印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法、印刷装置の制御方法および印刷装置
【課題】バイアス電圧の印加によりノズルからインクを噴射する印刷ヘッドを測定精度の高いパラメータでランク分けし、動作バイアス電圧を設定する。
【解決手段】印刷ヘッドごとに、所定のバイアス電圧に対する印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度を測定し、その測定結果に基づき、印刷ヘッドに印加する動作バイアス電圧値を設定する。印刷装置では、印刷ヘッドに設定された動作バイアス電圧値に基づいて、バアイス電源回路の動作バイアス電圧値を決定する。
【解決手段】印刷ヘッドごとに、所定のバイアス電圧に対する印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度を測定し、その測定結果に基づき、印刷ヘッドに印加する動作バイアス電圧値を設定する。印刷装置では、印刷ヘッドに設定された動作バイアス電圧値に基づいて、バアイス電源回路の動作バイアス電圧値を決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法、印刷装置の制御方法および印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷ヘッドを製造する際は、マイクロメートル単位の極めて微細な加工や組立てが行われている。このため、例えば圧電素子（ピエゾ素子）を用いて圧力を加えることによりインクを噴射させるタイプの印刷ヘッド（ピエゾヘッド）では、弾性板の厚さや面積、圧力発生室の形状、ノズル開口の大きさ（ノズル径）等が印刷ヘッドごとにばらつき、圧力発生室内のインクの噴射特性に悪影響を与える場合があった。また、発熱体によりインクを加熱して噴射させるタイプの印刷ヘッド（サーマルヘッド）では、発熱体の抵抗値や、ノズル径のばらつきがあり、インクの噴射特性に影響を与える場合があった。
【０００３】
このような事情に鑑み、印刷ヘッドの大量生産を可能にしつつ、印刷ヘッドの品質のばらつきをなくし、インクの噴射を安定して行うための方法が提案されている。例えば特許文献１には、ピエゾヘッドの圧力発生室内におけるインク圧力の固有振動周期を測定し、これに基づき定めたランクを付与し、当該ランクに応じた駆動信号を印刷ヘッドに設定する方法が提案されている。また、特許文献２には、液体噴射ヘッド（印刷ヘッド）のバイアス電圧に対する特性を検出し、その検出結果に基づき、圧電アクチュエータに印加するバイアス電圧値を、その液体噴射ヘッドごとに設定する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１に開示の方法では、同じ仕様（材料や工程など）で製造された液体噴射ヘッドは、同じ特性をもっているということを前提としている。しかし、バイアス電圧に対する圧電素子の変位量特性には、液体噴射ヘッドごとにばらつきがあることがわかっている。このことから、特許文献２に開示の方法では、液体噴射ヘッドのバイアス電圧値に対する圧電素子の変位量特性を液体噴射ヘッドごとに検出し、圧電アクチュエータに印加するバイアス電圧値を、液体噴射ヘッドごとに設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５４２１２号公報
【特許文献２】特開２００６−３２１２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に記載の方法では、ピエゾヘッドにおける構造的な特性から、最適バイアス電圧値を求めてランク分けしている。一方、印刷ヘッドの機能からすると、所望の色や濃度を再現するにはインク重量を合わせる必要があり、その印刷ヘッドから噴射されるインク重量でランク分けすることも考えられる。
【０００７】
しかし、インク重量を測定するには、印刷ヘッドから１度に噴射されるインク重量は小さく、繰り返しインクを噴射させて、その平均値を求めることになる。しかし、それでも、重量測定の繰り返し精度には限界がある。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決し、測定精度の高いパラメータで印刷ヘッドをランク分けして印刷ヘッドのバイアス電圧を設定する設定方法、印刷装置の制御方法および印刷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点によると、バイアス電圧の印加によりノズルからインクを噴射する印刷ヘッドの動作バイアス電圧値をその印刷ヘッドごとに設定する方法であって、印刷ヘッドごとに、所定のバイアス電圧に対する印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度を測定し、その測定結果に基づき、印刷ヘッドに印加する動作バイアス電圧値を設定することを特徴とする印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法が提供される。ノズルからのインク滴の噴射速度は、例えば、噴射されるインク滴をストロボスコープにより撮影することで、簡単かつ高精度に測定することができる。この測定結果に基づいて、印刷ヘッドをランク分けする。印刷ヘッドが、測定精度の高いパラメータでランク分けされる。
【００１０】
測定結果から、インク滴の噴射速度と噴射量との既知の相関関係に基づいて、印刷ヘッドのバイアス電圧に対する印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射量を算出し、その算出結果に基づき、印刷ヘッドの動作バイアス電圧値を設定することができる。インク滴の噴射速度と噴射量とは、その印刷ヘッドの構造から、経験的に求めることができる。インク滴の噴射速度の精度は非常に高く、その噴射速度からの噴射量の算出値も、重量を直接測定する場合より精度が必ずしも低いわけではない。しかも、高速に測定および算出することができる。
