(57)【要約】【課題】液体噴射ヘッド用駆動パルスの駆動電圧を高精度に設定することが可能な適正駆動電圧決定装置、及び、適正駆動電圧決定方法を提供する。【解決手段】規定量のインク滴が吐出されるような適正駆動電圧が予め定められた基準ヘッドに対し、この適正駆動電圧で駆動したときに規定量のインク滴が吐出されたときのインクパック３０のインク残量を基準残量とし、パック用重量センサ３１によって検出されたインク残量の基準残量に対する偏差を求め、当該偏差に、インク残量の変化に対する駆動電圧の変動傾向を示す係数を乗じて補正値を算出し、インク用重量センサ２９によって計測された吐出量に基づいて暫定的に決定した駆動電圧に補正値を加算して補正することにより適正駆動電圧を決定する。【選択図】図２
2007210234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体噴射ヘッドの圧力室に供給するための液体を貯留した液体貯留部材と、
液体噴射ヘッドの圧力発生手段に計測用駆動パルスを印加して当該圧力発生手段を駆動させることで圧力室内に圧力変動を生じさせ、当該圧力室内の液体を液滴としてノズル開口から吐出させるヘッド駆動手段と、
液体噴射ヘッドから吐出された液滴の吐出量を計測する吐出量計測手段と、
吐出量計測手段によって計測された吐出量に基づき、液体噴射ヘッド用駆動パルスの駆動電圧を決定する駆動電圧決定手段と、
を備える適正駆動電圧決定装置であって、
前記液体貯留部材の液体残量を検出する液体残量検出手段を設け、
前記駆動電圧決定手段は、
規定量の液滴が吐出されるような適正駆動電圧が予め定められた基準ヘッドに対して当該適正駆動電圧で駆動したときに前記規定量の液滴が吐出されたときの前記液体貯留部材の液体残量を基準残量とし、
前記液体残量検出手段によって検出された液体残量の基準残量に対する偏差を求め、
当該偏差に、液体残量の変化に対する駆動電圧の変動傾向を示す係数を乗じて補正値を算出し、
前記吐出量計測手段によって計測された吐出量に基づいて暫定的に決定した駆動電圧に前記補正値を加算して補正することにより適正駆動電圧を決定することを特徴とする適正駆動電圧決定装置。
【請求項２】
液体噴射ヘッドの圧力室に供給するための液体を貯留した液体貯留部材と、
液体噴射ヘッドの圧力発生手段に計測用駆動パルスを印加して当該圧力発生手段を駆動させることで圧力室内に圧力変動を生じさせ、当該圧力室内の液体を液滴としてノズル開口から吐出させるヘッド駆動手段と、
液体噴射ヘッドから吐出された液滴の量を計測する吐出量計測手段と、
吐出量計測手段によって計測された吐出量に基づき、液体噴射ヘッド用駆動パルスの駆動電圧を決定する駆動電圧決定手段と、
を備える適正駆動電圧決定装置であって、
前記液体貯留部材の液体残量を検出する液体残量検出手段を設け、
前記駆動電圧決定手段は、
液体貯留部材の満量時の液体残量から最終的に使用できない無効残量を減じて得られる有効液量の１／２の量を基準残量とし、
前記液体残量検出手段によって検出された液体残量の基準残量に対する偏差を求め、
当該偏差に、液体残量の変化に対する駆動電圧の変動傾向を示す係数を乗じて補正値を算出し、
前記吐出量計測手段によって計測された吐出量に基づいて暫定的に決定した駆動電圧に前記補正値を加算して補正することにより適正駆動電圧を決定することを特徴とする適正駆動電圧決定装置。
【請求項３】
前記液体残量検出手段は、重量センサであり、液体貯留部材本体の重量を除いた液体重量を液体残量として検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の適正駆動電圧決定装置。
【請求項４】
液体貯留部材に貯留された液体を液体噴射ヘッドの圧力室に供給し、当該液体噴射ヘッドの圧力発生手段に計測用駆動パルスを印加して当該圧力発生手段を駆動させることで圧力室内に圧力変動を生じさせ、当該圧力室内の液体を液滴としてノズル開口から吐出させ、吐出された液滴の量を計測し、計測された吐出量に基づき、液体噴射ヘッド用駆動パルスの駆動電圧を決定する適正駆動電圧決定方法であって、
前記液体貯留部材の液体残量を液体残量検出手段によって検出し、
規定量の液滴が吐出されるような適正駆動電圧が予め定められた基準ヘッドに対して当該適正駆動電圧で駆動したときに前記規定量の液滴が吐出されたときの前記液体貯留部材の液体残量を基準残量とし、
前記液体残量検出手段によって検出された液体残量の基準残量に対する偏差を求め、
当該偏差に、液体残量の変化に対する駆動電圧の変動傾向を示す係数を乗じて補正値を算出し、
前記吐出量計測手段によって計測された吐出量に基づいて暫定的に決定された駆動電圧に前記補正値を加算して補正することにより適正駆動電圧を決定することを特徴とする適正駆動電圧決定方法。
【請求項５】
液体貯留部材に貯留された液体を液体噴射ヘッドの圧力室に供給し、当該液体噴射ヘッドの圧力発生手段に計測用駆動パルスを印加して当該圧力発生手段を駆動させることで圧力室内に圧力変動を生じさせ、当該圧力室内の液体を液滴としてノズル開口から吐出させ、吐出された液滴の量を計測し、計測された吐出量に基づき、液体噴射ヘッド用駆動パルスの駆動電圧を決定する適正駆動電圧決定方法であって、
