(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を変化させることによって圧電素子を駆動してノズルから液体を噴射する複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子に対して、又は、電圧を変化させることによって圧電素子を駆動してノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドの複数のノズル単位の前記圧電素子に対して、それぞれ印加する駆動波形を設定する波形生成部と、
前記波形生成部によって設定された駆動波形の電圧を決定する電圧制御部と、
前記複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子又は前記液体噴射ヘッドの複数のノズル単位の前記圧電素子に対して印加する各電圧を前記電圧制御部によって決定された電圧となるようにそれぞれ昇圧させる複数の電圧増幅部と、
前記波形生成部によって設定された駆動波形を、前記複数の電圧増幅部によってそれぞれ昇圧された電圧となるようにそれぞれ増幅する複数の波形増幅部と、
前記複数の波形増幅部によって増幅された直後の電圧を読み取る１つの電圧読み取り部とを有し、
前記電圧制御部は、電圧補正時に、前記電圧読み取り部によって読み取られた電圧を、前記決定された電圧と比較し、その比較結果から前記読み取られた電圧が前記決定された電圧となるような補正値を算出し、その補正値に基づいて前記決定される電圧に補正を加えるように機能する液体噴射ヘッドの電圧制御装置であって、
前記電圧読み取り部の前段に、前記複数の波形増幅部から出力される前記各電圧のうちの最大電圧のみを選択する最大値選択手段を備え、
前記波形生成部は、通常の液体噴射を行う際に使用する第１の駆動波形と、電圧補正を行う際に使用する直流波形からなる第２の駆動波形とを生成すると共に、通常の液体噴射時には、前記第１の駆動波形のみを前記波形増幅部に出力し、電圧補正時には、前記第２の駆動波形のみを前記波形増幅部に出力し、
前記電圧制御部は、電圧補正時に、前記複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子又は前記複数のノズル単位の前記圧電素子のうちの電圧補正対象以外の前記圧電素子に対しては、電圧補正対象の前記圧電素子よりも低い電圧を決定することを特徴とする液体噴射ヘッドの電圧制御装置。
【請求項２】
前記最大値選択手段は、前記複数の波形増幅部によって増幅された後の電圧をそれぞれ読み取る複数本の信号線がワイヤードＯＲ接続によってつなげられ、１本の信号線によって前記電圧読み取り部に出力される構成であることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッドの電圧制御装置。
【請求項３】
前記最大値選択手段は、ダイオードアレイによって構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッドの電圧制御装置。
【請求項４】
電圧を変化させることによって圧電素子を駆動してノズルから液体を噴射する複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子に対して、又は、電圧を変化させることによって圧電素子を駆動してノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドの複数のノズル単位の前記圧電素子に対して、それぞれ印加する駆動波形を設定する波形生成ステップと、
前記波形生成ステップによって設定された駆動波形の電圧を決定する電圧決定ステップと、
前記複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子又は前記液体噴射ヘッドの複数のノズル単位の前記圧電素子に対して印加する各電圧を前記電圧決定ステップによって決定された電圧となるようにそれぞれ昇圧させる電圧増幅ステップと、
前記波形生成ステップによって設定された駆動波形を、前記電圧増幅ステップによってそれぞれ昇圧された電圧となるようにそれぞれ増幅する波形増幅ステップと、
前記波形増幅ステップによって増幅された直後の電圧を１つの電圧読み取り部によって読み取る電圧読み取りステップと、
電圧補正時に、前記電圧読み取りステップによって読み取られた電圧を、前記電圧決定ステップによって決定された電圧と比較し、その比較結果から前記読み取られた電圧が前記決定された電圧となるような補正値を算出し、その補正値に基づいて前記電圧決定ステップにおいて決定される電圧に補正を加える電圧調整ステップとを有する液体噴射ヘッドの電圧制御方法であって、
前記電圧読み取りステップの前段に、前記波形増幅ステップによってそれぞれ増幅された後の各電圧のうちの最大電圧のみを選択する最大値選択ステップを有し、
前記波形生成ステップでは、通常の液体噴射を行う際に使用する第１の駆動波形と、電圧補正を行う際に使用する直流波形からなる第２の駆動波形とを生成すると共に、通常の液体噴射時には、前記第１の駆動波形のみを設定し、電圧補正時には、前記第２の駆動波形のみを設定し、
前記電圧決定ステップでは、電圧補正時に、前記複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子又は前記複数のノズル単位の前記圧電素子のうちの電圧補正対象以外の前記圧電素子に対しては、電圧補正対象の前記圧電素子よりも低い電圧を決定することを特徴とする液体噴射ヘッドの電圧制御方法。