【００１１】
所定のバイアス電圧として、複数の電圧を用いることもできる。このような印刷ヘッドを使用する印刷装置において、バイアス電圧に対するインク滴速度の感度が得られ、印刷しようとする画像に応じて、インク滴の噴射量とインク滴速度とを、最適に調整することができる。
【００１２】
本発明の第２の観点によると、バイアス電圧の印加によりノズルからインクを噴射する印刷ヘッドと、印刷ヘッドに対し動作バイアス電圧を印加するバイアス電源回路と、を備えた印刷装置の制御方法であって、印刷ヘッドは、所定のバイアス電圧に対するノズルからのインク滴の噴射速度の測定結果に基づいてランク付けされており、印刷ヘッドに付けられたランクに基づき、印刷ヘッドに印加すべき動作バイアス電圧値を決定するステップと、決定したバイアス電圧値をバイアス電源回路に設定するステップと、を有することを特徴とする印刷装置の制御方法が提供される。
【００１３】
バイアス電源回路に設定された動作バイアス電圧値に対する印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度に基づいて、印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射タイミングを設定するステップをさらに有することができる。また、これとは別に、バイアス回路に設定された動作バイアス電圧値に対する印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度に基づいて、印刷ヘッドのノズルとインク滴の噴射対象である印刷媒体との距離を調整するステップをさらに有することもできる。インク滴の噴射タイミングまたはノズルと印刷媒体との距離を調整することで、インク滴の着弾点を正確に制御し、インク滴速度の違いによる文字や罫線などのずれを防ぐことができる。
【００１４】
印刷装置には複数の印刷ヘッドが設けられ、動作バイアス電圧を決定するステップでは、複数の印刷ヘッドのそれぞれについて個別に動作バイアス電圧値を決定することができる。インク滴速度の異なる印刷ヘッドを用いると、印刷ヘッド間で、印刷媒体上でインク滴の着弾点のずれが生じる可能性がある。個別に動作バイアス電圧値を決定することにより、そのようなずれを防止することができる。
【００１５】
本発明の別の観点によると、バイアス電圧の印加によりノズルからインクを噴射する印刷ヘッドと、印刷ヘッドに対し動作バイアス電圧を印加するバイアス電源回路と、を備え、印刷ヘッドは、所定のバイアス電圧に対するノズルからのインク滴の噴射速度の測定結果に基づいてランク付けされており、バイアス電源回路は、印刷ヘッドに付与されたランクに基づき、印刷ヘッドに印加すべき動作バイアス電圧値が設定されたことを特徴とする印刷装置が提供される。
【００１６】
印刷ヘッドを複数備え、印刷ヘッドごとに、印刷ヘッドのノズル端面の位置が、印刷ヘッドに設定された動作バイアス電圧値における印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度に応じて調整された構成とすることもできる。印刷ヘッド間でのインク滴の着弾点のずれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る印刷ヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１に示す印刷ヘッドの平面図および断面図である。
【図３】印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】インク滴の噴射速度と噴射量（インク重量）との関係の一例を示す図である。
【図５】印刷装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】図５に示す印刷装置を制御する処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】印刷装置の別の構成例を示すブロック図である。
【図８】図７に示す印刷装置を制御する処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下では、バイアス電圧の印加によりノズルからインクを噴射する印刷ヘッドとして、圧電素子を用いるピエゾヘッドを例に説明する。
【００１９】
［印刷ヘッドの構成］
図１は、印刷ヘッドを示す分解斜視図である。図２は、図１に示す印刷ヘッドの平面図および断面図である。
【００２０】
この印刷ヘッドは、流路形成基板１０を備える。この流路形成基板１０は、この例では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。この流路形成基板１０には、複数の隔壁により区画された圧力発生室１２が、その長手方向に２列並設されている。また各列の圧力発生室１２の長手方向外側には、連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４を介して連通されている。なお、連通部１３は、後述する封止基板３０のリザーバ部３３と連通して、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
【００２１】
また、流路形成基板１０の開口面側（エッチング加工された側、図面下側）には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば０．０３〜０．３ｍｍで、３００℃以下での線膨張係数が例えば２．５〜４．５［×１０-6／℃］であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板または不錆鋼などからなる。ノズルプレート２０は、一方の面で流路形成基板１０の一面を全面的に覆い、流路形成基板１０であるシリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。