前記液体貯留部材の液体残量を液体残量検出手段によって検出し、
液体貯留部材の満量時の液体残量から最終的に使用できない無効残量を減じて得られる有効液量の１／２の量を基準残量とし、
前記液体残量検出手段によって検出された液体残量の基準残量に対する偏差を求め、
当該偏差に、液体残量の変化に対する駆動電圧の変動傾向を示す係数を乗じて補正値を算出し、
前記吐出量計測手段によって計測された吐出量に基づいて暫定的に決定された駆動電圧に前記補正値を加算して補正することにより適正駆動電圧を決定することを特徴とする適正駆動電圧決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドを駆動するための駆動パルスの適正電圧を設定する適正駆動電圧決定装置、及び、適正駆動電圧決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドは液体を液滴の状態で吐出可能なものであり、代表的なものとして、インクジェット式プリンタ等の画像記録装置に用いられ、液体状のインクを吐出する記録ヘッドがある。この他にも、液晶ディスプレー等のカラーフィルタを製造するディスプレー製造装置に用いられ、Ｒ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の液体状色材を吐出する色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレーやＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極を形成する電極形成装置に用いられ、液体状の電極材料を吐出する電極材噴射ヘッド、及び、バイオチップ（生物化学素子）を製造するバイオチップ製造装置に用いられ、液体状の生体有機物を吐出する有機物噴射ヘッド等がある。
【０００３】
この液体噴射ヘッドの一種に、圧力室とノズル開口とを連通し、圧力室内の液体に生じた圧力変動を利用してノズル開口からインク滴を吐出させるように構成したものがある。この液体噴射ヘッドでは、各圧力室に対応させて圧電振動子等の圧力発生手段を設け、この圧力発生手段に駆動パルスを供給することで圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる。そして、この圧力変動を制御することでインク滴を吐出させることができる。この駆動パルスは、使用する圧力発生手段の種類によって様々な形状に設定されるが、どのような形状であっても駆動電圧（最低電位から最大電位までの電位差を意味する。以下同様。）を精度良く定めることが肝要である。これは、駆動電圧の大きさによって吐出される液滴の量が変わってしまうからである。また、駆動電圧の最適値はその液体噴射ヘッド毎に異なるので、一律に同じ値を設定することはできない。これは、部品の寸法精度や取付時の位置精度等に起因して駆動電圧の最適値が変動するからである。従って、駆動電圧の最適値は各噴射ヘッド毎に決定する必要がある。
【０００４】
駆動電圧を決定するには、例えば、駆動電圧が互いに異なる少なくとも２種類の計測用駆動パルスをそれぞれ別個に圧力発生手段に供給し、各計測用駆動パルスに対応する液滴の量を取得する。そして、駆動電圧を一方の軸に液滴の量を他方の軸にそれぞれ設定すると共に測定結果をプロットして検量線を作成し、この検量線から設計値の液滴量に対応する駆動電圧を取得する（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０１１３６９号公報（図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記の液体噴射ヘッドでは、液体貯留パック等の液体貯留部材に貯留されている液体を、水頭差を利用して圧力室に導入するように構成されたものがある。具体的には、液体噴射ヘッドのノズル形成面と液体貯留部材の重力方向の相対的な位置関係を、ノズル開口に露出したインク表面（メニスカス）がノズル形成面よりも僅かに圧力室側に位置する状態となるように設定し、圧力発生手段の駆動による圧力変化を利用して圧力室へのインクの供給とノズル開口から液滴の吐出を行う。
【０００７】
しかしながら、液体が消費されるのに伴って液体貯留部材内の液面が満量時よりも低下していくと、即ち、ノズル形成面に対する水頭値が負の方向に大きくなると、液体噴射ヘッドへの液体の供給量が不足し、これにより、液体噴射ヘッドから吐出される液滴の量が変動する。上記の駆動電圧の設定時には、実際に吐出される液滴の量に基づいて電圧が定められるので、水頭値の変化によって吐出される液滴の量が変動してしまうと、適正な駆動電圧が得られなくなる虞がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体噴射ヘッド用駆動パルスの駆動電圧を高精度に設定することが可能な適正駆動電圧決定装置、及び、適正駆動電圧決定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の適正駆動電圧決定装置は、液体噴射ヘッドの圧力室に供給するための液体を貯留した液体貯留部材と、
