile or a copying device is a nozzle for ejecting ink droplets and a pressure chamber (ink flow path, addition) through which the nozzles communicate. Also referred to as a pressure chamber, a pressurizing chamber, a discharge chamber, or a liquid chamber), an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element that pressurizes ink in the pressure chamber, an electrothermal conversion element such as a heater, and an ink flow path. A recording head (liquid discharge head) including an energy generating means including a vibrating plate forming a wall surface of the above and an electrode facing the vibrating plate. Then, the recording head pressurizes the ink in the pressure chamber with the energy generated by the energy generating means to eject ink droplets from the nozzle. There are two types of inkjet recording heads: one that uses an electromechanical conversion actuator in the longitudinal vibration mode that expands and contracts in the axial direction of the electromechanical conversion element, and one that uses an electromechanical conversion actuator in the deflection vibration mode. Is already known. As for the actuator using the deflection vibration mode, for example, a uniform electromechanical conversion film is formed over the entire surface of the vibrating plate by the film forming technique, and the electromechanical conversion film is formed into a shape corresponding to the pressure chamber by the lithography method. It is known that the electromechanical conversion element is formed independently for each pressure chamber by cutting it. When the vector component of the spontaneous polarization axis of the electromechanical conversion film coincides with the electric field application direction, expansion and contraction due to the increase / decrease in the electric field application strength occurs effectively, and a large electromechanical conversion constant can be obtained. It is most preferable that the spontaneous polarization axis of the film and the electric field application direction completely coincide with each other.

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。 In such a recording head, as the electromechanical conversion element is repeatedly driven, the displacement amount of the electromechanical conversion element fluctuates, and a phenomenon occurs in which the droplet ejection characteristics such as the droplet ejection amount and the droplet ejection speed are not stable. It has been known. In particular, the displacement amount of the electromechanical conversion element may fluctuate significantly in the initial stage when the drive operation is started. In order to solve this, for example, an aging process in which a drive signal with a higher voltage and frequency than in actual use is driven by applying a pulse to the electromechanical conversion element a predetermined number of times (focusing on the polarization state, "polarization processing"). The technology to carry out (sometimes called) is already known. Further, a technique for suppressing fluctuation by introducing a voltage waveform different from the actual drive voltage waveform when actually used is already known. Further, a technique for suppressing fluctuations in the droplet ejection characteristics by adjusting the actual drive voltage waveform is already known.

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)。 In order to suppress the decrease in the droplet ejection characteristics as described above, a technique for correcting the bias voltage based on the drive information is disclosed in order to suppress the decrease in the displacement amount of the piezoelectric element due to repeated driving. Patent Document 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。 However, since the bias voltage correction by the technique described in Patent Document 1 is performed based only on the drive information, an excessive load is superimposed on the electromechanical conversion element, and as a result, the droplet ejection characteristics are deteriorated. There is a problem that fluctuations will increase.

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。 The present invention has been made in view of the above, and is a control device for a liquid ejection head capable of suppressing a decrease in droplet ejection characteristics while reducing a load on an electromechanical conversion element with respect to repeated driving. And to provide a liquid discharge device.

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の初期状態の抗電界からのシフトに伴う該電気機械変換素子の変位量の変動を打ち消すように、前記共通電極に印加するバイアス電圧を補正することによって、該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補正する電圧補正部と、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、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ことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, in the present invention, the nozzle plate on which the nozzle is formed, the substrate on which the liquid chamber is formed, and the vibrating plate forming one surface of the liquid chamber are laminated in this order. A liquid discharge head having a body and further having a common electrode, an electromechanical conversion element, and an individual electrode to which a drive waveform voltage for driving the electromechanical conversion element is applied to drive the vibrating plate. In the control device of the above , the bias voltage applied to the common electrode is corrected so as to cancel the fluctuation of the displacement amount of the electromechanical conversion element due to the shift from the coercive electric field in the initial state of the electromechanical conversion element. A voltage correction unit that corrects the voltage applied between the individual electrode and the common electrode for driving the electromechanical conversion element, a voltage of the drive waveform applied to the individual electrode, and the voltage correction unit. It is provided with the bias voltage applied to the common electrode corrected by the above, and a voltage command unit for sending a command for applying the applied voltage determined by The voltage correction unit is characterized in that the bias voltage is corrected so that the ratio of the coercive electric field to the bias voltage becomes constant .

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。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in droplet ejection characteristics while reducing the load on the electromechanical conversion element with respect to repeated driving.

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。FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall structure of the inkjet recording apparatus according to the embodiment. 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。FIG. 2 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of the inkjet recording apparatus according to the embodiment. 図3は、実施形態に係る記録ヘッドの要部断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the recording head according to the embodiment. 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。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the individual electrodes and the common electrodes of the recording head according to the embodiment. 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。FIG. 5 is a diagram illustrating a holding substrate in the recording head according to the embodiment. 図6は、分極処理装置の構成の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the polarization processing device. 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。FIG. 7 is a diagram showing an example of the state of the polarization processing for the electromechanical conversion element. 図8は、抗電界がシフトする状態を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which the coercive electric field shifts. 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。FIG. 9 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the inkjet recording device according to the embodiment. 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。FIG. 10 is a diagram showing an example of a hardware configuration of a main part of an inkjet recording device according to an embodiment. 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。FIG. 11 is a diagram showing an example of a functional block configuration of the inkjet recording device according to the embodiment. 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。FIG. 12 is a diagram showing an example of a drive waveform and a bias voltage of the inkjet recording apparatus according to the embodiment. 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。FIG. 13 is a diagram showing an example of a drop control signal and a drive waveform for ejecting a large drop of ink. 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。FIG. 14 is a diagram showing an example of a drop control signal and a drive waveform for ejecting a medium drop ink drop. 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。FIG. 15 is a diagram showing an example of a drop control signal and a drive waveform for ejecting a small drop of ink. 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。FIG. 16 is a diagram showing an example of a drop control signal and a drive waveform for causing a fine drive operation. 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。FIG. 17 is a diagram showing an example of a correction table used by the inkjet recording device according to the embodiment for correcting the bias voltage. 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。FIG. 18 is a flowchart showing an example of the printing operation of the inkjet recording apparatus according to the embodiment. 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。FIG. 19 is a diagram showing an example of a correction table used by the inkjet recording device according to the first modification of the embodiment for correcting the bias voltage. 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。FIG. 20 is a diagram showing an example of a correction table used by the inkjet recording device according to the second modification of the embodiment for correcting the bias voltage. 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。FIG. 21 is a cross-sectional view of a main part of the recording head according to the third modification of the embodiment. 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。FIG. 22 is a graph showing a comparison result of the rate of change of the ink ejection speed. 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。FIG. 23 is a diagram showing an example of a correction table used by the inkjet recording device according to Comparative Example 2 for correcting the bias voltage.

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。 Hereinafter, embodiments of the liquid discharge head control device and the liquid discharge device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Further, the present invention is not limited to the following embodiments, and the components in the following embodiments include those easily conceived by those skilled in the art, substantially the same, and so-called equivalent ranges. Is included. Further, various omissions, substitutions and changes of components can be made without departing from the gist of the following embodiments.

(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。
(Overall configuration of inkjet recording device)
FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall structure of the inkjet recording apparatus according to the embodiment. FIG. 2 is a diagram showing an example of a cross-sectional configuration of the inkjet recording apparatus according to the embodiment. The overall configuration of the inkjet recording apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

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。 As shown in FIGS. 1 and 2, the inkjet recording apparatus 1 according to the present embodiment includes a carriage 11 that can move in the main scanning direction, a recording head 12 that ejects ink mounted on the carriage 11, and the recording head. A printing mechanism unit 10 including an ink cartridge 13 for supplying ink to 12 is provided. Further, the inkjet recording device 1 has a paper feed cassette 23 that can load a large number of sheets 22 from the front side in the lower portion and can be freely inserted and removed, and a manual feed that can be opened and closed to manually feed the paper 22. A tray 24 and a paper ejection tray 21 for ejecting the paper 22 fed from the paper feed cassette 23 or the manual feed tray 24 to the rear surface side after a predetermined image is printed are provided.

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。 The carriage 11 is slidably held in the main scanning direction by a main guide rod 31 and a slave guide rod 32, which are guide members laid horizontally in the main scanning direction. The recording head 12 is mounted on the carriage 11, ejects ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (BK), and is arranged in a direction intersecting the main scanning direction. Moreover, it is a liquid ejection head having a plurality of ink ejection ports (nozzles) formed so that the ejection direction is downward. The ink cartridge 13 is replaceably mounted on the carriage 11 in order to supply ink of each color to the recording head 12. Further, the ink cartridge 13 has an air port that communicates with the atmosphere formed above, a supply port that supplies ink to the recording head 12 formed below, and a porous body filled with ink held inside. And have. This porous body keeps the ink supplied to the recording head 12 by the capillary force at a slight negative pressure. The recording head 12 may be formed of a plurality of heads that eject ink droplets for each of a plurality of colors, or may be formed of one head having a plurality of nozzles that eject ink droplets of each color. It may be the one that is.

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。 Further, the inkjet recording device 1 includes a main scanning motor 33, a drive pulley 34 that is rotationally driven by the rotation of the main scanning motor 33, a driven pulley 35 that is paired with the drive pulley 34, and a drive pulley 34 and a driven pulley. It has a timing belt 36 stretched between the 35 and the timing belt 36. The carriage 11 is fixed to the timing belt 36 and reciprocates in the main scanning direction by the forward / reverse rotation of the main scanning motor 33.

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。 Further, the inkjet recording device 1 includes a paper feed roller 41, a friction pad 42, a guide member 43, a transfer roller 44, a transfer roller 45, a tip roller 46, and a sub-scanning motor 47.

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。 The paper feed roller 41 and the friction pad 42 separately supply the paper 22 from the paper feed cassette 23 in order to convey the paper 22 set in the paper feed cassette 23 to the lower side of the recording head 12. The guide member 43 guides the paper 22 separately supplied by the paper feed roller 41 and the friction pad 42 to the transport roller 44. The transport roller 44 reverses the fed paper 22 and transports it to the lower side of the recording head 12. The transport roller 45 presses the paper 22 against the peripheral surface of the transport roller 44. The tip roller 46 defines the feeding angle of the paper 22 conveyed from the conveying roller 44 to the lower side of the recording head 12. The sub-scanning motor 47 rotationally drives the paper feed roller 41 via the gear train.