【００２２】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側の弾性膜５０の上には、厚さが例えば約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成され、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば約１μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば約０．０５μｍの上電極膜８０とが積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０および上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極および圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極および圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。この例では、下電極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、この例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５および下電極膜６０が振動板として作用する。
【００２３】
ここで、圧電素子３００の個別電極である上電極膜８０には、圧電素子３００の長手方向端部近傍から圧力発生室１２の外側の領域まで引き出されるリード電極９０がそれぞれ接続されている。このリード電極９０は、例えば金（Ａｕ）等からなり、この例では、圧電素子３００の長手方向端部近傍から圧力発生室１２の列間に対応する領域（他方の列の圧電素子３００に近接する領域）まで延設されている。また、圧電素子３００の共通電極である下電極膜６０は、この例では、圧力発生室１２の長手方向両端部近傍に対向する領域でそれぞれパターニングされ、かつ圧力発生室１２の並設方向に沿って圧力発生室１２の列の外側の領域まで延設されている。そして、各圧力発生室１２の列に対応する領域の下電極膜６０は、圧力発生室１２の列の外側の領域で連続している。
【００２４】
流路形成基板１０の圧電素子３００側には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封する圧電素子保持部３１を有する封止基板３０が接合されている。この圧電素子保持部３１は、この例では、各圧電素子３００に対向する領域、すなわち、各圧力発生室１２の列に対向する領域のそれぞれに設けられた圧電素子３００の列（図２における３００ａおよび３００ｂ参照）をそれぞれ封止している。また、圧電素子保持部３１の間、すなわち、封止基板３０の中央部に対応する領域には、この封止基板３０を厚さ方向に貫通する貫通部３２が設けられている。そして、上電極膜８０から引き出されたリード電極９０の先端部がこの貫通部３２内に露出され、各リード電極９０はこの貫通部３２内に延設された駆動配線１２０を介して電気的に接続されている。
【００２５】
また、この封止基板３０には、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３３が設けられている。リザーバ部３３は、この例では、封止基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、弾性膜５０および絶縁体膜５５を貫通して設けられた貫通孔を介して流路形成基板１０の連通部１３と連通されて、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。また、この封止基板３０上の貫通部３２の両側には、圧電素子３００を列毎に駆動する２つの駆動ＩＣ１１０が、それぞれ実装されている。そして、駆動ＩＣ１１０と各リード電極９０の貫通部３２内に露出した端部近傍とが、ボンディングワイヤからなる駆動配線１２０によって、電気的に接続されている。
【００２６】
なお、封止基板３０のリザーバ部３３に対応する領域には、封止膜４１および固定板４２からなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３３の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成されている。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００２７】
このように構成した印刷ヘッドは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣ１１０からの記録信号に従い、上電極膜８０と下電極膜６０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０および圧電体層７０をたわみ変形させることにより、圧力発生室１２内の圧力が高まり、ノズル開口２１からインク滴が噴射される。
【００２８】
［印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法］
同一の仕様で製造された印刷ヘッドであっても、製造上のばらつきから、所定のバイアス電圧を印加したときのインク滴の噴射速度や、噴射されるインク重量に、ばらつきがでる。インク重量にばらつきがでると、印刷される色の再現性に影響がでる。そこで、本実施の形態では、ノズル開口２１からと出されるインク重量で、印刷ヘッドをランク分けする。しかし、インク重量の促成精度は低い。そこで、測定精度の高いインク滴速度を測定し、それをランク分けに用いる。そして、印刷装置において、個々の印刷ヘッドに付加されたランクに応じて、その印刷ヘッドの動作バイアス電圧を設定する。
【００２９】