液体噴射ヘッドの圧力発生手段に計測用駆動パルスを印加して当該圧力発生手段を駆動させることで圧力室内に圧力変動を生じさせ、当該圧力室内の液体を液滴としてノズル開口から吐出させるヘッド駆動手段と、
液体噴射ヘッドから吐出された液滴の吐出量を計測する吐出量計測手段と、
吐出量計測手段によって計測された吐出量に基づき、液体噴射ヘッド用駆動パルスの駆動電圧を決定する駆動電圧決定手段と、
を備える適正駆動電圧決定装置であって、
前記液体貯留部材の液体残量を検出する液体残量検出手段を設け、
前記駆動電圧決定手段は、
規定量の液滴が吐出されるような適正駆動電圧が予め定められた基準ヘッドに対して当該適正駆動電圧で駆動したときに前記規定量の液滴が吐出されたときの前記液体貯留部材の液体残量を基準残量とし、
前記液体残量検出手段によって検出された液体残量の基準残量に対する偏差を求め、
当該偏差に、液体残量の変化に対する駆動電圧の変動傾向を示す係数を乗じて補正値を算出し、
前記吐出量計測手段によって計測された吐出量に基づいて暫定的に決定した駆動電圧に前記補正値を加算して補正することにより適正駆動電圧を決定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の適正駆動電圧決定装置は、液体噴射ヘッドの圧力室に供給するための液体を貯留した液体貯留部材と、
液体噴射ヘッドの圧力発生手段に計測用駆動パルスを印加して当該圧力発生手段を駆動させることで圧力室内に圧力変動を生じさせ、当該圧力室内の液体を液滴としてノズル開口から吐出させるヘッド駆動手段と、
液体噴射ヘッドから吐出された液滴の量を計測する吐出量計測手段と、
吐出量計測手段によって計測された吐出量に基づき、液体噴射ヘッド用駆動パルスの駆動電圧を決定する駆動電圧決定手段と、
を備える適正駆動電圧決定装置であって、
前記液体貯留部材の液体残量を検出する液体残量検出手段を設け、
前記駆動電圧決定手段は、
液体貯留部材の満量時の液体残量から最終的に使用できない無効残量を減じて得られる有効液量の１／２の量を基準残量とし、
前記液体残量検出手段によって検出された液体残量の基準残量に対する偏差を求め、
当該偏差に、液体残量の変化に対する駆動電圧の変動傾向を示す係数を乗じて補正値を算出し、
前記吐出量計測手段によって計測された吐出量に基づいて暫定的に決定した駆動電圧に前記補正値を加算して補正することにより適正駆動電圧を決定することを特徴とする。
【００１１】
上記各構成によれば、液体残量検出手段によって検出した液体残量の基準残量に対する偏差を求め、当該偏差に、液体残量の変化に対する駆動電圧の変動傾向を示す係数を乗じて補正値を算出し、吐出量計測手段によって計測された吐出量に基づいて暫定的に決定した駆動電圧に補正値を加算して補正することにより適正駆動電圧を決定するので、液体貯留部材内の液体の残量に応じて駆動電圧が適正値からずれることを抑制することができ、これにより、高精度に駆動パルスの駆動電圧を設定することが可能となる。
【００１２】
上記構成において、前記液体残量検出手段が、重量センサであり、液体貯留部材本体の重量を除いた液体重量を液体残量として検出することが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、液体残量を重量センサを用いて検出するので、例えば、液滴の吐出回数に設計値（設計上の液量）を乗じて得られる計算上の液体消費量に基づいて液体残量を求める場合と比較して、より誤差の少ない液体残量を検出することができる。これにより、適正駆動電圧の精度をさらに高めることができる。
【００１４】
また、本発明の適正駆動電圧決定方法は、液体貯留部材に貯留された液体を液体噴射ヘッドの圧力室に供給し、当該液体噴射ヘッドの圧力発生手段に計測用駆動パルスを印加して当該圧力発生手段を駆動させることで圧力室内に圧力変動を生じさせ、当該圧力室内の液体を液滴としてノズル開口から吐出させ、吐出された液滴の量を計測し、計測された吐出量に基づき、液体噴射ヘッド用駆動パルスの駆動電圧を決定する適正駆動電圧決定方法であって、
前記液体貯留部材の液体残量を液体残量検出手段によって検出し、
規定量の液滴が吐出されるような適正駆動電圧が予め定められた基準ヘッドに対して当該適正駆動電圧で駆動したときに前記規定量の液滴が吐出されたときの前記液体貯留部材の液体残量を基準残量とし、
前記液体残量検出手段によって検出された液体残量の基準残量に対する偏差を求め、
当該偏差に、液体残量の変化に対する駆動電圧の変動傾向を示す係数を乗じて補正値を算出し、
前記吐出量計測手段によって計測された吐出量に基づいて暫定的に決定された駆動電圧に前記補正値を加算して補正することにより適正駆動電圧を決定することを特徴とする。
【００１５】
本発明の適正駆動電圧決定方法は、液体貯留部材に貯留された液体を液体噴射ヘッドの圧力室に供給し、当該液体噴射ヘッドの圧力発生手段に計測用駆動パルスを印加して当該圧力発生手段を駆動させることで圧力室内に圧力変動を生じさせ、当該圧力室内の液体を液滴としてノズル開口から吐出させ、吐出された液滴の量を計測し、計測された吐出量に基づき、液体噴射ヘッド用駆動パルスの駆動電圧を決定する適正駆動電圧決定方法であって、
前記液体貯留部材の液体残量を液体残量検出手段によって検出し、