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。 Further, the inkjet recording device 1 has a stamp receiving unit 48, a transfer roller 49, a spur 50, a paper ejection roller 51, a spur 52, and guide members 53 and 54.

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。 The imprint receiving unit 48 is a guide member that guides the paper 22 sent out from the paper feed roller 41 corresponding to the movement range of the carriage 11 in the main scanning direction on the lower side of the recording head 12. The transport roller 49 and the spur 50 are members provided on the downstream side of the printing receiving unit 48 in the paper transport direction and rotationally driven to feed the paper 22 in the paper discharge direction. The paper ejection roller 51 and the spur 52 are members that are rotationally driven to feed the paper 22 fed by the transport roller 49 and the spur 50 to the paper ejection tray 21. The guide members 53 and 54 are members that form a paper ejection path.

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。 Further, the inkjet recording device 1 is arranged at a position outside the recording area on the end side of the carriage 11 in the moving direction, and includes a recovery device 61 for recovering a ejection defect of the recording head 12. The recovery device 61 has a capping means, a suction means, and a cleaning means. The carriage 11 moves to the recovery device 61 side while waiting for printing, the recording head 12 is capped by the capping means, and the wet state of the nozzle portion is maintained. As a result, ejection defects due to drying of the ink are suppressed. Further, the recording head 12 ejects ink that is not related to recording to keep the viscosities of the inks of all the nozzles constant and maintain stable ejection performance.

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。 Further, in the recording head 12, when a ejection failure occurs, the nozzle is sealed by the capping means, air bubbles or the like are sucked out from the nozzle through the tube by the suction means, and the ink and the like adhering to the vicinity of the nozzle are sucked by the cleaning means. Dust and the like are removed, and ejection defects are recovered. Further, the sucked ink is discharged into a waste ink reservoir (not shown) installed in the lower part of the main body of the inkjet recording device 1, and is absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

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。 At the time of recording (printing), the inkjet recording apparatus 1 as described above drives the recording head 12 according to the image data while moving the carriage 11 to eject ink onto the stopped paper 22. The lines are recorded, and after the predetermined amount of paper 22 is conveyed in the sub-scanning direction, the next line is recorded. Further, the inkjet recording apparatus 1 ends the recording operation and ejects the paper 22 by receiving the recording end signal or the signal that the rear end of the paper 22 reaches the recording area.

(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。
(Recording head configuration)
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the recording head according to the embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the individual electrodes and the common electrodes of the recording head according to the embodiment. FIG. 5 is a diagram illustrating a holding substrate in the recording head according to the embodiment. The configuration of the recording head 12 of the inkjet recording apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 5.

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、Si、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。 As shown in FIG. 3, the recording head 12 according to the present embodiment is layered in the order of individual electrode 501, electromechanical conversion element 502, common electrode 503, diaphragm 504, pressure chamber substrate 505, and nozzle plate 507 from the upper side. It is configured in. The "laminated body" of the present invention corresponds to an object configured in a layered manner in the order of a diaphragm 504, a pressure chamber substrate 505, and a nozzle plate 507. In the recording head 12, after the individual electrodes 501, the electromechanical conversion element 502, and the common electrode 503 are etched so as to have a desired shape, an insulating protective film (see FIG. 4) is produced, and a pressure chamber substrate 505 (substrate) is formed. A pressure chamber 506 (liquid chamber) for ejecting ink is created by etching from the nozzle side of the. In the recording head 12, it is necessary to increase the rigidity of the electromechanical conversion element 502, the diaphragm 504, and the insulating protective film in order to secure the ejection performance at high frequencies, and it is necessary to secure a high Young's modulus and further thicken the film. There is. In particular, the diaphragm 504 is formed of a plurality of layers made of SiO 2 , Si 3 N 4 , and poly-Si materials in order to ensure high-frequency ejection performance, and has a film thickness of 1 [μm] or more. It is desirable that the product is produced at 3 [μm] or less, and the Young's modulus is 75 [GPa] or more and 95 [GPa] or less.

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。 It is desirable that a silicon single crystal substrate is used for the pressure chamber substrate 505, and it is desirable that the pressure chamber substrate 505 has a thickness of 100 to 600 [μm]. There are three types of plane orientations, (100), (110), and (111). In the semiconductor industry, (100) and (111) are generally widely used, and the pressure chamber of the present embodiment is widely used. In the substrate 505, for example, a single crystal substrate having the plane orientation of (100) is mainly used. Further, when the pressure chamber 506 as shown in FIG. 3 is produced in the pressure chamber substrate 505, the silicon single crystal substrate is processed by using etching. In this case, the etching method is, for example, anisotropic. Etching is used. Here, anisotropic etching utilizes the property that the etching rate differs with respect to the plane orientation of the crystal structure. For example, in anisotropic etching in which the surface is immersed in an alkaline solution such as KOH, the etching rate of the (111) surface is about 1/400 of that of the (100) surface. Therefore, in the plane orientation (100), a structure having an inclination of about 54 ° can be produced, whereas in the plane orientation (110), a deep groove can be dug, so that the arrangement density can be maintained while maintaining higher rigidity. Can be raised. Therefore, as the pressure chamber substrate 505, it is also possible to use a single crystal substrate having the plane orientation of (110). However, in this case, SiO 2 which is a mask material also has a property of being etched, so it is necessary to keep this point in mind when using it.

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。 The width of the pressure chamber 506 is preferably 50 [μm] or more and 70 [μm] or less, and more preferably 55 [μm] or more and 65 [μm] or less. If it is larger than this value, the residual vibration becomes large and it becomes difficult to secure the ejection performance at a high frequency. If it is smaller than this value, the displacement amount decreases and sufficient ejection performance cannot be secured.

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、またはSi等をCVD(Chemical Vapor Deposition)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。 The diaphragm 504 is deformed and displaced by receiving a force generated by the electromechanical conversion element 502, and the ink in the pressure chamber 506 is ejected as ink droplets from the nozzle 508 of the nozzle plate 507 formed in the lower part of the pressure chamber substrate 505. Let me. Therefore, it is desirable that the diaphragm 504 has a predetermined strength. Examples of the manufacturing method include a method of manufacturing Si, SiO 2 , or Si 3 N 4 or the like by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Further, as the diaphragm 504, it is desirable to select a material having a coefficient of linear expansion close to that of the electromechanical conversion element 502 and the common electrode 503 as shown in FIG. In particular, since PZT is generally used as a material for the electromechanical conversion element 502, a linear expansion coefficient close to 8 × 10 -6 [1 / K] is used, and 5 × for the vibrating plate 504. A material having a coefficient of linear expansion of 10-6 to 10 × 10-6 [1 / K] is desirable, and a material having a coefficient of linear expansion of 7 × 10-6 to 9 × 10-6 [1 / K] is more desirable. The material is more desirable.

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。 Specific materials for the vibrating plate 504 include aluminum oxide, zirconium oxide, iridium oxide, ruthenium oxide, tantalum oxide, hafnium oxide, osmium oxide, rhenium oxide, rhodium oxide, palladium oxide, and compounds thereof. The diaphragm 504 is manufactured by a spin coater using the above-mentioned substance and a sputtering method or a sol-gel method. The film thickness of the diaphragm 504 is preferably 1 to 3 [μm], and more preferably 1.5 to 2.5 [μm]. If it is smaller than this range, it becomes difficult to process the pressure chamber 506 in the pressure chamber substrate 505 as shown in FIG. 3, and if it is larger than this range, the diaphragm 504 is less likely to be deformed and displaced, and ink droplet ejection becomes unstable. Become.

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)との密着性が悪いために、Ti、TiO、Ta、Ta、Ta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。 The individual electrode 501 and the common electrode 503 are electrodes that deform and displace the electromechanical conversion element 502 by applying a voltage to the electromechanical conversion element 502 arranged between them. As the individual electrode 501 and the common electrode 503, for example, platinum having high heat resistance and low reactivity is used. However, since it may not be possible to say that it has a sufficient barrier property against lead, a platinum group element such as iridium or platinum-rhodium, or an alloy film thereof may be used. Further, when platinum is used as the individual electrode 501 and the common electrode 503, the adhesion to the diaphragm 504 (particularly SiO 2 ) is poor, so that Ti, TIO 2 , Ta, Ta 2 O 5 , and Ta It is preferable to stack 3 N 5 and the like first. Examples of the manufacturing method include a method of manufacturing by vacuum film formation such as a sputtering method or vacuum vapor deposition. The film thickness of the individual electrode 501 and the common electrode 503 is preferably 0.05 to 1 [μm], and more preferably 0.1 to 0.5 [μm].

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、またはLaNiO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。 Further, an oxide electrode film made of SrRuO 3 or LaNiO 3 may be formed between the individual electrode 501 and the common electrode 503 and the electromechanical conversion element 502. In particular, regarding the oxide electrode film between the common electrode 503 and the electromechanical conversion element 502, since it affects the orientation control of the electromechanical conversion element 502 manufactured on the oxide electrode film, the material selected according to the orientation in which the orientation is to be prioritized. Is different. For example, when the electromechanical conversion element 502 is formed of PZT, a seed layer such as LaNiO 3 , TiO 2 or PbTiO 3 is formed on the common electrode 503 in order to preferentially orient it to (100), and then a PZT film. The electromechanical conversion element 502 may be formed.

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。 When SrRuO3 is used as the oxide electrode film between the individual electrode 501 and the electromechanical conversion element 502, the film thickness is preferably 20 [nm] to 80 [nm], preferably 30 [nm] to 30 [nm]. 50 [nm] is more desirable. If it is thinner than this film thickness range, sufficient characteristics for initial displacement and displacement deterioration characteristics cannot be obtained. On the other hand, if it is thicker than this film thickness range, the withstand voltage of the PZT (electromechanical conversion element 502) formed thereafter becomes very poor, and the current leakage becomes large.