図３は、印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法の処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、簡単にいうと、印刷ヘッドごとに、所定のバイアス電圧に対する印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度を測定し（ステップＳ１〜Ｓ３）、その測定結果に基づき、印刷ヘッドに印加する動作バイアス電圧値を設定する（ステップＳ４，Ｓ５）ものである。インク滴の噴射速度の測定は、例えば不図示のストロボスコープにより撮影することにより行われる。
【００３０】
この処理では、印刷装置において印刷ヘッドのバイアス電圧を設定するために、印刷ヘッドの検査工程において、印刷ヘッドをランク分けし、そのランクの情報を印刷ヘッドに付加しておく。すなわち、印刷ヘッドごとに、所定のバイアス電圧に対する印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度を測定する（ステップＳ１）。そして、測定結果から、インク滴の噴射速度と噴射量との既知の相関関係に基づいて、所定のバイアス電圧に対する印刷ヘッドのノズルからの、インク滴の噴射量（インク重量）を算出する（ステップＳ２）。そして、その算出結果で、印刷ヘッドをランク分けし、個々の印刷ヘッドにランクを付加する（ステップＳ３）。
【００３１】
印刷装置では、印刷ヘッドに付加されたランク（ステップＳ２の計算結果）に基づき、その印刷ヘッドに印加する動作バイアス電圧値Ｖｂｓを決定し（ステップＳ４）、印刷ヘッドごとに、印刷装置内のバイアス電源回路に動作バイアス電圧値Ｖｂｓを設定する（ステップＳ５）。
【００３２】
図４は、図１および図２に示す印刷ヘッドにおけるノズル開口２１から噴射されるインク滴の噴射速度と噴射量（インク重量）との関係の一例を示す。同一の仕様で製造された印刷ヘッドであれば、インク滴の噴射速度と噴射されるインク重量とには、図４に示すような相関がある。この相関関係を事前に求めておくことで、測定結果から、印刷ヘッドのバイアス電圧に対する印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射量（インク重量）を算出することができる。表１に、ランク分けの一例を示す。
【表１】
【００３３】
所定のバイアス電圧として、複数の電圧を用いることもできる。任意のバイアス電圧で複数のインク滴速度Ｖｍを測定し、これらのインク滴速度Ｖｍでランク分けして、それぞれインク重量Ｉｗを算出する。２つのインク重量Ｉｗとバイアス電圧とから、適正なインク重量となる適正な動作バイアス電圧値を求めることができる。また、適正なバイアス電圧値におけるインク滴速度Ｖｍを求めてその情報を印刷ヘッドにもたせ、印刷装置において、そのインク滴速度Ｖｍに基づいて、プラテンギャップの調整、もしくはインク噴射のタイミングを調整して、印刷ヘッドによる双方向印刷時のずれを抑制することもできる。
【００３４】
［印刷装置の制御方法］
図５は、上述の印刷ヘッドを用いる印刷装置の構成を示すブロック図である。この印刷装置はインクジェットプリンタであり、印刷ヘッドのランクによりこの印刷装置を制御する方法について説明する。
【００３５】
図５に示す印刷装置は、制御部１００１と、印刷ヘッド１００２とを備える。制御部１００１は、ホストコンピューター（図示せず）などからの多値階層情報を含む印字データなどを受信する外部インターフェース１００３と、多値階層情報を含む印字データなどの各種データの記憶を行うＲＡＭ１００４と、各種データ処理を行うためのルーチンなどを記憶したＲＯＭ１００５と、ＣＰＵ（中央処理部）１００６と、印刷ヘッド１００２にバイアス電圧を印加するバイアス電源回路（Ｖｂｓ回路）１００７と、印刷ヘッドのバイアス電圧特性を検出する検出部１００８と、バイアス電源回路（Ｖｂｓ回路）１００７から印加されたバイアス電圧を印刷ヘッド１００２に印加するなどの機能を担う内部インターフェース１００９とを備えている。印刷装置はまた、印刷のための各種の機構を備える。これらの各種の機構のうち、図５では、プラテンギャップ調整機構１０１０のみを示し、他は省略する。
【００３６】
図６は、印刷ヘッド１００２に付加されたランクに基づき印刷装置を制御する処理の流れを示すフローチャートである。印刷ヘッド１００２は、所定のバイアス電圧に対するノズルからのインク滴の噴射速度の測定結果に基づいてランク付けされているものとする。検出部１００８は、ＣＰＵ１００６の制御により動作し、印刷ヘッド１００２に付与されたランクに基づき、その印刷ヘッド１００２に印加すべき動作バイアス電圧値Ｖｂｓを決定する（ステップＳ４）。ＣＰＵ１００６は、決定された動作バイアス電圧値Ｖｂｓをバイアス電源回路１００７に設定する（ステップＳ５ａ）。
【００３７】
また、印刷ヘッド１００２にインク噴射速度に関する情報が付与されている場合に、ＣＰＵ１００６は、その情報に基づいて内部インターフェース１００９を介してプラテンギャップ調整機構１０１０を制御し、印刷ヘッド１００２のノズルとインク滴の噴射対象である印刷媒体との距離、すなわちプラテンギャップを調整する（ステップＳ６）。
【００３８】
写真印刷などでは、所望の色や濃度を再現するにはインク重量を合わせる必要があり、その印刷ヘッド１００２から噴射されるインク重量が重要である。一方、文字や罫線を印刷する場合、高速印刷のために印刷ヘッド１００２を高速に移動させると、インク滴の噴射速度によっては、双方向印刷時にずれが生じることがある。たとえば、ある噴射速度のとき、印刷ヘッド１００２の往路と復路とでインク滴の着弾点が一致しているとする。しかし、噴射速度が異なると、同じ噴射条件では、印刷ヘッド１００２の往路と復路とでインク滴の着弾点がずれることになる。このずれは、罫線印刷で特に顕著となる。これを防止するために、ステップＳ６において、プラテンギャップを設定する。インク滴の噴射タイミングを調整することもできる。
【００３９】