液体貯留部材の満量時の液体残量から最終的に使用できない無効残量を減じて得られる有効液量の１／２の量を基準残量とし、
前記液体残量検出手段によって検出された液体残量の基準残量に対する偏差を求め、
当該偏差に、液体残量の変化に対する駆動電圧の変動傾向を示す係数を乗じて補正値を算出し、
前記吐出量計測手段によって計測された吐出量に基づいて暫定的に決定された駆動電圧に前記補正値を加算して補正することにより適正駆動電圧を決定することを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、液体残量検出手段によって検出した液体残量の基準残量に対する偏差を求め、当該偏差に、液体残量の変化に対する駆動電圧の変動傾向を示す係数を乗じて補正値を算出し、吐出量計測手段によって計測された吐出量に基づいて暫定的に決定した駆動電圧に補正値を加算して補正することにより適正駆動電圧を決定するので、液体貯留部材内の液体の残量に応じて駆動電圧が適正値からずれることを抑制することができ、これにより、高精度に駆動パルスの駆動電圧を設定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下の説明では、インクジェット式プリンタ等の画像記録装置に用いられるインクジェット式記録へッド（本発明の液体噴射ヘッドの一種、以下記録ヘッドという。）を例示する。
【００１８】
まず、図１に基づいて記録ヘッド１の構成について説明する。例示した記録ヘッド１は、複数の圧電振動子２、固定板３、及び、フレキシブルケーブル４等をユニット化した振動子ユニット５と、この振動子ユニット５を収納可能なケース６と、ケース６の底面に接合される流路ユニット７とを備えている。
【００１９】
ケース６は、収納空部８を形成した合成樹脂製のブロック状部材である。収納空部８は、振動子ユニット５を収納するための空部であり、固定板３を収納空部８の壁面に接着することで振動子ユニット５が収容空部８内に収納固定されている。この収納状態において、圧電振動子２の先端面は収納空部８の先端側開口に臨み、後述するように、流路ユニット７の島部９に接合されている。また、このケース６には、上面側から流路ユニット７のリザーバ１０までの間を連通するインク供給路１１を、ケース６の高さ方向を貫通させて設けている。そして、このインク供給路１１は、上面側でインク供給針１２（図２参照）と液密状態で連通している。
【００２０】
圧電振動子２は、本発明の圧力発生手段の一種であり、本実施形態においては数１０μｍ〜１００μｍ程度の極めて細い幅に切り分けられた櫛歯状に形成されている。そして、各圧電振動子２は、自由端部を固定板３の縁よりも外側に突出させた片持ち梁の状態で取り付けられている。この圧電振動子２は、圧電体と内部電極とを交互に積層して構成された積層型の圧電振動子であって、電界方向に直交する縦方向に伸縮可能な、言い換えれば、素子の長手方向に振動可能なタイプの圧電振動子である。従って、圧電振動子２は、充電により自由端部が振動子長手方向に収縮し、放電により自由端部が素子長手方向に収縮する。また、フレキシブルケーブル４は、振動子基端部において各圧電振動子２と電気的に接続されている。
【００２１】
流路ユニット７は、ノズルプレート（ノズル形成基板）１５を流路形成基板１６の一方の表面に配置し、振動板１７をノズルプレート１５とは反対側となる他方の表面に配置して接着等によって一体化することで構成されている。ノズルプレート１５は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル開口１８を列状に開設したステンレス鋼製の薄いプレートである。本実施形態では、１８０ｄｐｉのピッチで１８０個のノズル開口１８を開設し、これらのノズル開口１８によってノズル列を構成している。流路形成基板１６は、ノズルプレート１５の各ノズル開口１８に対応させて圧力室１９となる空部を隔壁で区画した状態で複数形成された板状の部材である。また、本実施形態における流路形成基板１６には、圧力室１９となる空部の他、インク供給口２０およびリザーバ１０となる空部が形成されている。この流路形成基板１６は、例えばシリコンウェハをエッチング加工したり、ニッケル等の金属板を塑性加工することで作製される。圧力室１９は、ノズル開口１８の列設方向（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室に構成されている。そして、リザーバ１０から遠い側の圧力室１９の長手方向一端には板厚方向を貫通させてノズル連通口２１を設け、圧力室１９とノズル開口１８との間を連通する。また、インク供給口２０は圧力室１９の長手方向他端とリザーバ１０との間に形成された溝状部であり、その流路幅は圧力室１９よりも十分に狭く設けられる。
【００２２】
振動板１７は、ステンレス等の支持板２２上にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂フィルムからなる弾性体膜２３をラミネート加工した二重構造であり、圧力室１９の一方の開口面を封止するダイヤフラム部とリザーバ１０の一方の開口面を封止するコンプライアンス部とを備えている。そして、ダイヤフラム部は、圧力室１９に対応した部分の支持板２２を環状にエッチング加工することで作製され、環内に島部９を形成している。また、コンプライアンス部は、リザーバ１０に対応する部分の支持板２２をエッチング加工で除去して弾性体膜２３だけにすることで作製されている。