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)とチタン酸鉛(PbTiO)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と、PbTiOとの比率が53:47の割合であり、化学式で示すとPb(Zr0.53Ti0.47)O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。 The electromechanical conversion element 502 is a piezoelectric element formed between the individual electrodes 501 and the common electrode 503 that causes bending and deformation, and is an element that deforms and deforms when a voltage is applied to both electrodes. As the electromechanical conversion element 502, for example, PZT is used as described above. PZT is a solid solution of lead zirconate (PbTIO 3 ) and lead titanate (PbTiO 3 ), and its characteristics differ depending on the ratio thereof. In general, a composition exhibiting excellent piezoelectric properties has a ratio of PbZrO 3 to PbTiO 3 of 53:47, and is expressed as Pb (Zr 0.53 Ti 0.47 ) O 3 in the chemical formula. , Generally represented as PZT (53/47). Examples of the composite oxide other than PZT as the material of the electromechanical conversion element 502 include barium titanate. In this case, barium alkoxide or a titanium alkoxide compound is used as a starting material and dissolved in a common solvent to prepare a barium titanate precursor. It is also possible to make a body solution. However, when the (100) plane of PZT is preferentially oriented, the composition ratio of Zr / Ti is preferably 0.45 or more and 0.55 or less when expressed in Ti / (Zr + Ti). , 0.48 or more and 0.52 or less is more desirable. In the present embodiment, it is desirable to preferentially orient the (100) plane of PZT, and the degree of orientation of the crystal is represented by the following formula (1).

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]
ρ (hkl) = I (hkl) / ΣI (hkl) ... (1)
[Ρ (hkl): (hkl) degree of orientation of plane orientation, I (hkl): peak intensity of arbitrary orientation, ΣI (hkl): sum of each peak intensity]

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)およびチタン酸鉛(PbTiO)のような材料は、一般式ABO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、(Pb1-xBa)(Zr,Ti)O、(Pb1-xSr)(Zr,Ti)O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。 Using the above equation (1), it is calculated based on the ratio of the peak intensities of each orientation when the sum of the peak intensities obtained by the θ-2θ measurement of the X-ray diffraction method is 1. (100). The degree of orientation of the plane orientation is preferably 0.75 or more, and more preferably 0.85 or more. When the degree of orientation is equal to or less than the above value, the piezoelectric strain cannot be sufficiently obtained and the displacement amount cannot be sufficiently secured. Materials such as lead zirconate (PbTiO 3 ) and lead titanate (PbTiO 3 ) described above are described by the general formula ABO 3 and have A = Pb, Ba, Sr, B = Ti, Zr, Sn, Ni, Zn. , Mg, Nb as the main components of the composite oxide. As a specific description thereof, it is expressed as (Pb 1-x Ba x ) (Zr, Ti) O 3 , (Pb 1-x Sr x ) (Zr, Ti) O 3 , which is one of Pb of A site. This is the case when the parts are replaced with Ba or Sr. Such substitution is possible if it is a divalent element, and its effect is to compensate for the deterioration of characteristics due to evaporation of lead during heat treatment. As a manufacturing method, it is manufactured by a spin coater using a sputtering method or a sol-gel method. In that case, since patterning is required, a desired pattern can be obtained by photolithography etching or the like.

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。 When PZT is prepared by the sol-gel method, a PZT precursor solution is prepared by using lead acetate, zirconate alkoxide, and a titanium alkoxide compound as starting materials and dissolving them in methoxyethanol as a common solvent to obtain a uniform solution. Since the metal alkoxide compound is easily hydrolyzed by moisture in the atmosphere, an appropriate amount of a stabilizer such as acetylacetone, acetic acid, or diethanolamine may be added to the precursor solution as a stabilizer. Further, when a PZT film is obtained on the entire surface of the base surface, it is obtained by forming a coating film by a solution coating method such as spin coating and performing heat treatments of solvent drying, thermal decomposition, and crystallization. Since the transformation from the coating film to the crystallized film involves volume shrinkage, it is necessary to adjust the precursor concentration so that a film thickness of 100 [nm] or less can be obtained in one step in order to obtain a crack-free film. become. The film thickness of the electromechanical conversion element 502 is preferably 1 to 3 [μm], and more preferably 1.5 to 2.5 [μm]. If the film thickness is smaller than this range, it becomes difficult to process the pressure chamber 506 as shown in FIG. 3, and if it is larger than this range, the substrate is less likely to be deformed and displaced, and ink droplet ejection becomes unstable.

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。 Further, as shown in FIG. 4A, the recording head 12 according to the present embodiment is formed so as to cover the exposed upper surfaces of the individual electrode 501, the electromechanical conversion element 502, and the common electrode 503 shown in FIG. A first insulating protective film 511, an individual electrode 509 arranged on the first insulating protective film 511 and conducting with the individual electrode 501, and an individual electrode 509 arranged on the first insulating protective film 511 and conducting with the common electrode 503. Further, it has a common electrode 510, an individual electrode 509, a common electrode 510, and a second insulating protective film 512 formed so as to cover the upper surface of the first insulating protective film 511.

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。 As shown in FIG. 4B, the first insulating protective film 511 is provided with the same number of contact holes 509a as the individual electrodes 501, and the individual protective films 511 are arranged on the first insulating protective film 511. The electrode 509 is in contact (conducting) with the individual electrode 501 via the contact hole 509a. Further, a contact hole 510a is bored in the first insulating protective film 511, and the common electrode 510 arranged on the first insulating protective film 511 passes through the contact hole 510a to the common electrode 503. Is in contact (conduction) with.

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。 Further, as shown in FIG. 4A, the second insulating protective film 512 is partially opened so that a part of the individual electrode 509 and the common electrode 510 are exposed. The portion exposed through the opening of the individual electrode 509 forms the individual electrode pad 509b as shown in FIG. 4 (b). A voltage based on a drive waveform for deforming and displacementing the diaphragm 504 is applied to the individual electrodes 501 and 509 via the individual electrode pads 509b, as will be described later.

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。 Further, the portion exposed through the opening of the common electrode 510 forms the common electrode pad 510b as shown in FIG. 4 (b). A bias voltage described later is applied to the common electrode 503 and the common electrode 510 via the common electrode pad 510b.

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。 Further, as shown in FIG. 5, the recording head 12 is held on the carriage 11 by the holding substrate 531. As shown in FIG. 5, the holding substrate 531 has a step on the lower surface for joining to the joint surface step 525 formed between the electromechanical conversion elements 502. The joint surface step 525 is formed between the electromechanical conversion elements 502, that is, at a position facing the partition wall 506a of the pressure chamber 506. As shown in FIG. 5, a plurality of pressure chambers 506 are formed in the pressure chamber substrate 505, and each is defined by a partition wall 506a. The joint surface step 525 includes a first insulating protective film 521 formed on the portion of the common electrode 503 facing the partition wall 506a of the pressure chamber 506, a metal wiring 523 installed on the first insulating protective film 521, and a metal wiring 523. , Formed by a second insulating protective film 522 covering the metal wiring 523. As described above, the joint surface step 525 is not provided in the active portion of the electromechanical conversion element 502 and is formed at a position facing the partition wall 506a of the pressure chamber 506, so that the diaphragm 504 is deformed. It does not affect the displacement.

(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。
(Polarization treatment for electromechanical conversion element)
FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the polarization processing device. FIG. 7 is a diagram showing an example of the state of the polarization processing for the electromechanical conversion element. The polarization processing for the electromechanical conversion element will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

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。 The polarization processing device 1000 shown in FIG. 6 is an example of a device for performing polarization processing on an electromechanical conversion element. The polarization processing apparatus 1000 includes a corona electrode 1001, a grid electrode 1002, and a sample stage 1003.

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。 The corona electrode 1001 is an electrode for generating a corona discharge by applying a high voltage from the corona power supply 1001a. The grid electrode 1002 is a mesh-shaped electrode, and by applying a voltage from the grid power supply 1002a, charged ions and the like generated by the corona discharge of the corona electrode 1001 are efficiently poured onto the lower sample stage 1003. It is an electrode for doing. The sample stage 1003 is a stage for mounting a wafer 1011 which is an electromechanical conversion element to be polarized, and has, for example, a temperature control function capable of applying a temperature of up to 350 degrees. It makes it possible to perform the polarization treatment on the wafer 1011 while applying an appropriate temperature. The sample stage 1003 is connected to ground to allow polarization processing.

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。 In the polarization processing apparatus 1000 having the above-described configuration, the voltage applied to the corona electrode 1001 or the grid electrode 1002, or the distance between both electrodes and the sample stage 1003 is adjusted to cause corona discharge from the corona electrode 1001. You can adjust the strength of.

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。 FIG. 7 shows the states of the hysteresis of the electric field strength E and the polarization P when the polarization processing is performed on the electromechanical conversion element using the polarization processing device 1000 as described above. Specifically, the hysteresis loop is measured by applying an electric field strength of ± 150 [kV / cm].

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]以下となっていることが望ましく、さらに5[μC/cm]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。 First, the polarization at the time of the first 0 [kV / cm] is set to Pini, then a voltage having an electric field strength of +150 [kV / cm] is applied, and then the voltage is returned to the electric field strength of 0 [kV / cm]. When the polarization is Pr, the value of Pr-Pini is defined as the polarizability. Then, the polarization state of the electromechanical conversion element is determined from this polarizability. The polarizability Pr-Pini is preferably 10 [μC / cm 2 ] or less, and more preferably 5 [μC / cm 2 ] or less. If it is less than this value, it is not possible to sufficiently specify the displacement deterioration after continuous driving as the electromechanical conversion element of PZT.

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。 In order to obtain the desired polarizability Pr-Pini, the voltage applied to the corona electrode 1001 or the grid electrode 1002 or the distance between both electrodes and the sample stage 1003 is adjusted in the polarization processing apparatus 1000 shown in FIG. It can be achieved by. The electromechanical conversion element subjected to the above polarization treatment is applied as the electromechanical conversion element 502 shown in FIG.

(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1010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。
(Shifting of coercive field)
FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which the coercive electric field shifts. As shown in FIG. 8, the electromechanical conversion element 502 is repeatedly driven from the hysteresis loop of the electric field strength E and the polarization P in the initial state to the electromechanical conversion element 502 (in the example of FIG. 8, 10 10 times of drive). As a result, the coercive electric field has the property of shifting to the negative side of the electric field strength E. Here, the coercive electric field means the electric field strength when the sign of polarization is inverted (as shown in FIG. 8, there are positive and negative coercive electric fields). With such a shift in the coercive electric field, the output (displacement amount) of the electromechanical conversion element 502 changes, so that the ink droplet ejection characteristics of the recording head 12 also change. Therefore, in the inkjet recording apparatus 1 according to the present embodiment, as will be described later, fluctuations in ejection characteristics are suppressed by performing correction processing for the bias voltage applied to the common electrode 503 based on the shifting coercive electric field. It is supposed to be. In this embodiment, attention is paid to the negative electric field among the positive and negative electric fields.