【請求項５】
電圧を変化させることによって圧電素子を駆動してノズルから液体を噴射する複数の液体噴射ヘッド又は複数のノズルを有する液体噴射ヘッドと、
前記複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子に対して、又は前記複数のノズル単位の前記圧電素子に対して、それぞれ印加する駆動波形を設定する波形生成部と、
前記波形生成部によって設定された駆動波形の電圧を決定する電圧制御部と、
前記複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子に対して又は前記複数のノズル単位の前記圧電素子に対して印加する各電圧を前記電圧制御部によって決定された電圧となるようにそれぞれ昇圧させる複数の電圧増幅部と、
前記波形生成部によって設定された駆動波形を、前記複数の電圧増幅部によってそれぞれ昇圧された電圧となるようにそれぞれ増幅する複数の波形増幅部と、
前記複数の波形増幅部によって増幅された直後の電圧を読み取る１つの電圧読み取り部とを有し、
前記電圧制御部は、電圧補正時に、前記電圧読み取り部によって読み取られた電圧を、前記決定された電圧と比較し、その比較結果から前記読み取られた電圧が前記決定された電圧となるような補正値を算出し、その補正値に基づいて前記決定される電圧に補正を加えるように機能する液体噴射装置であって、
前記電圧読み取り部の前段に、前記複数の波形増幅部から出力される各電圧のうちの最大電圧のみを選択する最大値選択手段を備え、
前記波形生成部は、通常の液体噴射を行う際に使用する第１の駆動波形と、電圧補正を行う際に使用する直流波形からなる第２の駆動波形とを生成すると共に、通常の液体噴射時には、前記第１の駆動波形のみを前記波形増幅部に出力し、電圧補正時には、前記第２の駆動波形のみを前記波形増幅部に出力し、
前記電圧制御部は、電圧補正時に、前記複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子又は前記複数のノズル単位の前記圧電素子のうちの電圧補正対象以外の前記圧電素子に対しては、電圧補正対象の前記圧電素子よりも低い電圧を決定することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項６】
前記最大値選択手段は、前記複数の波形増幅部によって増幅された後の電圧をそれぞれ読み取る複数本の信号線がワイヤードＯＲ接続によってつなげられ、１本の信号線によって前記電圧読み取り部に出力される構成であることを特徴とする請求項５記載の液体噴射装置。
【請求項７】
前記最大値選択手段は、ダイオードアレイによって構成されていることを特徴とする請求項５又は６記載の液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドの電圧制御装置、液体噴射ヘッドの電圧制御方法及び液体噴射装置に関し、詳しくは、液体噴射ヘッドを駆動するための電圧を読み取って補正値を算出することで、正確な電圧に制御するようにした液体噴射ヘッドの電圧制御装置、液体噴射ヘッドの電圧制御方法及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を微小な液滴の状態で吐出可能な液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置としては、例えば、記録紙上に画像等を記録するインクジェットプリンタ等の画像記録装置が、液体噴射ヘッドとしてインク滴を吐出する複数の記録ヘッドを備えることにより、コンピュータ等が処理した画像を多色多階調で印刷可能であり、コンピュータの出力装置として広く普及してきている。
【０００３】
この記録ヘッドには、インク滴を吐出するための駆動素子として圧電素子を用い、複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた複数個の圧電素子を選択的に駆動することにより、各圧電素子の動圧に基づいてノズルからインク滴を吐出させ、記録紙上に付着させることによりドットを形成して所望の印刷を行うようにしている。近年、このような画像記録装置は印字解像度と記録速度を向上させるため、記録ヘッドの使用数が増大してきている。
【０００４】
ここで各圧電素子は、所定の電圧まで増幅された所定形状の駆動波形に基づいて駆動され、必要なインク滴量にて各ノズルからインク滴を吐出させるようになっている。従って、高画質で高品質の画像を記録するには、圧電素子を所定の電圧で正確に駆動させる必要がある。しかし、一般に圧電素子は、その物性や加工の違いによってばらつきを持っているため、記録ヘッドが異なれば、又は、同じ記録ヘッドでもノズルが異なれば、それに応じて必要とされる電圧も異なってくる。また、吐出されるインク等の液体の物性（粘度、表面張力等）が異なることによっても必要とされる電圧は異なってくる。
【０００５】
このため、記録ヘッドの駆動を制御する従来の電圧制御装置では、記録ヘッドに対して印加する駆動波形を所定の電圧まで増幅した後の電圧を読み取って、それが所定の電圧まで正確に増幅されているか否かを判別し、所定の電圧まで増幅されていない場合は、その差分を補正する補正値を算出し、その補正値に基づいた電圧を新たに設定することにより、圧電素子を所定の電圧で正確に駆動できるようにするいわゆるキャリブレーションを実施可能としており、例えば図９に示すような構成を有している。