【００２３】
上記構成の記録ヘッド１では、圧電振動子２を振動子長手方向に伸長させることで、島部９がノズルプレート１５側に押圧される。この押圧によって、ダイヤフラム部を構成する弾性体膜２３が変形し、圧力室１９が収縮する。また、圧電振動子２を振動子長手方向に収縮させると、弾性体膜２３の弾性により圧力室１９が膨張する。そして、この圧力室１９の膨張や収縮によって内部のインク圧力が変動するので、膨張や収縮を制御することにより、ノズル開口１８からインク滴（本発明の液滴の一種）を吐出させることができる。このインク滴の量は、圧電振動子２へ供給する駆動パルスの種類によって変えることができる。
【００２４】
ところで、上記の記録ヘッド１は、μｍ単位の極めて微細な構造であるので、振動子ユニット５や流路ユニット７等の各部品をいかに精度良く取り付けたとしても多少のばらつきが生じてしまう。このため、同じ形状の駆動信号（駆動パルス）を圧電振動子２に供給したとしても、ノズル開口１８から吐出されるインク滴の量に多少のばらつきが生じてしまう。このような吐出量のばらつきを防止するため、駆動パルス毎に個別に駆動電圧を設定する。この駆動電圧の設定は実際にインク滴を吐出させることにより行う。例えば、仮の駆動電圧を設定し、この仮駆動電圧でインク滴を規定回数（数万回〜数十万回）だけ吐出させる。この吐出された総インク滴の量（吐出量）と目標となる吐出量（規定量）との差から実際に使用する駆動電圧の値を決定する。
【００２５】
しかし、このような方法を採っても、プリンタに記録ヘッドを搭載して実際に使用した場合に、インク滴の量が設計値からずれてしまうことがあった。例えば、駆動電圧の設定工程の際、測定用のインクを貯留したインクパック（液体貯留部材の一種）の残量に応じて、記録ヘッドのノズル形成面に対するインクパックの液面の水頭値が変化することにより、圧力室へのインクの供給圧力が変動し、これにより、記録ヘッドから吐出されるインク滴の量が増減する。そして、従来では、このようなインクパックの残量に応じた吐出量の差を考慮せず、計測された吐出量のみに基づいて駆動パルスの駆動電圧を設定していたので、製品として組上がった状態のプリンタにおいて、当該駆動パルスを用いて記録ヘッドからインク滴を吐出させても、吐出されるインク滴の量が設計値に対してばらつくことがあった。そこで、本実施形態ではこの点に着目し、駆動電圧を設定する際に、インクパックの残量に応じて駆動電圧を補正するようにした。以下、駆動電圧を決定する適正駆動電圧決定工程について説明する。
【００２６】
まず、図２に基づき、適正駆動電圧決定工程で使用する適正駆動電圧決定装置について説明する。
図２に例示するように、本実施形態における適正駆動電圧決定装置２７は、制御装置２８とインク用重量センサ２９とインクパック３０とパック用重量センサ３１とから概略構成されている。そして、制御装置２８は、記録ヘッド１、インク用重量センサ２９、及びパック用重量センサ３１との信号の入出力を行うインタフェース部（Ｉ／Ｆ）３３と、駆動信号を発生可能な駆動信号発生回路３４と、駆動信号の適正電圧を決定するための各種データ等を格納する不揮発性記憶素子３５（例えば、フラッシュメモリ）と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ等を備えると共に各部を制御する主制御部３７とを有する。
【００２７】
上記の駆動信号発生回路３４は、主制御部３７による制御の下、例えば、信号データによって規定される波形形状の計測用駆動パルスを発生し、これをＩ／Ｆ部３３を通じて記録ヘッド１に供給する。即ち、この駆動信号発生回路３４と主制御部３７は、本発明におけるヘッド駆動手段の一種として機能する。なお、計測用駆動パルスは、プリンタで設定される記録モードのドットサイズ毎に、駆動電圧が異なる２種類の計測用駆動パルス（第１計測用駆動パルスＤＰ１，第２計測用駆動パルスＤＰ２）がそれぞれ用意されており、対応する計測用駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２を用いて個々に駆動電圧が設定される。計測用駆動パルスＤＰ１，ＤＰ２は、基準駆動パルスＤＰの形状に基づいて当該基準駆動パルスＤＰを電圧軸方向に拡縮したものである。基準駆動パルスＤＰは、同一タイプの全ての記録ヘッドの基準として選定された記録ヘッド（以下、基準ヘッドという）を用いて一定の環境条件（温度や湿度などの条件）下で駆動したときに設計値のインク滴が吐出されるように波形形状や駆動電圧が定められた駆動パルスである。
【００２８】