(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。
(Hardware configuration of inkjet recording device)
FIG. 9 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the inkjet recording device according to the embodiment. FIG. 10 is a diagram showing an example of a hardware configuration of a main part of an inkjet recording device according to an embodiment. The hardware configuration of the inkjet recording apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

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。 As shown in FIG. 9, the inkjet recording apparatus 1 according to the present embodiment includes an image processing board 300, a main control board 100, and a head relay board 200.

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。 The image processing board 300 is a circuit board that performs image processing on the input image data. As shown in FIG. 9, the image processing board 300 includes an image processing circuit 310 that executes image processing on image data.

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(Central Processing Unit)101と、FPGA(Field-Programmable Gate Array)102と、RAM(Random Access Memory)103と、ROM(Read Only Memory)104と、NVRAM(Non-Volatile RAM)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。 Based on the image-processed image data, the main control board 100 determines the generation of the drive waveform for driving the electromechanical conversion element 502 for ejecting ink droplets for printing on the paper, and the bias voltage. It is a substrate (control device) that commands the application of a voltage for driving the electromechanical conversion element 502 to the head relay substrate 200. As shown in FIG. 9, the main control board 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 101, an FPGA (Field-Programmable Gate Array) 102, a RAM (Random Access Memory) 103, and a ROM (Read Only Memory) 104. , NVRAM (Non-Volatile RAM) 105, a motor driver 106, and a drive waveform generation circuit 107.

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。 The CPU 101 is an arithmetic unit that controls the overall operation of the inkjet recording device 1. The CPU 101 uses the RAM 103 as a work area and outputs control commands for controlling various operations in the inkjet recording device 1 by executing various control programs stored in the ROM 104. While communicating with the FPGA 102, the CPU 101 cooperates with the FPGA 102 to perform various operation controls in the inkjet recording device 1.

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。 The FPGA 102 is an integrated circuit that controls various operations in the inkjet recording device 1 in cooperation with the CPU 101. The FPGA 102 includes a CPU control unit 111, a memory control unit 112, an I2C control unit 113, a sensor processing unit 114, a motor control unit 115, and a recording head control unit 116.

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。 The CPU control unit 111 has a function of communicating with the CPU 101. The memory control unit 112 has a function of accessing the RAM 103 and the ROM 104. The I2C control unit 113 has a function of accessing the NVRAM 105.

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。 The sensor processing unit 114 processes sensor signals from various sensors 130. The various sensors 130 are a general term for sensors that detect various states in the inkjet recording device 1. The various sensors 130 include an encoder sensor, a paper sensor that detects the passage of paper (recording paper), a cover sensor that detects the opening of the cover member, a temperature / humidity sensor that detects environmental temperature and humidity, and an operation of a lever that fixes the paper. It includes a paper fixing lever sensor that detects the state, a remaining amount detection sensor that detects the remaining amount of ink in the cartridge, and the like. Further, the analog sensor signals output from the various sensors 130 are converted into digital signals by, for example, an AD converter mounted on the main control board 100 or the like and input to the FPGA 102.

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。 The motor control unit 115 controls various motors 140. Various motors 140 are a general term for motors included in the inkjet recording device 1. The various motors 140 include a main scanning motor 33 for operating the carriage 11, a sub-scanning motor 47 for transporting paper (recording paper) in the sub-scanning direction, a paper feed motor for feeding paper, and the like. Is included.

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。 Here, the operation control of the main scanning motor 33 will be taken as an example, and a specific example of the control by the cooperation between the CPU 101 and the motor control unit 115 of the FPGA 102 will be described. First, the CPU 101 notifies the motor control unit 115 of the movement speed and the movement distance of the carriage 11 together with the operation start instruction of the main scanning motor 33. Upon receiving this instruction, the motor control unit 115 generates a drive profile based on the information on the movement speed and the movement distance notified from the CPU 101, and compares it with the encoder value of the encoder sensor acquired from the sensor processing unit 114. , The PWM command value is calculated and output to the motor driver 106. When the motor control unit 115 finishes the predetermined operation, the motor control unit 115 notifies the CPU 101 of the end of the operation. Although the example in which the motor control unit 115 generates the drive profile has been described here, the configuration may be such that the CPU 101 generates the drive profile and instructs the motor control unit 115. The CPU 101 also counts the number of prints, counts the number of scans of the main scanning motor 33, and the like.

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。 The recording head control unit 116 sends the head drive data, the discharge synchronization signal LINE, and the discharge timing signal CHANGE stored in the ROM 104 to the drive waveform generation circuit 107, and causes the drive waveform generation circuit 107 to generate the drive waveform signal Vcom. The drive waveform signal Vcom generated by the drive waveform generation circuit 107 is output to the recording head driver 210 mounted on the head relay board 200 described later.

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。 Next, with reference to FIG. 10, the hardware configuration of the main part of the inkjet recording apparatus 1 will be further described.

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。 When the recording head control unit 116 receives the trigger signal Trig that triggers the discharge timing, the recording head control unit 116 outputs the discharge synchronization signal LINE that triggers the generation of the drive waveform to the drive waveform generation circuit 107. The recording head control unit 116 further outputs a discharge timing signal CHANGE indicating a delay amount from the discharge synchronization signal LINE to the drive waveform generation circuit 107.

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。 The drive waveform generation circuit 107 uses the waveform data read from the ROM 104 to generate a drive waveform signal Vcom at a timing based on the discharge synchronization signal LINE and the discharge timing signal CHANGE.

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。 Further, the recording head control unit 116 receives the image data SD'after image processing from the image processing circuit 310 shown in FIG. 9, and ejects ink droplets from each nozzle of the recording head 12 based on the image data SD'. A mask control signal MN for selecting a predetermined waveform of the drive waveform signal Vcom according to the magnitude of is generated. This mask control signal MN is a signal whose timing is synchronized with the discharge timing signal CHANGE. Then, the recording head control unit 116 transmits the image data SD', the synchronous clock signal SCK, the latch signal LT instructing the latch of the image data SD', and the generated mask control signal MN to the recording head driver 210. do.

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。 As shown in FIG. 10, the recording head driver 210 includes a shift register 211, a latch circuit 212, a gradation decoder 213, a level shifter 214, and an analog switch 215.

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。 The shift register 211 inputs the image data SD'transmitted from the recording head control unit 116 and the synchronization clock signal SCK. The latch circuit 212 latches each resist value of the shift register 211 by the latch signal LT transmitted from the recording head control unit 116.

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。 The gradation decoder 213 outputs a logic level voltage signal obtained by decoding the value (image data SD') latched by the latch circuit 212 and the mask control signal MN. The level shifter 214 converts the logic level voltage signal of the gradation decoder 213 into a level at which the analog switch 215 can operate.

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。 The analog switch 215 is a switch that is turned on / off by the logic level voltage signal of the gradation decoder 213 given via the level shifter 214. The analog switch 215 is provided for each nozzle included in the recording head 12, and is connected to the individual electrode 501 of the electromechanical conversion element 502 corresponding to each nozzle. Further, the analog switch 215 inputs the drive waveform signal Vcom from the drive waveform generation circuit 107. Further, as described above, the timing of the mask control signal MN is synchronized with the timing of the drive waveform signal Vcom. Therefore, the analog switch 215 is switched on / off at an appropriate timing according to the logic level voltage signal of the gradation decoder 213 given via the level shifter 214, so that the drive waveform signal Vcom is composed of the drive waveforms. The waveform (drive waveform) applied to the electromechanical conversion element 502 corresponding to each nozzle is selected. As a result, the voltage of the drive waveform is applied to the individual electrode 501 corresponding to the electromechanical conversion element 502, and the size of the ink droplets ejected from the nozzle is controlled.

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。 The hardware configuration of the inkjet recording device 1 shown in FIGS. 9 and 10 is an example, and it is not necessary to include all the components shown in FIGS. 9 and 10, or other components. May include.

(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。
(Functional block configuration of inkjet recording device)
FIG. 11 is a diagram showing an example of a functional block configuration of the inkjet recording device according to the embodiment. FIG. 12 is a diagram showing an example of a drive waveform and a bias voltage of the inkjet recording apparatus according to the embodiment. FIG. 13 is a diagram showing an example of a drop control signal and a drive waveform for ejecting a large drop of ink. FIG. 14 is a diagram showing an example of a drop control signal and a drive waveform for ejecting a medium drop ink drop. FIG. 15 is a diagram showing an example of a drop control signal and a drive waveform for ejecting a small drop of ink. FIG. 16 is a diagram showing an example of a drop control signal and a drive waveform for causing a fine drive operation. FIG. 17 is a diagram showing an example of a correction table used by the inkjet recording device according to the embodiment for correcting the bias voltage. The functional block configuration of the inkjet recording apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 11 to 17.

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。 As shown in FIG. 11, the inkjet recording apparatus 1 according to the present embodiment includes an image processing unit 600, a control unit 700, a temperature measuring unit 750, a head driving unit 800 (driving unit), a recording head 12, and the recording head 12. including.

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。 The image processing unit 600 is a functional unit that executes image processing including gradation processing and image conversion processing on the input image data and converts the input image data into image data in a format that can be processed by the recording head control unit 116. As shown in FIG. 11, the image processing unit 600 includes an interface unit 601, a gradation processing unit 602, an image conversion unit 603, and an image data storage unit 604. The image processing unit 600 is realized by the image processing circuit 310 shown in FIG.

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。 The interface unit 601 is an image data input / output unit and is a communication interface with the control unit 700 (CPU 101 and FPGA 102).

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。 The gradation processing unit 602 is a functional unit that performs gradation processing on the multi-valued image data input by the interface unit 601 and converts it into low-value image data. The small value image data is image data having a gradation number equal to the type of droplet (large droplet, medium droplet, small droplet) ejected by the recording head 12. Then, the gradation processing unit 602 stores the converted image data on the image data storage unit 604 for one band or more. The image data for one band refers to image data corresponding to the maximum width in the sub-scanning direction that can be printed by the recording head 12 in one scan in the main scanning direction.