図７は、印刷装置の別の構成例を示すブロック図である。この印刷装置は、ラインインクジェットプリンタであり、複数の印刷ヘッド１００２ａ〜１００２ｄから構成されるラインヘッド１００３を有する。その他の構成は、図５に示す印刷装置と同等である。この印刷装置は、印刷のための各種の機構を備えるが、これらの機構については、プラテンギャップ調整機構１０１０を含めて図示を省略する。
【００４０】
図８は、印刷ヘッド１００２ａ〜１００２ｄに付加されたランクに基づき印刷装置を制御する処理の流れを示すフローチャートである。印刷ヘッド１００２ａ〜１００２ｄは、所定のバイアス電圧に対するノズルからのインク滴の噴射速度の測定結果に基づいてそれぞれランク付けされているものとする。検出部１００８は、ＣＰＵ１００６の制御により動作し、印刷ヘッド１００２ａ〜１００２ｄに付与されたランクに基づき、それぞれの印刷ヘッド１００２ａ〜１００２ｄに印加すべき動作バイアス電圧値Ｖｂｓを個別に決定する（ステップＳ４ａ）。ＣＰＵ１００６は、決定された動作バイアス電圧値Ｖｂｓをバイアス電源回路１００７に設定する（ステップＳ５）。
【００４１】
また、印刷ヘッド１００２にインク噴射速度に関する情報が付与されている場合には、その情報に基づいて、バイアス電源回路１００７に設定された動作バイアス電圧値に対しして、印刷ヘッド１００２ａ〜１００２ｄのそれぞれのノズルからのインク滴の噴射タイミングを設定する（ステップＳ６）。
【００４２】
［実施の形態の効果］
以上説明した実施の形態によれば、インク滴の噴射速度で印刷ヘッドをランク分けするので、測定精度の高いパラメータでランク分けされる。また、インク滴の噴射速度から噴射量（インク重量）を求め、それによりランク分けすることもできる。インク滴の噴射速度と噴射量とは、その印刷ヘッドの構造から、経験的に求めることができるので、簡単に求めることができる。所定のバイアス電圧として、複数の電圧を用いること場合には、そのような印刷ヘッドを使用する印刷装置において、バイアス電圧に対するインク滴速度の感度が得られ、印刷しようとする画像に応じて、インク滴の噴射量とインク滴速度とを、最適に調整することができる。
【００４３】
以上の説明では、印刷ヘッドとして、圧電素子を用いるピエゾヘッドを用いる場合を例に説明したが、サーマルヘッドでも同様に実施することができる。また、紙への印刷だけでなく、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造や、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）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ヘッドや、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射するヘッド等を含むことができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０…流路形成基板、１２…圧力発生室、１３…連通部、１４…インク供給路、２０…ノズルプレート、２１…ノズル開口、３０…封止基板、３１…圧電素子保持部、３２…貫通部、３３…リザーバ部、４０…コンプライアンス基板、４１…封止膜、４２…固定板、４３…開口部、５０…弾性膜、５５…絶縁体膜、６０…下電極膜、７０…圧電体層、８０…上電極膜、９０…リード電極、１００…リザーバ、１２０…駆動配線、３００…圧電素子、１１０…駆動ＩＣ、１００１…制御部、１００２…印刷ヘッド、１００３…外部インターフェース、４１００４…ＣＰＵ、１００５…ＲＯＭ、１００７…ＲＡＭ、１００７…バイアス電源回路、１００８…検出部、１００９…内部インターフェース、１０１０…プラテンギャップ調整機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法、印刷装置の制御方法および印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷ヘッドを製造する際は、マイクロメートル単位の極めて微細な加工や組立てが行われている。このため、例えば圧電素子（ピエゾ素子）を用いて圧力を加えることによりインクを噴射させるタイプの印刷ヘッド（ピエゾヘッド）では、弾性板の厚さや面積、圧力発生室の形状、ノズル開口の大きさ（ノズル径）等が印刷ヘッドごとにばらつき、圧力発生室内のインクの噴射特性に悪影響を与える場合があった。また、発熱体によりインクを加熱して噴射させるタイプの印刷ヘッド（サーマルヘッド）では、発熱体の抵抗値や、ノズル径のばらつきがあり、インクの噴射特性に影響を与える場合があった。
【０００３】
このような事情に鑑み、印刷ヘッドの大量生産を可能にしつつ、印刷ヘッドの品質のばらつきをなくし、インクの噴射を安定して行うための方法が提案されている。例えば特許文献１には、ピエゾヘッドの圧力発生室内におけるインク圧力の固有振動周期を測定し、これに基づき定めたランクを付与し、当該ランクに応じた駆動信号を印刷ヘッドに設定する方法が提案されている。また、特許文献２には、液体噴射ヘッド（印刷ヘッド）のバイアス電圧に対する特性を検出し、その検出結果に基づき、圧電アクチュエータに印加するバイアス電圧値を、その液体噴射ヘッドごとに設定する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１に開示の方法では、同じ仕様（材料や工程など）で製造された液体噴射ヘッドは、同じ特性をもっているということを前提としている。しかし、バイアス電圧に対する圧電素子の変位量特性には、液体噴射ヘッドごとにばらつきがあることがわかっている。このことから、特許文献２に開示の方法では、液体噴射ヘッドのバイアス電圧値に対する圧電素子の変位量特性を液体噴射ヘッドごとに検出し、圧電アクチュエータに印加するバイアス電圧値を、液体噴射ヘッドごとに設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５４２１２号公報