図３は、本実施形態において使用する駆動パルスの一例を示しており、（ａ）は基準駆動パルスＤＰを、（ｂ）は第１計測用駆動パルスを、（ｃ）は第２計測用駆動パルスを、それぞれ示している。基準駆動パルスＤＰは、中間電位Ｖｍから第１最高電位Ｖｈまでインク滴を吐出させない程度の一定勾配で電位を上昇させる膨張要素Ｐ１と、最高電位Ｖｈを所定時間保持する膨張ホールド要素Ｐ２と、最高電位Ｖｈから最低電位ＶＬまで急勾配で電位を下降させる吐出要素Ｐ３と、最低電位ＶＬを所定時間保持する制振ホールド要素Ｐ４と、最低電位ＶＬから中間電位Ｖｍまで電位を上昇させる制振要素Ｐ５とから構成されている。第１計測用駆動パルスＤＰ１は、基準駆動パルスＤＰの波形形状に基づき、基準駆動パルスＤＰの駆動電圧Ｖｈよりも小さい駆動電圧Ｖｈ１に設定されている。また、第２計測用駆動パルスＤＰ２は、基準駆動パルスＤＰの駆動電圧Ｖｈよりも大きい駆動電圧Ｖｈ２に設定されている。このように駆動電圧を変えることで吐出されるインク滴の設計上の吐出量が変わる。
【００２９】
上記インク用重量センサ２９は、主制御部３７とＩ／Ｆ部３３を介して電気的に接続されており、記録ヘッド１から吐出されたインクの重量を取得し、吐出量情報として主制御部３７に送信する。このインク用重量センサ２９は、例えばミリグラム単位の重量が精度良く量れるものが用いられる。このインク用重量センサ２９には主制御部３７からの制御信号が入力されており、測定開始を示す開始信号の受信時における測定重量と、測定終了を示す終了信号の受信時における測定重量とをそれぞれ主制御部３７に出力する。本実施形態において、インク用重量センサ２９には、記録ヘッド１から吐出されたインク滴を捕集するためのシャーレ（受け皿）２９′が載せられており、このシャーレ２９′には捕集用オイルが貯留されている。即ち、記録ヘッド１はシャーレ２９′内の捕集用オイルに向けてインク滴を吐出するようになっている。そして、インク滴が捕集用オイルに着弾すると、比重の違いからインクがオイル内に入り込んだ状態となって蒸発が防止される。なお、このインク用重量センサ２９と主制御部３７は、記録ヘッド１から吐出されたインク滴の量（吐出量）を測定する吐出量計測手段の一種として機能する。
【００３０】
パック用重量センサ３１は、インク用重量センサ２９と同様に、制御装置２８と電気的に接続されており、天板３１′に載置されたインクパック３０の重量を取得し、インク残量情報として主制御部３７に送信する。なお、パック用重量センサ３１は、インクが貯留されていない空のインクパック３０の重量を計測したときの検出値が０になるように調整されている。そのため、このパック用重量センサ３１は、インクパック本体（インクを吸収するスポンジ等の吸収体を有する場合はこの吸収体もインクパック本体として含む）の重量を除いたインク重量（液体重量に相当）をインク残量情報（液体残量に相当）として検出し、主制御部３７に出力する。即ち、本実施形態において、パック用重量センサ３１は、本発明における液体残量検出手段として機能する。
【００３１】
上記のインクパック３０は、可撓性を有する袋状の部材であり、測定に用いる液体状のインクを貯留する液体貯留部材の一種である。このインクパック３０は、複数の記録ヘッドに対する駆動電圧決定工程でその都度交換すること無く継続して使用できるように、プリンタで実際に使われる一般のインク貯留部材と比較して容量が大きく、より多くのインクが貯留されている。貯留されるインク（液体）としては、例えば、実際に記録に使用するものと同じインクや、このインクと粘度及び表面張力を揃えた測定専用の液体が用いられる。そして、このインクパック３０にはインクを送出するためのインクチューブ４０が設けられている。インクパック３０とは反対側のインクチューブ４０の先端部は、記録ヘッド１のインク供給針１２に接続されている。これにより、インクパック３０内と記録ヘッド１とがインクチューブ４０を介して連通し、インクが供給可能な状態になる。
【００３２】
また、上記インクパック３０は、パック用重量センサ３１上にセットされる際、記録ヘッド１のノズル開口１８に露出するメニスカスがノズル形成面よりも僅かに圧力室側に位置する状態となるようにノズル形成面に対する重力方向の相対的な位置関係を調整される。なお、液体貯留部材としてはインクが貯留可能であればインクパック３０に限らない。例えば、合成樹脂等によって成型されたカートリッジ型の貯留部材であってもよい。
【００３３】
主制御部３７は制御手段として機能し、駆動信号発生回路３４、インク用重量センサ２９、及び、パック用重量センサ３１等の動作を制御する。また、主制御部３７は駆動電圧決定手段としても機能し、インク用重量センサ２９からのインク重量情報と、パック用重量センサ３１からのインク残量情報とに基づき、記録ヘッド１に対して使用するための駆動パルスの適正電圧を決定する。
【００３４】
次に、図４のフローチャートに基づき、適正駆動電圧決定工程について説明する。この工程に先立って、作業者は駆動電圧の設定対象となる記録ヘッド１を適正駆動電圧決定装置２７にセットする。具体的には、記録ヘッド１を治具で固定し、記録ヘッド１と制御装置２８とを配線部材によって電気的に接続し、インクチューブ４０の先端部分を記録ヘッド１のインク供給針１２に取り付ける。そして、記録ヘッド１を装置にセットしたならば、作業者は、例えば、制御装置２８に設けられている作業開始用ボタン（図示せず）を操作して、制御装置２８の動作を開始させる。この作業開始ボタンの操作により、まず、ステップＳ１においてインク充填工程が行われる。このインク充填工程では、装置にセットされた記録ヘッド１内の流路をインクで満たす。即ち、主制御部３７は図示しないキャッピング機構を制御し、ノズル面をキャッピング機構によって封止した状態でキャップ内を負圧にする。これにより、記録ヘッド１内の空気がノズル開口１８から吸い出され、インクパック３０内のインクがインクチューブ４０を通じて記録ヘッド１内に流入し、記録ヘッド１内の流路がインクで満たされる。所定時間に亘ってインクを吸引したならば、ノズル面をワイパー部材等によって払拭して清浄な状態にする。