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。 The image conversion unit 603 is a functional unit that converts image data for one band on the image data storage unit 604 in units of images output by one scan (one scan) in the main scanning direction. .. Specifically, the image conversion unit 603 configures the recording head 12 according to the information of the print order and the print width (width in the sub-scanning direction of image printing per scan) received from the CPU 101 via the interface unit 601. Convert according to.

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。 The printing order and printing width may be one-pass printing in which an image is formed by scanning the recording medium in one main scanning direction, or by the same nozzle group or different nozzle groups for the same area of the recording medium. Multi-pass printing may be used in which an image is formed by scanning a plurality of times in the main scanning direction. Further, the heads may be arranged in the main scanning direction and the same area may be separated by different nozzles. These recording methods can be used in combination as appropriate. Here, the print width indicates the width in the sub-scanning direction of the image recorded by one scan (one scan) of the recording head 12 in the main scanning direction. In this embodiment, the print width is set by the CPU 101.

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。 Then, the image conversion unit 603 outputs the converted image data SD'to the control unit 700 via the interface unit 601.

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。 The control unit 700 generates a drive waveform for driving the electromechanical conversion element 502 that ejects ink droplets for printing on paper (recording medium) based on the image data image-processed by the image processing unit 600. It is a functional unit that determines the bias voltage and commands the head drive unit 800 to apply a voltage for driving the electromechanical conversion element 502. As shown in FIG. 11, the control unit 700 includes an input unit 701, an application time measurement unit 702 (measurement unit), a voltage correction unit 703, a drive waveform generation unit 704, a bias voltage command unit 705, and a storage unit. 706 and. The control unit 700 is realized by the main control board 100 shown in FIG.

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。 The input unit 701 is a functional unit for inputting image data SD'that has been image-processed by the image processing unit 600. The input unit 701 is realized by a program executed by the CPU 101 shown in FIG. 9 or an FPGA 102.

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。 When the voltage of the drive waveform generated by the drive waveform generation unit 704 is applied from the head drive unit 800 to the recording head 12 (individual electrode 501), the application time measurement unit 702 has an intermediate potential among the voltages of the drive waveform. It is a functional unit that measures (integrates) the applied time. Here, the intermediate potential is a voltage that is raised by a predetermined amount from 0 [V], and is a reference when the voltage fluctuates as in the example of the drive waveform shown in FIG. 12 for ejecting ink. It shall mean the voltage. Further, as shown in FIG. 12, the intermediate potential in this embodiment is set to a voltage higher than the bias voltage which is a DC voltage. In the example shown in FIG. 12, the voltage is an intermediate potential except when the voltage of the drive waveform fluctuates when the ink is ejected (in FIG. 12, an example in which the voltage drops and returns to the intermediate potential is shown). The applied time measuring unit 702 is realized by a program executed by the CPU 101 shown in FIG. 9 or by the FPGA 102.

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。 The voltage correction unit 703 estimates the shift amount of the coercive electric field of the electromechanical conversion element 502 from the application time of the intermediate potential measured by the application time measurement unit 702, and applies it to the common electrode 503 from the shift amount of the coercive electric field. This is a functional unit that obtains a shift amount of the bias voltage to be applied and corrects the bias voltage according to the shift amount. Specifically, the voltage correction unit 703 directly obtains the shift amount of the bias voltage corresponding to the application time of the intermediate potential by referring to the correction information 713 stored in the storage unit 706, which will be described later, and the bias voltage is based on the shift amount. Is corrected so that the bias voltage shifts by the amount of the shift of the coercive electric field. However, the voltage correction unit 703 makes the corrected bias voltage a value smaller than the absolute value of the coercive electric field. In this case, the voltage correction unit 703 may store the corrected bias voltage information in the storage unit 706. Further, the correction of the bias voltage applied to the common electrode 503 by the voltage correction unit 703 results in a correction for the applied voltage between the individual electrodes 501 and the common electrode 503.

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。 Here, as an example of the correction information 713, the correction table 901 is shown in FIG. The correction table 901 is information relating the application time of the intermediate potential (corresponding to the correction timing shown in FIG. 17) and the shift amount (correction amount) of the bias voltage. In the correction table 901 shown in FIG. 17, for example, when the correction timing (application time of the intermediate potential) is 200,000 [sec], it is shown that the shift amount of the bias voltage is 0.25 [V].

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。 The correction table 901 shown in FIG. 17 is information in a table format, but the information is not limited to this, and if the application time of the intermediate potential and the shift amount of the bias voltage can be managed in relation to each other. The information may be in any format. Further, the shift amount of the bias voltage specified in the correction table 901 may be, for example, a shift amount from the reference voltage (for example, the initial bias voltage), or a shift amount from the current bias voltage. May be good.

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。 The voltage correction unit 703 is realized by a program executed by the CPU 101 shown in FIG. 9 or by the FPGA 102.

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。 The drive waveform generation unit 704 applies the reference waveform information 711 stored in the storage unit 706 to the individual electrodes 501 of the recording head 12 based on the image data SD'or the like input by the input unit 701. This is a functional unit that generates a voltage drive waveform (corresponding to the drive waveform signal Vcom shown in FIG. 10). Further, the drive waveform generation unit 704 uses, for example, the temperature information 712 stored in the storage unit 706, which will be described later, to generate a drive waveform according to a change in the characteristics depending on the temperature of the ink. The drive waveform generation unit 704 transmits the generated drive waveform to the head drive unit 800.

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。 The drive waveform generation unit 704 generates, for example, a drive waveform as shown in FIG. 12. As shown in FIG. 12, the drive waveform is a voltage waveform for ejecting ink droplets from the nozzle of the recording head 12 by raising and lowering the voltage with reference to the above-mentioned intermediate potential. Next, with reference to FIGS. 13 to 16, drive waveforms for ejecting ink droplets of various sizes will be described. FIG. 13 shows an example of a drive waveform for ejecting a large drop of ink from the recording head 12 and a drop control signal that defines the timing of applying a voltage according to the drive waveform. The drop control signal is a signal indicating that a voltage is applied by a drive signal while the signal level is in the High state. That is, as shown in FIG. 13, the drive waveform for ejecting a large drop of ink is a waveform that goes up and down with reference to the intermediate potential when the drop control signal is in the High state. By applying a voltage to the individual electrodes 501 according to the drive waveform shown in FIG. 13, a large drop of ink is ejected from the nozzle of the recording head 12 to the recording medium.

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。 FIG. 14 shows an example of a drive waveform for ejecting a medium drop of ink from the recording head 12 and a drop control signal that defines the timing of applying a voltage according to the drive waveform. As shown in FIG. 14, the drive waveform for ejecting the ink of the middle drop has an intermediate potential in two sections (one section in the first half and one section in the second half in the time axis direction) in which the drop control signal is in the High state. It is a waveform that goes up and down as a reference. By applying a voltage to the individual electrodes 501 according to the drive waveform shown in FIG. 14, medium drops of ink are ejected from the nozzle of the recording head 12 to the recording medium.

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。 FIG. 15 shows an example of a drive waveform for ejecting a small drop of ink from the recording head 12 and a drop control signal that defines the timing of applying a voltage according to the drive waveform. As shown in FIG. 15, the drive waveform for ejecting a small drop of ink is a waveform that goes up and down with reference to an intermediate potential in the middle section in the time axis direction in which the drop control signal is in the High state. By applying a voltage to the individual electrodes 501 according to the drive waveform shown in FIG. 15, small drops of ink are ejected from the nozzle of the recording head 12 onto the recording medium.

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。 FIG. 16 shows an example of a drive waveform for finely driving the ink in the vicinity of the nozzle of the recording head 12 and a drop control signal that defines the application timing of the voltage according to the drive waveform. As shown in FIG. 16, the drive waveform for finely driving the ink in the vicinity of the nozzle is a waveform that moves up and down with reference to the intermediate potential in the initial section in the time axis direction in which the drop control signal is in the High state. .. By applying a voltage to the individual electrodes 501 according to the drive waveform shown in FIG. 16, the ink in the vicinity of the nozzle is finely driven. Such a drive waveform for finely driving the ink is not for ejecting ink droplets to the recording medium, but is a voltage waveform for suppressing ejection defects due to drying of the ink in the vicinity of the nozzle of the recording head 12.

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。 As described above, the drop control signal shown in FIGS. 13 to 16 described above corresponds to the mask control signal MN for selecting a predetermined waveform of the drive waveform signal Vcom according to the size of the ink droplet to be ejected. Is.

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。 The drive waveform generation unit 704 is realized by, for example, the drive waveform generation circuit 107 and the recording head control unit 116 shown in FIG.

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。 The bias voltage command unit 705 is a functional unit that transmits a command for applying the bias voltage corrected by the voltage correction unit 703 to the common electrode 503 of the recording head 12 to the head drive unit 800. The bias voltage command unit 705 is realized by, for example, the drive waveform generation circuit 107 and the recording head control unit 116 shown in FIG.

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。 The "voltage command unit" of the present invention corresponds to the drive waveform generation unit 704 and the bias voltage command unit 705. In FIG. 11, the drive waveform generation unit 704 and the bias voltage command unit 705 are shown as separate functional units, but they are conceptually separate functional units for the sake of explanation, and have the same functions in terms of mounting. It may constitute a part.

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。 The storage unit 706 is a functional unit that stores information necessary for driving the recording head 12 by the head drive unit 800. For example, as shown in FIG. 11, the storage unit 706 stores reference waveform information 711, temperature information 712, and correction information 713. The storage unit 706 is realized by, for example, at least one of the RAM 103, ROM 104, and NVRAM 105 shown in FIG.

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。 The reference waveform information 711 is reference waveform information for generating a drive waveform by the drive waveform generation unit 704. The temperature information 712 is the temperature information inside the inkjet recording device 1 measured by the temperature measuring unit 750, and is referred to when the driving waveform generation unit 704 generates the driving waveform. The correction information 713 is information relating the application time of the intermediate potential and the shift amount of the bias voltage.

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。 The temperature measuring unit 750 is a functional unit that measures the temperature inside the inkjet recording device 1. The temperature measuring unit 750 is realized by, for example, various sensors 130 shown in FIG.