【０００６】
図９において、１００は電圧制御部であり、この電圧制御部１００で設定された電圧を、後段の電圧増幅部１０１で所定の電圧まで昇圧するようになっている。電圧増幅部１０１で昇圧された電圧は、波形増幅部１０３に送られ、波形生成部１０２において生成された所定の駆動波形を電圧増幅部１０１で昇圧された電圧まで増幅し、各記録ヘッド１０４に対して印加し、各記録ヘッド１０４の圧電素子を駆動させてインク滴を吐出するようになっている。
【０００７】
ここで、電圧補正を行う際は、電圧増幅部１０１によって昇圧された直後の電圧がＡＤ変換器によって構成される電圧読み取り部１０５によって読み取られ、電圧制御部１００において、予め設定された電圧と比較される。その結果、予め設定された電圧との間に差が生じている場合は、その差分を補正する補正値を算出し、電圧制御部１００内の補正値記憶部１００ａに記憶する。そして、駆動時にはその補正値に基づいた新たな電圧を補正電圧として設定するようになっている。
【特許文献１】特開２００３−３４１０４３号公報
【特許文献２】特開２０００−１６２２５１号公報
【特許文献３】特開平８−２２０１５３号公報
【特許文献４】特開昭６０−１４１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
かかる従来の電圧制御装置では、各電圧増幅部１０１で昇圧された直後の電圧を読み取り、これに基づいて記録ヘッド１０４に供給される電圧を制御するようにしている。
【０００９】
しかし、このように電圧読み取り部１０５で電圧を読み取る後段には、実際に記録ヘッド１０４に対して印加する駆動信号を生成するための波形増幅部１０３を備えているため、電圧読み取り部１０５で読み取られた電圧には、ここでの増幅変動分が考慮されることはない。このため、電圧読み取り部１０５によって読み取られる電圧は、波形増幅部１０３を経て実際に記録ヘッド１０４に対して印加される電圧とは異なったものとなっている。
【００１０】
従って、電圧読み取り部１０５で読み取られた電圧に基づいて電圧補正を行っても、実際に記録ヘッド１０４に対して印加される電圧とは異なった電圧を基準に補正を行うこととなって、正確な電圧を設定することができず、インク滴の吐出のばらつきを生じる結果、画像品質を低下させる原因となっている。
【００１１】
よって、記録ヘッド１０４の電圧を制御する場合には、記録ヘッド１０４に対して印加する直前の電圧を読み取って電圧補正することが望まれるが、記録ヘッド１０４に印加する直前の電圧は、波形生成部１０２において生成された駆動波形と組み合わされた複雑な形状の駆動波形の電圧を読み取らなくてはならず、電圧読み取りのための構成が複雑となる問題があった。
【００１２】
そこで、本発明の課題は、液体噴射ヘッドに対して印加される直前の状態の波形増幅された増幅分も含めた電圧を簡単な構成で測定できるようにすることにより、電圧を正確に制御することが可能な液体噴射ヘッドの電圧制御装置、液体噴射ヘッドの電圧制御方法及び液体噴射装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１６】
請求項１記載の発明は、電圧を変化させることによって圧電素子を駆動してノズルから液体を噴射する複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子に対して、又は、電圧を変化させることによって圧電素子を駆動してノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドの複数のノズル単位の前記圧電素子に対して、それぞれ印加する駆動波形を設定する波形生成部と、
前記波形生成部によって設定された駆動波形の電圧を決定する電圧制御部と、
前記複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子又は前記液体噴射ヘッドの複数のノズル単位の前記圧電素子に対して印加する各電圧を前記電圧制御部によって決定された電圧となるようにそれぞれ昇圧させる複数の電圧増幅部と、
前記波形生成部によって設定された駆動波形を、前記複数の電圧増幅部によってそれぞれ昇圧された電圧となるようにそれぞれ増幅する複数の波形増幅部と、
前記複数の波形増幅部によって増幅された直後の電圧を読み取る１つの電圧読み取り部とを有し、
前記電圧制御部は、電圧補正時に、前記電圧読み取り部によって読み取られた電圧を、前記決定された電圧と比較し、その比較結果から前記読み取られた電圧が前記決定された電圧となるような補正値を算出し、その補正値に基づいて前記決定される電圧に補正を加えるように機能する液体噴射ヘッドの電圧制御装置であって、
前記電圧読み取り部の前段に、前記複数の波形増幅部から出力される前記各電圧のうちの最大電圧のみを選択する最大値選択手段を備え、
前記波形生成部は、通常の液体噴射を行う際に使用する第１の駆動波形と、電圧補正を行う際に使用する直流波形からなる第２の駆動波形とを生成すると共に、通常の液体噴射時には、前記第１の駆動波形のみを前記波形増幅部に出力し、電圧補正時には、前記第２の駆動波形のみを前記波形増幅部に出力し、
前記電圧制御部は、電圧補正時に、前記複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子又は前記複数のノズル単位の前記圧電素子のうちの電圧補正対象以外の前記圧電素子に対しては、電圧補正対象の前記圧電素子よりも低い電圧を決定することを特徴とする液体噴射ヘッドの電圧制御装置である。