【００３５】
上記インク充填工程において、例えば、十数ｇ〜数十ｇのインクが消費されるため、インクパック３０のインク残量が前回の工程に比べて変動することになる。そのため、このインク充填工程が終了したならば、ステップＳ２のインク残量取得工程において、主制御部３７は、パック用重量センサ３１からインクパック３０のインク残量Ｒｘを取得する。このインク残量Ｒｘは、上述したようにインクパック本体の重量を除いた貯留インクのみの重量についての情報である。
【００３６】
このインク残量取得工程が終了したならば、ステップＳ３の吐出量測定工程に移行する。この吐出量測定工程では、駆動電圧が互いに異なる２種類の計測用駆動パルス、即ち、上記の第１計測用駆動パルスＤＰ１と第２計測用駆動パルスＤＰ２を用いてインク滴の吐出量を測定する。この吐出量測定工程において、主制御部３７（制御手段）は、インク滴の吐出直前にインク用重量センサ２９に対して開始信号を送信する。インク用重量センサ２９は、この開始信号の受信により、信号受信時点における重量情報（シャーレやオイルの重量）を開始時重量情報として主制御部３７に送信する。
【００３７】
続いて主制御部３７は、駆動信号発生回路３４と記録ヘッド１の電気駆動系（図示せず）を制御し、第１計測用駆動パルスＤＰ１を所定回数だけ繰り返し圧電振動子２に供給する。これにより、第１計測用駆動パルスＤＰ１の供給回数に応じた数だけ各ノズル開口１８からインク滴がシャーレ２９′内の捕集用オイルに向けて吐出される。第１計測用駆動パルスＤＰ１を所定回数供給したならば、主制御部３７は、終了信号をインク用重量センサ２９に送信する。インク用重量センサ２９は、この終了信号の受信により、信号受信時点における重量情報を終了時重量情報として主制御部３７に送信する。主制御部３７は、終了時重量情報と開始時重量情報の差からインク滴の吐出量を算出して第１吐出量とする。第１計測用駆動パルスＤＰ１による吐出量を測定したならば、主制御部３７は、同様な手順で第２計測用駆動パルスＤＰ２について吐出量を測定してこれを第２吐出量とした後、この吐出量測定工程を終了する。
【００３８】
吐出量測定工程が終了したならば、ステップＳ４に移行し、駆動電圧算出工程が行われる。この駆動電圧算出工程において主制御部３７（演算手段）は、計測用駆動パルスの駆動電圧とその駆動電圧に対応する吐出量との相関関係から駆動電圧を算出する。例えば、主制御部３７は、図５に示すように、第１計測用駆動パルスＤＰ１の駆動電圧Ｖｈ１及び第１吐出量と第２計測用駆動パルスＤＰ２の駆動電圧Ｖｈ２及び第２吐出量とからインク滴の重量を変数とする一次式（検量線）を導出し、この一次式から目標インク量となる駆動電圧ＶｈＸを演算によって暫定的に決定する。
【００３９】
本発明に係る適正駆動電圧決定装置２７では、駆動電圧算出工程において決定された駆動電圧ＶｈＸを適正電圧としてそのまま採用せず、上述のようにインクパック３０のインク残量に応じて駆動電圧に誤差が生じることを考慮し、ステップＳ５において、駆動電圧補正工程が行われる。
【００４０】
ここで、図６は、インクパック３０のインク残量と、駆動電圧算出工程において決定される駆動電圧との関係を示すグラフである。同図に示すように、インク残量が多いほど記録ヘッド１へのインクの供給圧力が大きくなるため、記録ヘッド１から吐出されるインク滴の量が増加し、その結果、駆動電圧算出工程において決定される駆動電圧が低くなる。その一方、インク残量が少なくなるほど記録ヘッド１へのインク供給圧力が小さくなるので、記録ヘッド１から吐出されるインク滴の量が減少し、その結果、駆動電圧算出工程において決定される駆動電圧が高くなる。
【００４１】
このため、本実施形態においては、予め、互いに異なるインク残量Ｘ１，Ｘ２のインクパック３０で駆駆動電圧算出工程を行い、夫々で決定される駆動電圧Ｙ１，Ｙ２を取得し、インク残量Ｘ１，Ｘ２と駆動電圧Ｙ１，Ｙ２とから、図６のグラフに示す一次式の傾き、即ち、（Ｙ２−Ｙ１）／（Ｘ２−Ｘ１）を算出している。そして、この傾きをインク残量の変化に対する駆動電圧の変動傾向を示す係数Ｃｆとして、上記不揮発性記憶素子３５に記憶させている。また、設計値のインク滴が吐出されるように適正駆動電圧が定められた上記の基準ヘッドを適正駆動電圧決定装置２７にセットし、その適正駆動電圧の駆動パルスで基準ヘッドを駆動した際の吐出量が規定量と一致したときのインクパック３０のインク残量を基準残量Ｒａとして取得し、この基準残量Ｒａを、不揮発性記憶素子３５に記憶させている。即ち、この基準残量Ｒａが、駆動電圧を設定する際に最適なインク残量である。
【００４２】