【特許文献２】特開２００６−３２１２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に記載の方法では、ピエゾヘッドにおける構造的な特性から、最適バイアス電圧値を求めてランク分けしている。一方、印刷ヘッドの機能からすると、所望の色や濃度を再現するにはインク重量を合わせる必要があり、その印刷ヘッドから噴射されるインク重量でランク分けすることも考えられる。
【０００７】
しかし、インク重量を測定するには、印刷ヘッドから１度に噴射されるインク重量は小さく、繰り返しインクを噴射させて、その平均値を求めることになる。しかし、それでも、重量測定の繰り返し精度には限界がある。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決し、測定精度の高いパラメータで印刷ヘッドをランク分けして印刷ヘッドのバイアス電圧を設定する設定方法、印刷装置の制御方法および印刷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点によると、バイアス電圧の印加によりノズルからインクを噴射する印刷ヘッドの動作バイアス電圧値をその印刷ヘッドごとに設定する方法であって、印刷ヘッドごとに、所定のバイアス電圧に対する印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度を測定し、その測定結果に基づき、印刷ヘッドに印加する動作バイアス電圧値を設定することを特徴とする印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法が提供される。ノズルからのインク滴の噴射速度は、例えば、噴射されるインク滴をストロボスコープにより撮影することで、簡単かつ高精度に測定することができる。この測定結果に基づいて、印刷ヘッドをランク分けする。印刷ヘッドが、測定精度の高いパラメータでランク分けされる。
【００１０】
測定結果から、インク滴の噴射速度と噴射量との既知の相関関係に基づいて、印刷ヘッドのバイアス電圧に対する印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射量を算出し、その算出結果に基づき、印刷ヘッドの動作バイアス電圧値を設定することができる。インク滴の噴射速度と噴射量とは、その印刷ヘッドの構造から、経験的に求めることができる。インク滴の噴射速度の精度は非常に高く、その噴射速度からの噴射量の算出値も、重量を直接測定する場合より精度が必ずしも低いわけではない。しかも、高速に測定および算出することができる。
【００１１】
所定のバイアス電圧として、複数の電圧を用いることもできる。このような印刷ヘッドを使用する印刷装置において、バイアス電圧に対するインク滴速度の感度が得られ、印刷しようとする画像に応じて、インク滴の噴射量とインク滴速度とを、最適に調整することができる。
【００１２】
本発明の第２の観点によると、バイアス電圧の印加によりノズルからインクを噴射する印刷ヘッドと、印刷ヘッドに対し動作バイアス電圧を印加するバイアス電源回路と、を備えた印刷装置の制御方法であって、印刷ヘッドは、所定のバイアス電圧に対するノズルからのインク滴の噴射速度の測定結果に基づいてランク付けされており、印刷ヘッドに付けられたランクに基づき、印刷ヘッドに印加すべき動作バイアス電圧値を決定するステップと、決定したバイアス電圧値をバイアス電源回路に設定するステップと、を有することを特徴とする印刷装置の制御方法が提供される。
【００１３】
バイアス電源回路に設定された動作バイアス電圧値に対する印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度に基づいて、印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射タイミングを設定するステップをさらに有することができる。また、これとは別に、バイアス回路に設定された動作バイアス電圧値に対する印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度に基づいて、印刷ヘッドのノズルとインク滴の噴射対象である印刷媒体との距離を調整するステップをさらに有することもできる。インク滴の噴射タイミングまたはノズルと印刷媒体との距離を調整することで、インク滴の着弾点を正確に制御し、インク滴速度の違いによる文字や罫線などのずれを防ぐことができる。
【００１４】
印刷装置には複数の印刷ヘッドが設けられ、動作バイアス電圧を決定するステップでは、複数の印刷ヘッドのそれぞれについて個別に動作バイアス電圧値を決定することができる。インク滴速度の異なる印刷ヘッドを用いると、印刷ヘッド間で、印刷媒体上でインク滴の着弾点のずれが生じる可能性がある。個別に動作バイアス電圧値を決定することにより、そのようなずれを防止することができる。
【００１５】
本発明の別の観点によると、バイアス電圧の印加によりノズルからインクを噴射する印刷ヘッドと、印刷ヘッドに対し動作バイアス電圧を印加するバイアス電源回路と、を備え、印刷ヘッドは、所定のバイアス電圧に対するノズルからのインク滴の噴射速度の測定結果に基づいてランク付けされており、バイアス電源回路は、印刷ヘッドに付与されたランクに基づき、印刷ヘッドに印加すべき動作バイアス電圧値が設定されたことを特徴とする印刷装置が提供される。
【００１６】
印刷ヘッドを複数備え、印刷ヘッドごとに、印刷ヘッドのノズル端面の位置が、印刷ヘッドに設定された動作バイアス電圧値における印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度に応じて調整された構成とすることもできる。印刷ヘッド間でのインク滴の着弾点のずれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る印刷ヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１に示す印刷ヘッドの平面図および断面図である。