【００１８】
請求項２記載の発明は、前記最大値選択手段は、前記複数の波形増幅部によって増幅された後の電圧をそれぞれ読み取る複数本の信号線がワイヤードＯＲ接続によってつなげられ、１本の信号線によって前記電圧読み取り部に出力される構成であることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッドの電圧制御装置である。
【００１９】
請求項３記載の発明は、前記最大値選択手段は、ダイオードアレイによって構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッドの電圧制御装置である。
【００２２】
請求項４記載の発明は、電圧を変化させることによって圧電素子を駆動してノズルから液体を噴射する複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子に対して、又は、電圧を変化させることによって圧電素子を駆動してノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッドの複数のノズル単位の前記圧電素子に対して、それぞれ印加する駆動波形を設定する波形生成ステップと、
前記波形生成ステップによって設定された駆動波形の電圧を決定する電圧決定ステップと、
前記複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子又は前記液体噴射ヘッドの複数のノズル単位の前記圧電素子に対して印加する各電圧を前記電圧決定ステップによって決定された電圧となるようにそれぞれ昇圧させる電圧増幅ステップと、
前記波形生成ステップによって設定された駆動波形を、前記電圧増幅ステップによってそれぞれ昇圧された電圧となるようにそれぞれ増幅する波形増幅ステップと、
前記波形増幅ステップによって増幅された直後の電圧を１つの電圧読み取り部によって読み取る電圧読み取りステップと、
電圧補正時に、前記電圧読み取りステップによって読み取られた電圧を、前記電圧決定ステップによって決定された電圧と比較し、その比較結果から前記読み取られた電圧が前記決定された電圧となるような補正値を算出し、その補正値に基づいて前記電圧決定ステップにおいて決定する電圧に補正を加える電圧調整ステップとを有する液体噴射ヘッドの電圧制御方法であって、
前記電圧読み取りステップの前段に、前記波形増幅ステップによってそれぞれ増幅された後の各電圧のうちの最大電圧のみを選択する最大値選択ステップを有し、
前記波形生成ステップでは、通常の液体噴射を行う際に使用する第１の駆動波形と、電圧補正を行う際に使用する直流波形からなる第２の駆動波形とを生成すると共に、通常の液体噴射時には、前記第１の駆動波形のみを設定し、電圧補正時には、前記第２の駆動波形のみを設定し、
前記電圧決定ステップでは、電圧補正時に、前記複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子又は前記複数のノズル単位の前記圧電素子のうちの電圧補正対象以外の前記圧電素子に対しては、電圧補正対象の前記圧電素子よりも低い電圧を決定することを特徴とする液体噴射ヘッドの電圧制御方法である。
【００２５】
請求項５記載の発明は、電圧を変化させることによって圧電素子を駆動してノズルから液体を噴射する複数の液体噴射ヘッド又は複数のノズルを有する液体噴射ヘッドと、
前記複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子に対して、又は前記複数のノズル単位の前記圧電素子に対して、それぞれ印加する駆動波形を設定する波形生成部と、
前記波形生成部によって設定された駆動波形の電圧を決定する電圧制御部と、
前記複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子に対して又は前記複数のノズル単位の前記圧電素子に対して印加する各電圧を前記電圧制御部によって決定された電圧となるようにそれぞれ昇圧させる複数の電圧増幅部と、
前記波形生成部によって設定された駆動波形を、前記複数の電圧増幅部によってそれぞれ昇圧された電圧となるようにそれぞれ増幅する複数の波形増幅部と、
前記複数の波形増幅部によって増幅された直後の電圧を読み取る１つの電圧読み取り部とを有し、
前記電圧制御部は、電圧補正時に、前記電圧読み取り部によって読み取られた電圧を、前記決定された電圧と比較し、その比較結果から前記読み取られた電圧が前記決定された電圧となるような補正値を算出し、その補正値に基づいて前記決定される電圧に補正を加えるように機能する液体噴射装置であって、
前記電圧読み取り部の前段に、前記複数の波形増幅部から出力される各電圧のうちの最大電圧のみを選択する最大値選択手段を備え、
前記波形生成部は、通常の液体噴射を行う際に使用する第１の駆動波形と、電圧補正を行う際に使用する直流波形からなる第２の駆動波形とを生成すると共に、通常の液体噴射時には、前記第１の駆動波形のみを前記波形増幅部に出力し、電圧補正時には、前記第２の駆動波形のみを前記波形増幅部に出力し、
前記電圧制御部は、電圧補正時に、前記複数の液体噴射ヘッド単位の前記圧電素子又は前記複数のノズル単位の前記圧電素子のうちの電圧補正対象以外の前記圧電素子に対しては、電圧補正対象の前記圧電素子よりも低い電圧を決定することを特徴とする液体噴射装置である。