ステップＳ５の駆動電圧補正工程において、主制御部３７は、不揮発性記憶素子３５に記憶されている基準残量Ｒａを読み出し、この基準残量Ｒａからインク残量取得工程で取得したインク残量Ｒｘを減算することにより、インク残量Ｒｘの基準残量Ｒａに対する偏差Ｄを求める（Ｄ＝Ｒａ−Ｒｘ）。続いて、この偏差Ｄに上記係数Ｃｆを乗じて、補正値Ｃｖを算出する（Ｃｖ＝Ｄ×Ｃｆ）。そして、吐出量測定工程及び駆動電圧算出工程で暫定的に決定された駆動電圧ＶｈＸに補正値Ｃｖを加算して補正することにより、適正駆動電圧ＶｈＸ′を最終的に決定する（ＶｈＸ′＝ＶｈＸ＋Ｃｖ）。
【００４３】
そして、記録ヘッド１に対し、全ての記録モードにおける各ドットサイズに対応する駆動パルスについて適正駆動電圧の設定が終了したならば、適正駆動電圧決定工程を終了する。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態では、駆動電圧算出工程において決定された駆動電圧ＶｈＸをインクパック３０のインク残量に応じて補正する。これにより、適正駆動電圧の精度を高めることができる。即ち、インクパック３０内のインク残量に応じて駆動電圧が適正値からずれることを抑制することができ、これにより、高精度に駆動パルスの駆動電圧を設定することが可能となる。その結果、記録ヘッド１をプリンタに搭載して実際にインク滴を吐出したときに、インク滴の量が設計値に対してばらつくことを抑制することができる。
また、本実施形態においては、インク残量をパック用重量センサ３１を用いて検出するので、例えば、インク滴の吐出回数に設計値を乗じて得られる計算上の消費量に基づいてインク残量を求める場合と比較して、より誤差の少ないインク残量を検出することができる。これにより、適正駆動電圧の精度をさらに高めることができる。
【００４５】
ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
【００４６】
例えば、上記実施形態では、駆動電圧が異なる２種類の計測用駆動パルスを用いてインク滴の吐出量を測定したが、駆動電圧が異なる３種類以上の計測用駆動パルスを用いてもよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、吐出されたインク滴の総重量を吐出量としてインク用重量センサで測定するように構成した例について説明したが、インク滴の吐出量が判れば重量でなくてもよい。例えば、吐出されたインク滴の容積を測定してもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では、基準ヘッドを適正駆動電圧決定装置２７にセットし、適正駆動電圧に設定された駆動パルスで基準ヘッドを駆動した際の吐出量が規定量と一致したときのインクパック３０のインク残量を基準残量Ｒａとして用いた例を示したが、これには限らない。例えば、インクパック３０の満量時のインク残量から最終的に使用できない無効残量（記録ヘッド１に対してインクが供給できなくなった状態の残量）を減じて得られる有効液量の１／２の量を基準残量Ｒａとすることもできる。この有効液量の１／２の量は、適正駆動電圧に設定された駆動パルスで基準ヘッドを駆動した際の吐出量が規定量と一致したときのインクパック３０のインク残量と大凡一致することが分かっている。
【００４９】
さらに、圧力発生手段に関し、上記実施形態では圧電振動子２を例示したが、これに限定されるものではない。圧力発生手段は、圧力室１９内の液体に圧力変動を生じさせ得る素子であればよく、例えば、圧力室１９内のインクを突沸させる発熱素子等であってもよい。
【００５０】
また、以上では、液体噴射ヘッドとして、記録ヘッド１を例に挙げて説明したが、本発明は他の液体噴射ヘッドの駆動信号の電圧を設定する場合にも適用することができる。例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明は好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】記録ヘッドの構造を説明する断面図である。
【図２】適正駆動電圧決定装置の構成を説明するブロック図である。
【図３】（ａ）は基準駆動パルスを、（ｂ）は第１計測用駆動パルスを、（ｃ）は第２計測用駆動パルスをそれぞれ示す。
【図４】適正駆動電圧決定工程を説明するフローチャートである。
【図５】計測用駆動パルスの駆動電圧と吐出量との相関関係を説明する図である。
【図６】インクパックのインク残量と駆動電圧算出工程において決定される駆動電圧との関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…記録ヘッド，２…圧電振動子，１８…ノズル開口，１９…圧力室，２７…適正駆動電圧決定装置，２８…制御装置，２９…インク用重量センサ，３０…インクパック，３１…パック用重量センサ，３４…駆動信号発生回路，３５…不揮発性記憶素子，３７…主制御部
【図１】
2007210234.tif 000003
【図２】
2007210234.tif 000004
【図３】
2007210234.tif 000005
【図４】
2007210234.tif 000006
【図５】
2007210234.tif 000007
【図６】
2007210234.tif 000008