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。 The head drive unit 800 applies the voltage of the drive waveform received from the drive waveform generation unit 704 to the individual electrodes 501 of the recording head 12, and to the common electrode 503 of the recording head 12 based on the command received from the bias voltage command unit 705. It is a functional part that applies a bias voltage. The head drive unit 800 is realized by the recording head driver 210 shown in FIG.

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。 It should be noted that each functional unit included in the image processing unit 600 and the control unit 700 of the inkjet recording device 1 shown in FIG. 11 conceptually shows the function, and is not limited to such a configuration. .. For example, in each of the image processing unit 600 and the control unit 700 shown in FIG. 11, a plurality of functional units shown as independent functional units may be configured as one functional unit. On the other hand, in each of the image processing unit 600 and the control unit 700 shown in FIG. 11, the functions of one functional unit may be divided into a plurality of functions and configured as a plurality of functional units.

(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。
(Printing operation of inkjet recording device)
FIG. 18 is a flowchart showing an example of the printing operation of the inkjet recording apparatus according to the embodiment. The flow of the printing operation of the inkjet recording apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

<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。
<Step S11>
The input unit 701 of the control unit 700 inputs the image data SD'that has been image-processed by the image processing unit 600. Then, the process proceeds to step S12.

<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。
<Step S12>
The drive waveform generation unit 704 of the control unit 700 uses the reference waveform information 711 stored in the storage unit 706 to the individual electrodes 501 of the recording head 12 based on the image data SD'etc. input by the input unit 701. Generates a drive waveform for the applied voltage. Then, the drive waveform generation unit 704 transmits the generated drive waveform to the head drive unit 800. Then, the process proceeds to step S13.

<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。
<Step S13>
The bias voltage command unit 705 of the control unit 700 reads out the bias voltage information stored in the storage unit 706, and transmits a command for applying the bias voltage to the common electrode 503 of the recording head 12 to the head drive unit 800. do. Then, the process proceeds to step S14.

<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。
<Step S14>
The head drive unit 800 applies the voltage of the drive waveform received from the drive waveform generation unit 704 to the individual electrodes 501 of the recording head 12, and to the common electrode 503 of the recording head 12 based on the command received from the bias voltage command unit 705. Apply a bias voltage. Then, the process proceeds to step S15.

<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。
<Step S15>
After the voltage is applied to the individual electrodes 501 and the common electrode 503 by the head drive unit 800, the application time measurement unit 702 of the control unit 700 is driven by the head drive unit 800 to the recording head 12 (individual electrode 501). Of the waveform voltage, the applied time, which is an intermediate potential, is measured (integrated). Then, the process proceeds to step S16.

<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。
<Step S16>
The recording head 12 ejects ink from a nozzle by applying a voltage to the individual electrodes 501 and the common electrode 503 by the head drive unit 800, and prints on a recording medium. Then, the process proceeds to step S17.

<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。
<Step S17>
When the recording head 12 finishes printing for a predetermined amount (for example, one scan in the main scanning direction), the head drive unit 800 ends applying voltage to the individual electrodes 501 and the common electrode 503. Then, the process proceeds to step S18.

<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。
<Step S18>
After the voltage application to the individual electrodes 501 and the common electrode 503 by the head drive unit 800 is completed, the application time measurement unit 702 of the control unit 700 ends the measurement of the intermediate potential application time. The application time measurement unit 702 stores the measured application time of the intermediate potential in, for example, the storage unit 706, and accumulates and measures the application time each time the ink ejection operation is performed by the recording head 12. Then, the process proceeds to step S19.

<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。
<Step S19>
The voltage correction unit 703 of the control unit 700 determines whether or not the application time of the intermediate potential measured by the application time measurement unit 702 has reached a predetermined time. For example, the voltage correction unit 703 determines whether or not the application time has reached the correction timing specified in the correction table 901 shown in FIG. When the arrival time of the intermediate potential reaches the predetermined time (step S19: Yes), the process proceeds to step S20, and when the arrival time of the intermediate potential has not reached (step S19: No), the process proceeds to step S21.

<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。
<Step S20>
The voltage correction unit 703 estimates the shift amount of the coercive electric field of the electromechanical conversion element 502 from the application time of the intermediate potential, and obtains the shift amount of the bias voltage applied to the common electrode 503 from the shift amount of the coercive electric field. , The bias voltage is corrected by the shift amount. Specifically, the voltage correction unit 703 refers to the correction table 901 stored in the storage unit 706, directly obtains the shift amount of the bias voltage corresponding to the application time of the intermediate potential, and corrects the bias voltage by the shift amount. do. Then, the voltage correction unit 703 stores the corrected bias voltage information in the storage unit 706. Then, the process proceeds to step S21.

<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。
<Step S21>
The control unit 700 determines whether or not all the image data SD'input by the input unit 701 has been printed. When printing is completed (step S21: Yes), the printing operation is completed, and when printing is not completed (step S21: No), the process returns to step S11.

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。 By the above steps S11 to S21, the printing operation of the inkjet recording apparatus 1 according to the present embodiment is performed.

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。 As described above, as the electromechanical conversion element 502 is repeatedly driven, the coercive electric field of the electromechanical conversion element 502 shifts, so that the displacement amount fluctuates and the droplet ejection characteristics of the recording head 12 become unstable. On the other hand, in the inkjet recording apparatus 1 according to the present embodiment, the bias voltage applied to the common electrode 503 is corrected based on the shift amount of the coercive electric field of the electromechanical conversion element 502, and the displacement of the electromechanical conversion element 502 is corrected. The amount is stabilized. By correcting the bias voltage in consideration of the shift amount of the coercive electric field, the load of the electromechanical conversion element 502 can be reduced with respect to repeated driving, and the droplet ejection characteristic of the recording head 12 is deteriorated. It can be suppressed.

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。 Further, the specific fluctuation of the electromechanical conversion element 502 becomes remarkable by applying a bias voltage that exceeds the absolute value of the coercive electric field on the negative side, and this fluctuation contributes to the applied cumulative time. Therefore, in the present embodiment, more specifically, the application time of the intermediate potential is measured, and each time the application time reaches a predetermined time, the bias voltage is corrected so as to shift by the amount of the shift of the coercive electric field. It is supposed to be. As a result, it is possible to suppress the occurrence of failures such as cracks in the electromechanical conversion element 502, suppress fluctuations in the characteristics of the electromechanical conversion element 502 over time, and eventually reduce the droplet ejection characteristics of the recording head 12. Can be suppressed.

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。 In the above description, the bias voltage is corrected by focusing on the shift amount of the negative electric field, but the bias voltage is not limited to this, and the bias voltage is corrected based on the shift amount of the positive field. You may do it.

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。 In addition, the correction was performed based on the applied time of the measured intermediate potential, but the correction is not limited to this, and if there is information that can be used as another reference as the timing of the correction, the correction is performed based on it. May be good. For example, instead of the application time of the intermediate potential, the application time of the voltage of the drive waveform, that is, the ON time of the drop control signal shown in FIGS. 13 to 15 may be measured. Alternatively, the correction may be performed based on the number of times the drive waveform is applied. The number of times the drive waveform is applied may be, for example, counting the number of times ink droplets are ejected for each nozzle of the recording head 12 (for each electromechanical conversion element 502).

(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。
(Modification 1)
FIG. 19 is a diagram showing an example of a correction table used by the inkjet recording device according to the first modification of the embodiment for correcting the bias voltage. With reference to FIG. 19, the inkjet recording apparatus according to the first modification of the present embodiment will be described focusing on the differences from the inkjet recording apparatus 1 according to the present embodiment.

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。 The voltage correction unit 703 of the control unit 700 of the inkjet recording device according to this modification estimates the shifted coelectric field of the electromechanical conversion element 502 from the application time of the intermediate potential measured by the application time measurement unit 702. The bias voltage is corrected so that the ratio between the coercive electric field and the bias voltage is constant. Specifically, the voltage correction unit 703 refers to the correction information 713 stored in the storage unit 706, directly obtains the shift amount of the bias voltage corresponding to the application time of the intermediate potential, and corrects the bias voltage by the shift amount. Then, the ratio between the coercive electric field and the bias voltage is made constant. However, the voltage correction unit 703 makes the corrected bias voltage a value smaller than the absolute value of the coercive electric field. In this case, the voltage correction unit 703 may store the corrected bias voltage information in the storage unit 706. Further, the correction of the bias voltage applied to the common electrode 503 by the voltage correction unit 703 results in a correction for the applied voltage between the individual electrodes 501 and the common electrode 503.

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。 Here, as an example of the correction information 713, the correction table 902 is shown in FIG. The correction table 902 is information relating the application time of the intermediate potential (corresponding to the correction timing shown in FIG. 19) and the shift amount (correction amount) of the bias voltage so that the ratio between the coercive electric field and the bias voltage becomes constant. Is. In the correction table 902 shown in FIG. 19, for example, when the correction timing (application time of the intermediate potential) is 80,000 [sec], it is shown that the shift amount of the bias voltage is 0.25 [V].

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。 The correction table 902 shown in FIG. 19 is information in a table format, but the information is not limited to this, and if the application time of the intermediate potential and the shift amount of the bias voltage can be managed in relation to each other. The information may be in any format. The bias voltage shift amount specified in the correction table 902 may be, for example, a shift amount from the reference voltage (for example, the initial bias voltage), or a shift amount from the current bias voltage. May be good.

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。 The voltage correction unit 703 is realized by a program executed by the CPU 101 shown in FIG. 9 or by the FPGA 102.

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。 The operation of the other functional blocks of the inkjet recording device according to the present modification is the same as that of the inkjet recording device 1 according to the embodiment.

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。 As described above, in the inkjet recording apparatus according to the present modification, the bias voltage applied to the common electrode 503 is corrected based on the shift amount of the coercive electric field of the electromechanical conversion element 502, and the displacement amount of the electromechanical conversion element 502. Is stabilizing. In this modification, more specifically, the application time of the intermediate potential is measured, and the bias voltage is such that the ratio between the coercive electric field and the bias voltage becomes constant each time the application time reaches a predetermined time. Is to be corrected. As a result, the load of the electromechanical conversion element 502 can be reduced with respect to repeated driving, and the deterioration of the droplet ejection characteristics of the recording head 12 can be suppressed.