【００２７】
請求項６記載の発明は、前記最大値選択手段は、前記複数の波形増幅部によって増幅された後の電圧をそれぞれ読み取る複数本の信号線がワイヤードＯＲ接続によってつなげられ、１本の信号線によって前記電圧読み取り部に出力される構成であることを特徴とする請求項５記載の液体噴射装置である。
【００２８】
請求項７記載の発明は、前記最大値選択手段は、ダイオードアレイによって構成されていることを特徴とする請求項５又は６記載の液体噴射装置である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、液体噴射ヘッドに対して印加される直前の状態の波形増幅された増幅分も含めた電圧を簡単な構成で測定できるようにすることにより、電圧を正確に制御することが可能な液体噴射ヘッドの電圧制御装置、液体噴射ヘッドの電圧制御方法及び液体噴射装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３２】
図１は、インクジェットプリンタ等の画像記録装置に用いられる液体噴射装置の一例を示すブロック図であり、本発明の第１の実施形態を示している。図中、１は記録ヘッド、２は記録ヘッド１の電圧制御を行う電圧制御装置である。
【００３３】
記録ヘッド１は、電圧を変化させることによって駆動してノズルから液体を噴射する構造の液体噴射ヘッドであり、図２に示すものがその一例として挙げられる。
【００３４】
図２はせん断モードタイプの記録ヘッドの概略構成を一部断面で示す斜視図、図３はその作動を示す図である。
【００３５】
記録ヘッド１は、カバープレート１１と基板１２の間に、ＰＺＴ等の圧電素子からなる複数の側壁１３で隔てられたチャネル１４が多数並設されている。図３では多数のチャネル１４の一部である３本（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）が示されているが、チャネル１４の数は特に限定されない。
【００３６】
チャネル１４の一端はノズル形成部材１５に形成されたノズル１６につながり、他端はインク供給口１７を経て、図示されていないインクタンクに接続されている。そして、各チャネル１４内の側壁１３表面には両側壁１３の上方からチャネル１４内の底面に亘って繋がる電極１７が密着形成され、各電極１７は電圧制御装置２に接続している。
【００３７】
各側壁１３は、ここでは図３中の矢印で示すように分極方向が異なる２枚の圧電素子１３ａ、１３ｂによって構成されているが、圧電素子は例えば符号１３ａの部分のみであってもよく、側壁１３の少なくとも一部にあればよい。
【００３８】
各側壁１３表面に密着形成された電極１７に電圧制御装置２の制御により所定の駆動信号が印加されると、以下に例示する動作によってインク滴をノズル１６から吐出する。なお、図３ではノズルは省略してある。
【００３９】
まず、図３（ａ）に示すように、電極１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃのいずれにも駆動信号が印加されない時は、側壁１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄのいずれも変形しないが、電極１７Ａ及び１７Ｃを接地すると共に電極１７Ｂに、例えば図４（ａ）に示す形状の波形によって電圧が変化する駆動信号を印加すると、電極１７Ｂに所定レベルの電圧が印加されることにより側壁１３Ｂ、１３Ｃを構成する圧電素子の分極方向に直角な方向の電界が生じ、各側壁１３Ｂ、１３Ｃ共に、それぞれ圧電素子１３ａ、１３ｂの接合面にズリ変形を生じ、図３（ｂ）に示すように側壁１３Ｂ、１３Ｃは互いに外側に向けて変形し、チャネル１４Ｂの容積を拡大する。これによりチャネル１４Ｂ内に負の圧力が生じてインクが流れ込む（Draw）。
【００４０】
この状態を一定時間継続してから駆動信号の電圧を０に戻すと、側壁１３Ｂ、１３Ｃは図３（ｂ）に示す拡大位置から図３（ａ）に示す中立位置に戻り、チャネル１４Ｂ内のインクに高い圧力が掛かる（Release）。引き続いて、図３（ｃ）に示すように、側壁１３Ｂ、１３Ｃを互いに逆方向に変形するように駆動信号を印加して、チャネル１４Ｂの容積を縮小する（Reinforce）と、チャネル１４Ｂ内に正の圧力が生じる。これによりチャネル１４Ｂを満たしているインクの一部によるノズル内のメニスカスがノズルから押し出される方向に変化し、ノズルからインク柱が吐出する。他の各チャネルも駆動信号の印加によって上記と同様に動作する。このような駆動法はＤＲＲ駆動法と呼ばれ、電圧を変化させることによって駆動してノズル１６からインク滴を吐出するせん断モードタイプの記録ヘッド１の代表的な駆動法である。
【００４１】
このような記録ヘッド１を駆動するための電圧を制御する電圧制御装置２は、図１に示すように、電圧制御部２１、電圧増幅部２２、波形生成部２３、波形増幅部２４、電圧読み取り部２５を有している。
【００４２】
電圧制御部２１は、記録ヘッド１へ所望の電圧が印加されるように電圧レベルを決定する電圧決定機能と、電圧読み取り部２５によって読み取られた電圧から補正値を算出する補正値算出機能と、該補正値算出機能によって算出された補正値によって、前記電圧決定機能によって決定される電圧を補正する電圧調整機能を備えており、ＣＰＵによって構成されている。この電圧制御部２１には補正値記憶手段２１１が設けられており、補正値算出機能によって算出された補正値を記憶しておくことができるようになっている。