【図３】印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】インク滴の噴射速度と噴射量（インク重量）との関係の一例を示す図である。
【図５】印刷装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】図５に示す印刷装置を制御する処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】印刷装置の別の構成例を示すブロック図である。
【図８】図７に示す印刷装置を制御する処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下では、バイアス電圧の印加によりノズルからインクを噴射する印刷ヘッドとして、圧電素子を用いるピエゾヘッドを例に説明する。
【００１９】
［印刷ヘッドの構成］
図１は、印刷ヘッドを示す分解斜視図である。図２は、図１に示す印刷ヘッドの平面図および断面図である。
【００２０】
この印刷ヘッドは、流路形成基板１０を備える。この流路形成基板１０は、この例では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。この流路形成基板１０には、複数の隔壁により区画された圧力発生室１２が、その長手方向に２列並設されている。また各列の圧力発生室１２の長手方向外側には、連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４を介して連通されている。なお、連通部１３は、後述する封止基板３０のリザーバ部３３と連通して、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
【００２１】
また、流路形成基板１０の開口面側（エッチング加工された側、図面下側）には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば０．０３〜０．３ｍｍで、３００℃以下での線膨張係数が例えば２．５〜４．５［×１０-6／℃］であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板または不錆鋼などからなる。ノズルプレート２０は、一方の面で流路形成基板１０の一面を全面的に覆い、流路形成基板１０であるシリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。
【００２２】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側の弾性膜５０の上には、厚さが例えば約０．４μｍの絶縁体膜５５が形成され、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば約１μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば約０．０５μｍの上電極膜８０とが積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０および上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極および圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極および圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。この例では、下電極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、この例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５および下電極膜６０が振動板として作用する。
【００２３】
ここで、圧電素子３００の個別電極である上電極膜８０には、圧電素子３００の長手方向端部近傍から圧力発生室１２の外側の領域まで引き出されるリード電極９０がそれぞれ接続されている。このリード電極９０は、例えば金（Ａｕ）等からなり、この例では、圧電素子３００の長手方向端部近傍から圧力発生室１２の列間に対応する領域（他方の列の圧電素子３００に近接する領域）まで延設されている。また、圧電素子３００の共通電極である下電極膜６０は、この例では、圧力発生室１２の長手方向両端部近傍に対向する領域でそれぞれパターニングされ、かつ圧力発生室１２の並設方向に沿って圧力発生室１２の列の外側の領域まで延設されている。そして、各圧力発生室１２の列に対応する領域の下電極膜６０は、圧力発生室１２の列の外側の領域で連続している。
【００２４】
流路形成基板１０の圧電素子３００側には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封する圧電素子保持部３１を有する封止基板３０が接合されている。この圧電素子保持部３１は、この例では、各圧電素子３００に対向する領域、すなわち、各圧力発生室１２の列に対向する領域のそれぞれに設けられた圧電素子３００の列（図２における３００ａおよび３００ｂ参照）をそれぞれ封止している。また、圧電素子保持部３１の間、すなわち、封止基板３０の中央部に対応する領域には、この封止基板３０を厚さ方向に貫通する貫通部３２が設けられている。そして、上電極膜８０から引き出されたリード電極９０の先端部がこの貫通部３２内に露出され、各リード電極９０はこの貫通部３２内に延設された駆動配線１２０を介して電気的に接続されている。
【００２５】