(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。
(Modification 2)
FIG. 20 is a diagram showing an example of a correction table used by the inkjet recording device according to the second modification of the embodiment for correcting the bias voltage. With reference to FIG. 20, the inkjet recording apparatus according to the second modification of the present embodiment will be described focusing on the differences from the inkjet recording apparatus 1 according to the present embodiment.

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。 The voltage correction unit 703 of the control unit 700 of the inkjet recording device according to this modification estimates the shifted coercive electric field of the electromechanical conversion element 502 from the application time of the intermediate potential measured by the application time measurement unit 702, and counteracts the voltage. The bias voltage is corrected so that the absolute value of the electric field is not exceeded and the discharge speed is maximized. Specifically, the voltage correction unit 703 refers to the correction information 713 stored in the storage unit 706, directly obtains the shift amount of the bias voltage corresponding to the application time of the intermediate potential, and corrects the bias voltage by the shift amount. Then, the discharge speed is maximized within a range that does not exceed the absolute value of the coercive electric field. In this case, the voltage correction unit 703 may store the corrected bias voltage information in the storage unit 706. Further, the correction of the bias voltage applied to the common electrode 503 by the voltage correction unit 703 results in a correction for the applied voltage between the individual electrodes 501 and the common electrode 503.

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。 Here, as an example of the correction information 713, the correction table 903 is shown in FIG. The correction table 903 includes an intermediate potential application time (corresponding to the correction timing shown in FIG. 20) and a bias voltage shift amount (correction) that does not exceed the absolute value of the coercive electric field and maximizes the discharge speed. It is the information associated with the quantity). In the correction table 903 shown in FIG. 20, for example, when the correction timing (application time of the intermediate potential) is 400,000 [sec], it is shown that the shift amount of the bias voltage is 0.1 [V].

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。 The correction table 903 shown in FIG. 20 is information in a table format, but the information is not limited to this, and if the application time of the intermediate potential and the shift amount of the bias voltage can be managed in association with each other. The information may be in any format. The bias voltage shift amount specified in the correction table 903 may be, for example, a shift amount from the reference voltage (for example, the initial bias voltage), or a shift amount from the current bias voltage. May be good.

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。 The voltage correction unit 703 is realized by a program executed by the CPU 101 shown in FIG. 9 or by the FPGA 102.

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。 The operation of the other functional blocks of the inkjet recording device according to the present modification is the same as that of the inkjet recording device 1 according to the embodiment.

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。 As described above, in the inkjet recording apparatus according to the present modification, the bias voltage applied to the common electrode 503 is corrected based on the shift amount of the coercive electric field of the electromechanical conversion element 502, and the displacement amount of the electromechanical conversion element 502. Is stabilizing. In this modification, more specifically, the application time of the intermediate potential is measured, and each time the application time reaches a predetermined time, the absolute value of the coercive electric field is not exceeded and the discharge speed is maximum. The bias voltage is corrected so as to be. As a result, the load of the electromechanical conversion element 502 can be reduced with respect to repeated driving, and the deterioration of the droplet ejection characteristics of the recording head 12 can be suppressed (the ejection speed can be maximized).

(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。
(Modification 3)
FIG. 21 is a cross-sectional view of a main part of the recording head according to the third modification of the embodiment. With reference to FIG. 21, the configuration of the recording head 12a according to the third modification of the present embodiment will be described focusing on the differences from the recording head 12 according to the present embodiment.

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。 As shown in FIG. 21, the recording head 12a according to this modification is layered in the order of common electrode 503a, electromechanical conversion element 502, individual electrode 501a, diaphragm 504, pressure chamber substrate 505, and nozzle plate 507 from the upper side. It is configured in.

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。 The individual electrode 501a and the common electrode 503a are electrodes that deform and displace the electromechanical conversion element 502 by applying a voltage to the electromechanical conversion element 502 arranged between them.

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。 The electromechanical conversion element 502 is a piezoelectric element formed between the individual electrodes 501a and the common electrode 503a, and is an element that is deformed and displaced by applying a voltage to both electrodes. As the electromechanical conversion element 502, for example, PZT is used as described above.

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。 As described above, in the recording head 12a according to the present modification, the individual electrodes and the common electrodes are arranged upside down as compared with the recording head 12 according to the embodiment. Even with such a configuration, by applying the voltage of the drive waveform to the individual electrodes described above and applying the bias voltage to the common electrodes, the same effect as that of the inkjet recording apparatus 1 according to the present embodiment can be obtained.

(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。
(Manufacturing of recording head 12)
As the recording head 12 of the inkjet recording apparatus according to the above-described embodiment, Modified Example 1 and Modified Example 2, the one produced as follows was used to evaluate the fluctuation of the ejection speed.

6インチシリコンウェアに、SiO(膜厚600[nm])、Si(膜厚200[nm])、SiO(膜厚100[nm])、SiN(膜厚150[nm])、SiO(膜厚1300[nm])、SiN(膜厚150[nm])、SiO(膜厚100[nm])、Si(膜厚200[nm])、SiO(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(Rapid Thermal Anneal: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。 SiO 2 (thickness 600 [nm]), Si (thickness 200 [nm]), SiO 2 (thickness 100 [nm]), SiN (thickness 150 [nm]), SiO 2 in 6-inch silicon wear. (Thickness 1300 [nm]), SiN (Thickness 150 [nm]), SiO 2 (Thickness 100 [nm]), Si (Thickness 200 [nm]), SiO 2 (Thickness 600 [nm]) The vibrating plate 504 formed in the order of the above was produced. Then, a titanium film (thickness 20 [nm]) was formed as an adhesion film between the individual electrodes 501 and the common electrode 503 by a sputtering apparatus at a film forming temperature of 350 [° C.], and then RTA (Rapid Thermal Anneal: rapid heat treatment) was performed. ) Was thermally oxidized at 750 [° C.], and a platinum film (thickness 160 [nm]) was subsequently formed as a metal film by a sputtering apparatus at a film formation temperature of 400 [° C.].

次に、下地層となるPbTiO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。 Next, a solution adjusted to Pb: Ti = 1: 1 as the PbTiO 3 layer to be the base layer and a solution adjusted to Pb: Zr: Ti = 115: 49: 51 as the electromechanical conversion film were prepared. A film was formed by the spin coating method. For the synthesis of a specific precursor coating solution, lead acetate trihydrate, isopropoxide titanium, and isopropoxide zirconium were used as starting materials. The water of crystallization of lead acetate was dissolved in methoxyethanol and then dehydrated. The amount of lead is excessive for the composition of both chemistry. This is to prevent a decrease in crystallinity due to so-called lead loss during heat treatment. A PZT precursor solution was synthesized by dissolving isopropoxide titanium and isopropoxide zirconium in methoxyethanol, proceeding with an alcohol exchange reaction and an esterification reaction, and mixing with the above-mentioned lead acetate-dissolved methoxyethanol solution. This PZT concentration was set to 0.5 [mol / liter]. The Pt solution was also prepared in the same manner as PZT, and the Pt layer was first formed by spin coating using these solutions, and after the film formation, drying was performed at 120 [° C.], and then the PZT solution was spun. A film was formed by coating, dried at 120 [° C.], and thermally decomposed at 400 [° C.]. After the thermal decomposition treatment of the third layer, a crystallization heat treatment (temperature 730 ° C.) was performed by RTA. At this time, the film thickness of PZT was 240 [nm]. This step was carried out a total of 8 times (24 layers) to obtain a PZT film thickness of about 2 [μm].

次に、個別電極509および共通電極510の酸化物膜として、SrRuO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(Inductively Coupled Plasma)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。 Next, an SrRuO 3 film (thickness 40 [nm]) was formed as an oxide film of the individual electrode 509 and the common electrode 510, and a Pt film (thickness 125 [nm]) was formed as a metal film by sputtering. After that, a photoresist (TSMR8800) manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was formed by a spin coating method, a resist pattern was formed by ordinary photolithography, and then an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching apparatus (manufactured by SAMCO) was used. A pattern as shown in 4 was produced.

次に、第1の絶縁保護膜511として、ALD(Atomic Layer Deposition)工法を用いてAl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をプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)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。 Next, as the first insulating protective film 511 , an Al2O3 film was formed into a 50 [nm] film using an ALD (Atomic Layer Deposition) method. At this time, as raw materials, TMA (trimethylaluminum) (Sigma-Aldrich) was alternately laminated for Al , and O3 generated by an ozone generator for O was alternately laminated to proceed with film formation. Then, as shown in FIG. 4, contact holes 509a and 510a were formed by etching, then Al was sputter-deposited as a metal wiring, patterned by etching, and Si 3 N 4 was formed as a second insulating protective film 512. A 500 [nm] film was formed by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition). The electromechanical conversion element 502 was laid out so as to be lined up in a row of 300 pieces in one chip.

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。 After that, a polarization treatment was performed by a corona charging treatment. A tungsten wire of Φ50 [μm] was used for the corona charging treatment, and a stainless steel grid electrode having an aperture ratio of 60 [%] was used as the grid electrode. The polarization processing conditions include a processing temperature of 80 [° C.], a corona voltage of 9 [kV], a grid voltage of 1.5 [kV], a processing time of 30 [sec], a distance between the corona electrode and the grid electrode of 4 [mm], and a grid electrode. -The distance between the stages was 4 [mm].

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。 Further, the individual electrode pads 509b and the common electrode pads 510b were formed, but the distance between the individual electrode pads 509b was set to 80 [μm]. Then, as shown in FIG. 3, Si on the back surface was etched to form a pressure chamber 506 (width 60 [μm]). At this time, in order to hold the pressure chamber 506, Si etching was performed from the back surface of the wafer after joining the holding substrate 531.

(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。
(Evaluation of fluctuation in discharge rate)
The fluctuation evaluation of the discharge speed was carried out by using the recording head 12 manufactured as described above. Specifically, the voltage of the drive waveform described in the above-described embodiment, Modification 1 and Modification 2 is applied to the individual electrodes 501, and the bias voltage is applied to the common electrode 503 to evaluate the fluctuation of the discharge speed. bottom.

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。 In the recording head 12 according to the above-described embodiment, the application time of the intermediate potential is measured, and when a predetermined timing (correction timing) is reached according to the correction table 901 shown in FIG. 17, the coercive electric field is shifted by the amount. It was decided to correct the bias voltage so that it would shift. The initial bias voltage was set to 5 [V], and the environmental temperature was set to 25 [° C]. Under the above conditions, the fluctuation evaluation of the discharge speed of the recording head 12 was carried out.