【００４３】
電圧制御部２１における電圧決定機能は、記録ヘッド１へ印加する駆動信号の最大電圧レベルを決定し、その決定した最大電圧レベルを電圧増幅部２２に出力する制御を行う。また、補正値算出機能は、電圧読み取り部２５によって読み取られた電圧値と、上記制御機能によって決定されて電圧増幅部２２に出力された電圧値とを比較し、その差分から記録ヘッド１に対して所望の電圧が印加されるための補正比率を求め、この値を補正値として補正値記憶手段２１１に記憶する制御を行う。更に、電圧調整機能は、算出された補正比率を前記電圧決定機能によって決定される電圧に乗算して、新たな補正電圧を設定する制御を行う。
【００４４】
電圧増幅部２２は、記録ヘッド１に印加するための駆動電圧を所定の増幅率にて増幅し、電圧制御部２１において決定された記録ヘッド１において必要な最大電圧レベルまで昇圧させるＤ／Ａ変換器とＯＰアンプ等の増幅器によって構成されている。ここで昇圧された駆動電圧は波形増幅部２４に出力される。
【００４５】
波形生成部２３は、記録ヘッド１に印加する波形の形状を生成し、波形増幅部２４に出力する。この波形生成部２３では複数種類の形状の波形を生成することが可能であり、ここでは、例えば、図４（ａ）に示すような矩形波からなる波形形状のインク滴を吐出するために使用する吐出用波形２３１（第１の駆動波形）と、図４（ｂ）に示すような直流波形からなる波形形状の電圧補正を行う際に使用する調整用波形２３２（第２の駆動波形）との少なくとも２種類の形状の波形を生成するようになっている。
【００４６】
特に、本発明では、この調整用波形２３２が図４（ｂ）に示すような直流波形となっていると、ある一定レベルの電圧を常に保つようにすることができるため、後段の波形増幅部２４での増幅及び電圧読み取り部２５での読み取りのための構成が簡単となるために好ましい。
【００４７】
また、波形生成部２３では、ここで生成される吐出用波形２３１と調整用波形２３２とのうち、実際に波形増幅部２４に出力する波形をいずれかに切り替える切替手段を備えており、吐出用波形２３１と調整用波形２３２とのうちで選択されたいずれかの波形を波形増幅部２４に出力するようになっている。この切替手段は、波形生成部２３から出力されて波形増幅部２４に入力される駆動波形が、吐出用波形２３１又は調整用波形２３２のいずれかに切り替えられればよく、必ずしも波形生成部２３に設けられる構成に限定されない。
【００４８】
波形増幅部２４は、電圧増幅部２２において昇圧された駆動電圧と波形生成部２３において選択された駆動波形とを入力し、その入力した駆動波形を電圧増幅部２２において昇圧された所望の電圧まで増幅させ、記録ヘッド１に印加するための駆動信号を生成する。ここで生成された所定の駆動波形及び駆動電圧からなる駆動信号が記録ヘッド１に出力される。
【００４９】
電圧読み取り部２５は、波形増幅部２４から出力された直後の、記録ヘッド１へ印加される前の駆動信号から電圧を読み取り、その読み取った結果の電圧値を電圧制御部２１へ出力するＡＤ変換器によって構成されている。
【００５０】
次に、かかる電圧制御装置２による電圧制御方法について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５１】
電圧調整が要求されると、まず、波形生成部２３は、出力する波形を調整用波形２３２に切り替え、波形増幅部２４に出力する（Ｓ１）。
【００５２】
一方、電圧制御部２１では、出力する所定の電圧が決定され、その決定された所定の電圧が出力される（Ｓ２）。この際、実際に記録ヘッド１からインク滴を吐出するために必要な吐出電圧に近い値が出力されることが好ましい。この電圧制御部２１によって決定された所定の電圧が、電圧増幅部２２において昇圧され、更に波形増幅部２４において波形生成部２３から出力された調整用波形２３２と組み合わせされて記録ヘッド１に出力される。
【００５３】
次いで、この波形増幅部２４から出力された直後の信号の電圧が電圧読み取り部２５によって読み取られてＡＤ変換され、その電圧値が電圧制御部２１に入力される（Ｓ３）。
【００５４】
ここで、電圧制御部２１は、上記ステップＳ２において出力した際の電圧値（出力電圧）と、電圧読み取り部２５から入力された電圧値（入力電圧）とを比較する（Ｓ４）。
【００５５】
その比較の結果、出力電圧≠入力電圧である場合、電圧制御部２１は、上記ステップＳ２において決定された通りの所定の電圧が得られていないと判断し、出力電圧と入力電圧との差分に基づいて、出力電圧＝入力電圧となるような補正比率を算出し（Ｓ５）、この値を補正値として補正値記憶手段２１１に記憶する（Ｓ６）。
【００５６】
一方、上記ステップＳ４において、出力電圧＝入力電圧である場合、電圧制御部２１は、上記ステップＳ２において決定された通りの所定の電圧が得られており、特に電圧補正を行う必要はないと判断し、電圧調整は終了する。
【００５７】
その後は、外部より設定される電圧値に、この補正値記憶手段２１１に記憶された補正値を乗算した値の電圧を設定し、波形生成部２３では吐出用波形２３１を選択して出力することで、記録ヘッド１に対して所望の正確な電圧による駆動信号が印加される（Ｓ７）。
【００５８】
このように、本発明に係る電圧制御装置及び電圧制御方法によれば、波形生成部２３において第２の駆動波形である調整用波形２３２に切り替えて出力し、この調整用波形２３２の電圧値を波形増幅部２４によって増幅されて出力された直後に読み取るようにしているので、記録ヘッド１に印加される直前の状態の波形増幅部２４での増幅分も含めた電圧を簡単な構成で測定でき、これに基づいて電圧補正を行うことができることにより、記録ヘッド１に印加する駆動電圧を正確に制御することができるようになる。
【００５９】
以上の第１の実施形態では、１つの記録ヘッド１の電圧制御を行うものとしたが、記録ヘッドは複数あってもよい。この場合、電圧読み取り部２５は、複数の記録ヘッドのそれぞれに対応させて複数設けるようにしてもよいが、複数の記録ヘッドに対して共通の１つの電圧読み取り部を設け、複数の記録ヘッドに対する各電圧のうち、電圧補正対象となる電圧を選択する選択手段を設けることが好ましい。
【００６０】
図６は、本発明の第２の実施形態に係り、複数の記録ヘッドに対して共通の１つの電圧読み取り部を設けた好ましい電圧制御装置の一例を示すブロック図である。図１と同一符号は同一構成であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６１】
この電圧制御装置２０は、２つの記録ヘッド１Ａ、１Ｂのそれぞれに対して駆動電圧を出力するようになっており、各記録ヘッド１Ａ、１Ｂに対応するように電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂと波形増幅部２４Ａ、２４Ｂとが設けられている。また、波形生成部２３から出力された駆動波形は、波形増幅部２４Ａ、２４Ｂのそれぞれに入力されるようになっている。
【００６２】
この電圧制御装置２０において、各波形増幅部２４Ａ、２４Ｂから出力された直後の駆動電圧は、最大値選択手段２６を介して１つの電圧読み取り部２５に入力されるようになっている。
【００６３】
最大値選択手段２６は、各記録ヘッド１Ａ、１Ｂにそれぞれ出力される駆動電圧のうちの最大値を選択し、その選択した最大値の電圧のみを電圧読み取り部２５に出力する。
【００６４】
これに対応して、電圧制御部２１では、各記録ヘッド１Ａ、１Ｂに対して独立に電圧を設定可能となっている。従って、記録ヘッド１Ａ、１Ｂで異なる電圧を設定することができ、記録ヘッド１Ａ、１Ｂ間で電圧の高低をつけることができるようになっている。
【００６５】
この構成により、電圧制御部２１において複数の記録ヘッド１Ａ、１Ｂに対して電圧補正を行う場合、電圧補正を行う対象となる記録ヘッド１Ａ又は１Ｂに対しては、他の記録ヘッド１Ｂ又は１Ａよりも高い電圧を設定すれば、最大値選択手段２６によって、そのうちの最大電圧の電圧値のみを電圧読み取り部２５によって読み取ることができるので、電圧補正を行う記録ヘッドを特定することが可能となり、しかも、電圧値を読み取る際、他の記録ヘッドの駆動電圧の影響を受けなくなるため、記録ヘッド１Ａ、１Ｂにも損傷を与えるおそれがない。
【００６６】
このような最大値選択手段２６は、各波形増幅部２４Ａ、２４Ｂによって増幅された後の電圧を読み取る信号線がワイヤードＯＲ接続され、各記録ヘッド１Ａ、１Ｂに対応した複数の入力信号線に対して１本の出力信号線を有する構成であることが好ましい。このような構成によれば、電圧読み取り部２５への出力信号線の数が波形増幅部２４Ａ、２４Ｂから各記録ヘッド１Ａ、１Ｂに出力する出力信号線の数よりも少なくなるので、回路規模の縮小、すなわち、基板の縮小とコストダウンが可能となる。しかも、各記録ヘッド１Ａ、１Ｂに対して印加される電圧を１つの共通の電圧読み取り部２５によって読み取ることになるため、読み取り精度のばらつきがなくなり、精度良く電圧補正を行うことが可能となる。
【００６７】
最大値選択手段２６は、ダイオードアレイによって構成すると、回路規模がより小さくなり、よりコストダウンを図ることができるために好ましい。
【００６８】
図７は、最大値選択手段２６をワイヤードＯＲ接続されたダイオードアレイによって構成した場合を示している。これによれば、最大値選択手段２６を構成する一方のダイオードアレイ２６Ａのアノードが波形増幅部２４Ａからの出力信号線と接続され、他方のダイオードアレイ２６Ｂのアノードが波形増幅部２４Ｂからの出力信号線と接続されている。各ダイオードアレイ２６Ａ、２６Ｂのカソードは、１本の出力信号線にまとめられて電圧読み取り部２５に接続される。
【００６９】
このような最大値選択手段２６は、一方のダイオードアレイ２６Ａ又は２６Ｂに流れる電圧が他方のダイオードアレイ２６Ｂ又は２６Ａに流れ込まないので、電圧の逆流防止となって、電圧補正の対象でない記録ヘッドの保護機能も有している。
【００７０】
最大値選択手段２６にそれぞれ入力される各記録ヘッド１Ａ、１Ｂに対する駆動信号は、電圧値が高低に異なっていればよいが、この図７に示すような最大値選択手段２６を有する電圧制御装置２０では、電圧制御部２１において電圧補正対象ではない記録ヘッドに対する電圧を０Ｖに設定しておくと、電圧補正対象の記録ヘッドの特定が最も容易になるために好ましい。
【００７１】
次に、かかる電圧制御装置２０による電圧制御方法について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。
【００７２】
電圧調整が要求されると、まず、波形生成部２３は、出力する波形を調整用波形２３２に切り替え、波形増幅部２４Ａ、２４Ｂに出力する（Ｓ１１）。
【００７３】
一方、電圧制御部２１では、電圧を出力して電圧補正を行う対象となる記録ヘッドを選択する（Ｓ１２）。ここでは、最初に記録ヘッド１Ａを電圧補正対象とするものとして説明する。