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。 In the recording head 12 according to the above-mentioned modification 1, when the application time of the intermediate potential is measured and a predetermined timing (correction timing) is reached according to the correction table 902 shown in FIG. 19, the coercive electric field and the bias voltage are obtained. The bias voltage is corrected so that the ratio of is constant. The initial bias voltage was set to 5 [V], and the environmental temperature was set to 25 [° C]. Under the above conditions, the fluctuation evaluation of the discharge speed of the recording head 12 was carried out.

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。 In the recording head 12 according to the above-mentioned modification 2, the application time of the intermediate potential is measured, and when a predetermined timing (correction timing) is reached according to the correction table 903 shown in FIG. 20, the absolute value of the coercive electric field is set. The bias voltage is corrected so that the discharge speed is maximized within a range that does not exceed the limit. The initial bias voltage was set to 5 [V], and the environmental temperature was set to 25 [° C]. Under the above conditions, the fluctuation evaluation of the discharge speed of the recording head 12 was carried out.

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。 Further, as an example of comparison with the above-described embodiment, Modification 1 and Modification 2 (Comparative Example 1), the bias voltage is not corrected and a constant voltage, that is, the initial bias voltage 5 [V] is continuously applied. Then, the fluctuation evaluation of the discharge speed of the recording head 12 was carried out. The environmental temperature was 25 [° C.].

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。 Further, as another example (Comparative Example 2) to be compared with the above-described embodiment, Modified Example 1 and Modified Example 2, the application time of the intermediate potential is measured, and the predetermined timing is determined according to the correction table 904 shown in FIG. When the correction timing) is reached, the bias voltage is lowered by a predetermined shift amount. The initial bias voltage was set to 5 [V], and the environmental temperature was set to 25 [° C]. Under the above conditions, the fluctuation evaluation of the discharge speed of the recording head 12 was carried out.

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。 Here, the correction table 904 shown in FIG. 23 is information relating the application time of the intermediate potential (corresponding to the correction timing shown in FIG. 23) and the shift amount of the bias voltage. In the correction table 904 shown in FIG. 23, for example, when the correction timing (application time of the intermediate potential) is 10000 [sec], it is shown that the shift amount of the bias voltage is 0.4 [V].

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。 FIG. 22 shows the results of evaluation of the rate of change in the discharge rate of the recording head 12 in the above-described embodiment, Modified Example 1, Modified Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. The rate of change in the initial discharge rate is 100 [%].

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。 From the evaluation results of each of the embodiment, the modified example 1 and the modified example 2, it was confirmed that the ejection speed of the droplet was changed at about 100 [%]. From this, it is possible to suppress the fluctuation of the droplet ejection characteristic by correcting the bias value by the method considering the coercive electric field described in the above-described embodiment, Modification 1 and Modification 2. Further, the correction that shifts the bias voltage by the amount of the shift of the coercive electric field as in the embodiment can make the fluctuation range of the discharge speed the smallest. Further, when the bias voltage is corrected so that the ratio of the coercive electric field and the bias voltage becomes constant as in the first embodiment, the discharge speed tends to start to decrease a little as the number of drives increases. Further, when the bias voltage is corrected so that the absolute value of the coercive electric field is not exceeded and the discharge speed is maximized as in the second embodiment, the discharge speed is slightly higher at the initial stage and the number of drives is large. It tends to start to decrease a little as it becomes. This is considered to be based on the characteristics of the electromechanical conversion element 502. That is, it is presumed that the main cause of the shift of the coercive electric field is that the polarization axes of the electromechanical conversion element 502 are aligned in the drive voltage direction. Therefore, when the number of drives increases, that is, when the polarization axes are mostly aligned in the drive voltage direction due to long drive, characteristic fluctuations occur due to other factors other than the shift of the bias voltage, and the discharge rate becomes slightly higher. Although it has decreased, the characteristic fluctuation is sufficiently suppressed.

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。 On the other hand, in Comparative Example 1, the discharge speed is significantly reduced from the initial stage after the start of driving. Further, in Comparative Example 2, the initial discharge speed is kept relatively constant, but the discharge speed fluctuates as the number of drives increases. It is considered that this is because the bias voltage is uniformly shifted by a predetermined shift amount, so that the bias voltage exceeds the coercive electric field.

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。 As described above, in the embodiment, the first modification and the second modification, the bias voltage setting is determined by the characteristics (value of coercive electric field) of the electromechanical conversion element 502. Further, the intermediate potential of the drive waveform was measured to measure the time until the correction timing. As a result, as shown in FIGS. 13 to 16, the drive waveform including a plurality of discharge pulses and the corresponding droplets are measured. Even a waveform that controls the size of the ejected ink droplet by the control signal can be corrected by measuring the application time of the intermediate potential.

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
101 CPU
102 FPGA
103 RAM
104 ROM
105 NVRAM
106 モータドライバ
107 駆動波形生成回路
111 CPU制御部
112 メモリ制御部
113 I2C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
1 Inkjet recording device 10 Printing mechanism 11 Carriage 12, 12a Recording head 13 Ink cartridge 21 Paper ejection tray 22 Paper 23 Paper feed cassette 24 Manual feed tray 31 Main guide rod 32 Secondary guide rod 33 Main scanning motor 34 Drive pulley 35 Driven pulley 36 Timing belt 41 Paper feed roller 42 Friction pad 43 Guide member 44 Conveyor roller 45 Conveyor roller 46 Tip roller 47 Sub-scanning motor 48 Imprint receiver 49 Conveyor roller 50 Acceler 51 Paper ejection roller 52 Acceler 53 Guide member 54 Guide member 61 Recovery device 100 Main control board 101 CPU
102 FPGA
103 RAM
104 ROM
105 NVRAM
106 Motor driver 107 Drive waveform generation circuit 111 CPU control unit 112 Memory control unit 113 I2C control unit 114 Sensor processing unit 115 Motor control unit 116 Recording head control unit 130 Various sensors 140 Various motors 200 Head relay board 210 Recording head driver 211 Shift register 212 Latch circuit 213 Gradation decoder 214 Level shifter 215 Analog switch 300 Image processing board 310 Image processing circuit 501, 501a Individual electrode 502 Electromechanical conversion element 503, 503a Common electrode 504 Vibration plate 505 Pressure chamber board 506 Pressure chamber 506a Partition 507 Nozzle plate 508 Nozzle 509 Individual electrode 509a Contact hole 509b Individual electrode pad 510 Common electrode 510a Contact hole 510b Common electrode pad 511 First insulation protective film 512 Second insulation protection film 521 First insulation protection film 522 Second insulation protection film 523 Metal wiring 525 Joint surface step 531 Holding board 600 Image processing unit 601 Interface unit 602 Gradation processing unit 603 Image conversion unit 604 Image data storage unit 700 Control unit 701 Input unit 702 Application time measurement unit 703 Voltage correction unit 704 Drive waveform generation Unit 705 Bias voltage command unit 706 Storage unit 711 Reference waveform information 712 Temperature information 713 Correction information 750 Temperature measurement unit 800 Head drive unit 901 to 904 Correction table 1000 Polarization processing device 1001 Corona electrode 1001a Corona power supply 1002 Grid electrode 1002a Grid power supply 1003 Stage 1011 wafer

特開2010-194834号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-194834

Claims (6)

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の初期状態の抗電界からのシフトに伴う該電気機械変換素子の変位量の変動を打ち消すように、前記共通電極に印加するバイアス電圧を補正することによって、該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補正する電圧補正部と、
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
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液体吐出ヘッドの制御装置。
It has a laminated body in which a nozzle plate on which a nozzle is formed, a substrate on which a liquid chamber is formed, and a vibrating plate forming one surface of the liquid chamber are laminated in this order, and further, a common electrode is used to drive the vibrating plate. A control device for a liquid discharge head having an electromechanical conversion element and an individual electrode to which a voltage of a drive waveform for driving the electromechanical conversion element is applied.
The electromechanical conversion element is corrected by correcting the bias voltage applied to the common electrode so as to cancel the fluctuation of the displacement amount of the electromechanical conversion element due to the shift from the coercive electric field in the initial state of the electromechanical conversion element . A voltage correction unit that corrects the applied voltage between the individual electrode and the common electrode for driving the
The applied voltage determined by the voltage of the drive waveform applied to the individual electrode and the bias voltage applied to the common electrode corrected by the voltage correction unit is applied between the individual electrode and the common electrode. The voltage command unit that sends the command to send to the drive unit,
Equipped with
The voltage correction unit is a control device for a liquid discharge head that corrects the bias voltage so that the ratio of the coercive electric field to the bias voltage becomes constant .
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に記載の液体吐出ヘッドの制御装置。
Further, a measuring unit for measuring the time when the voltage of the driving waveform is applied to the individual electrode by the driving unit is provided.
The control device for a liquid discharge head according to claim 1 , wherein the voltage correction unit corrects the bias voltage at a timing based on the time measured by the measurement unit.
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に記載の液体吐出ヘッドの制御装置。
The measuring unit integrates the time that is the intermediate potential of the voltage of the driving waveform applied to the individual electrode by the driving unit and measures it as the applied time.
The control device for a liquid discharge head according to claim 2 , wherein the voltage correction unit corrects the bias voltage at a timing based on the application time measured by the measurement unit.
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に記載の液体吐出ヘッドの制御装置。
A storage unit for storing correction information in which the applied time and the correction amount of the bias voltage are associated with each other is further provided.
The liquid discharge head according to claim 3 , wherein the voltage correction unit corrects the bias voltage by referring to the correction information and using the correction amount corresponding to the application time measured by the measurement unit. Control device.
請求項1~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。
The control device for the liquid discharge head according to any one of claims 1 to 4 .
Based on the command from the voltage command unit of the control device, the drive unit that applies the applied voltage between the individual electrode and the common electrode, and the drive unit.
The liquid ejection head that ejects ink from the nozzle by the applied voltage applied by the driving unit, and the liquid ejection head.
Liquid discharge device with.
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に記載の液体吐出装置。 The liquid discharge device according to claim 5 , wherein the electromechanical conversion element of the liquid discharge head is a piezoelectric element that bends and deforms due to the applied voltage.
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