【００７４】
次いで、電圧制御部２１では、記録ヘッド１Ａに出力する所定の電圧（≠０Ｖ）が決定され、その決定された所定の電圧が出力される（Ｓ１３）。この際、実際に記録ヘッド１からインク滴を吐出するために必要な吐出電圧に近い値が出力されることが好ましい。また、電圧補正対象ではない他方の記録ヘッド１Ｂに対しては、０Ｖの電圧を設定しておく。
【００７５】
この電圧制御部２１によって決定された電圧が、電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂにおいて昇圧され、更に波形増幅部２４Ａ、２４Ｂにおいて波形生成部２３から出力された調整用波形２３２と組み合わせされて記録ヘッド１Ａ、１Ｂにそれぞれ出力される。このとき、記録ヘッド１Ｂには電圧制御部２１において０Ｖの電圧が設定されているため、波形増幅部２４Ｂから出力される駆動信号の電圧は０Ｖとなる。
【００７６】
次いで、波形増幅部２４Ａ、２４Ｂから出力された直後の信号の各電圧が最大値選択手段２６に入力される。ここで、波形増幅部２４Ａからは所定の電圧（≠０Ｖ）の信号が入力され、波形増幅部２４Ｂからは０Ｖの電圧の信号が入力される。最大値選択手段２６からは、このうちの最大電圧のみが電圧読み取り部２５へ出力され、その電圧値が電圧読み取り部２５によって読み取られてＡＤ変換され、電圧制御部２１に入力される（Ｓ１４）。
【００７７】
ここで、電圧制御部２１は、上記ステップＳ１３において出力した際の電圧補正の対象となる記録ヘッド１Ａに対する電圧値（出力電圧）と、電圧読み取り部２５から入力された電圧値（入力電圧）とを比較する（Ｓ１５）。
【００７８】
その比較の結果、出力電圧≠入力電圧である場合、電圧制御部２１は、電圧補正対象となる記録ヘッド１Ａに対して、上記ステップＳ１３において決定された通りの所定の電圧が得られていないと判断し、出力電圧と入力電圧との差分に基づいて、出力電圧＝入力電圧となるような補正比率を算出し（Ｓ１６）、この値を記録ヘッド１Ａに対する補正値として補正値記憶手段２１１に記憶する（Ｓ１７）。
【００７９】
一方、上記ステップＳ１５において、出力電圧＝入力電圧である場合、電圧制御部２１は、電圧補正対象となる記録ヘッド１Ａに対して、上記ステップＳ１３において決定された通りの所定の電圧が得られており、特に電圧補正を行う必要はないと判断し、記録ヘッド１Ａに対する電圧調整は終了する。
【００８０】
その後は、記録ヘッド１Ａに対しては、外部より設定される電圧値に、この補正値記憶手段２１１に記憶された補正値を乗算した値の電圧を設定し、波形生成部２３では吐出用波形２３１を選択して出力することで、記録ヘッド１Ａに対して所望の正確な電圧による駆動信号が印加される（Ｓ１８）。
【００８１】
なお、他方の記録ヘッド１Ｂに対しても、電圧補正を行う必要がある場合には、上記ステップＳ１２において記録ヘッド１Ａに代えて記録ヘッド１Ｂを選択すればよい。
【００８２】
この第２の実施形態では２つの記録ヘッド１Ａ、１Ｂの電圧制御を行うものとしたが、記録ヘッドの数は３つ以上であってもよいことはもちろんである。
【００８３】
なお、第１の実施形態及び第２の実施形態では、いずれも電圧制御を記録ヘッド単位に行うようにしたが、電圧制御は記録ヘッドのノズル単位に行うこともできる。
【００８４】
ノズルが複数ある場合には、図６に示す電圧制御装置２０を用いて、ノズル毎に電圧増幅部２２Ａ、２２Ｂ…、波形増幅部２４Ａ、２４Ｂ…を設けるようにすればよい。この場合も、図６と同様に、最大値選択手段２６を設けることにより、１つの電圧読み取り部２５で各ノズルに対する電圧値を共通に読み取るようにすることが好ましい。
【００８５】
本発明に係る液体噴射ヘッドの電圧制御装置及び液体噴射装置は、以上説明した画像記録装置に適用されるものに限らず、液状の電極材を基板上に吐出して電極を形成する電極形成装置、生体試料を吐出してバイオチップを製造するバイオチップ製造装置、所定量の試料を容器に吐出するマイクロピペット、接着剤を液滴状にして被接着材の所望の領域に塗布する塗布装置等、電圧を変化させることによって駆動して液体を液滴状にして吐出する液体噴射ヘッドを用いた様々な分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る液体噴射装置の第１の実施形態を示すブロック図
【図２】せん断モードタイプの記録ヘッドの概略構成を一部断面で示す斜視図
【図３】図２に示す記録ヘッドの作動を示す図
【図４】（ａ）は吐出用波形の例、（ｂ）は調整用波形の例を示す図
【図５】第１の実施形態の電圧制御方法の一例を示すフローチャート
【図６】本発明に係る液体噴射装置の第２の実施形態を示すブロック図
【図７】最大値選択手段の構成例を示す図
【図８】第２の実施形態電圧制御方法の一例を示すフローチャート
【図９】従来の電圧制御装置の説明するブロック図
【符号の説明】
【００８７】
１、１Ａ、１Ｂ：記録ヘッド
２、２０：電圧制御装置
２１：電圧制御部
２１１：補正値記憶手段
２２、２２Ａ、２２Ｂ：電圧増幅部
２３：波形生成部
２３１：吐出用波形
２３２：調整用波形
２４、２４Ａ、２４Ｂ：波形増幅部
２５：電圧読み取り部
２６：最大値選択手段
２６Ａ、２６Ｂ：ダイオードアレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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