また、この封止基板３０には、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３３が設けられている。リザーバ部３３は、この例では、封止基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、弾性膜５０および絶縁体膜５５を貫通して設けられた貫通孔を介して流路形成基板１０の連通部１３と連通されて、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。また、この封止基板３０上の貫通部３２の両側には、圧電素子３００を列毎に駆動する２つの駆動ＩＣ１１０が、それぞれ実装されている。そして、駆動ＩＣ１１０と各リード電極９０の貫通部３２内に露出した端部近傍とが、ボンディングワイヤからなる駆動配線１２０によって、電気的に接続されている。
【００２６】
なお、封止基板３０のリザーバ部３３に対応する領域には、封止膜４１および固定板４２からなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３３の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成されている。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００２７】
このように構成した印刷ヘッドは、図示しない外部インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣ１１０からの記録信号に従い、上電極膜８０と下電極膜６０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０および圧電体層７０をたわみ変形させることにより、圧力発生室１２内の圧力が高まり、ノズル開口２１からインク滴が噴射される。
【００２８】
［印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法］
同一の仕様で製造された印刷ヘッドであっても、製造上のばらつきから、所定のバイアス電圧を印加したときのインク滴の噴射速度や、噴射されるインク重量に、ばらつきがでる。インク重量にばらつきがでると、印刷される色の再現性に影響がでる。そこで、本実施の形態では、ノズル開口２１からと出されるインク重量で、印刷ヘッドをランク分けする。しかし、インク重量の促成精度は低い。そこで、測定精度の高いインク滴速度を測定し、それをランク分けに用いる。そして、印刷装置において、個々の印刷ヘッドに付加されたランクに応じて、その印刷ヘッドの動作バイアス電圧を設定する。
【００２９】
図３は、印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法の処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、簡単にいうと、印刷ヘッドごとに、所定のバイアス電圧に対する印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度を測定し（ステップＳ１〜Ｓ３）、その測定結果に基づき、印刷ヘッドに印加する動作バイアス電圧値を設定する（ステップＳ４，Ｓ５）ものである。インク滴の噴射速度の測定は、例えば不図示のストロボスコープにより撮影することにより行われる。
【００３０】
この処理では、印刷装置において印刷ヘッドのバイアス電圧を設定するために、印刷ヘッドの検査工程において、印刷ヘッドをランク分けし、そのランクの情報を印刷ヘッドに付加しておく。すなわち、印刷ヘッドごとに、所定のバイアス電圧に対する印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度を測定する（ステップＳ１）。そして、測定結果から、インク滴の噴射速度と噴射量との既知の相関関係に基づいて、所定のバイアス電圧に対する印刷ヘッドのノズルからの、インク滴の噴射量（インク重量）を算出する（ステップＳ２）。そして、その算出結果で、印刷ヘッドをランク分けし、個々の印刷ヘッドにランクを付加する（ステップＳ３）。
【００３１】
印刷装置では、印刷ヘッドに付加されたランク（ステップＳ２の計算結果）に基づき、その印刷ヘッドに印加する動作バイアス電圧値Ｖｂｓを決定し（ステップＳ４）、印刷ヘッドごとに、印刷装置内のバイアス電源回路に動作バイアス電圧値Ｖｂｓを設定する（ステップＳ５）。
【００３２】
図４は、図１および図２に示す印刷ヘッドにおけるノズル開口２１から噴射されるインク滴の噴射速度と噴射量（インク重量）との関係の一例を示す。同一の仕様で製造された印刷ヘッドであれば、インク滴の噴射速度と噴射されるインク重量とには、図４に示すような相関がある。この相関関係を事前に求めておくことで、測定結果から、印刷ヘッドのバイアス電圧に対する印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射量（インク重量）を算出することができる。表１に、ランク分けの一例を示す。
【表１】
【００３３】
所定のバイアス電圧として、複数の電圧を用いることもできる。任意のバイアス電圧で複数のインク滴速度Ｖｍを測定し、これらのインク滴速度Ｖｍでランク分けして、それぞれインク重量Ｉｗを算出する。２つのインク重量Ｉｗとバイアス電圧とから、適正なインク重量となる適正な動作バイアス電圧値を求めることができる。また、適正なバイアス電圧値におけるインク滴速度Ｖｍを求めてその情報を印刷ヘッドにもたせ、印刷装置において、そのインク滴速度Ｖｍに基づいて、プラテンギャップの調整、もしくはインク噴射のタイミングを調整して、印刷ヘッドによる双方向印刷時のずれを抑制することもできる。
【００３４】
［印刷装置の制御方法］
図５は、上述の印刷ヘッドを用いる印刷装置の構成を示すブロック図である。この印刷装置はインクジェットプリンタであり、印刷ヘッドのランクによりこの印刷装置を制御する方法について説明する。
【００３５】
図５に示す印刷装置は、制御部１００１と、印刷ヘッド１００２とを備える。制御部１００１は、ホストコンピューター（図示せず）などからの多値階層情報を含む印字データなどを受信する外部インターフェース１００３と、多値階層情報を含む印字データなどの各種データの記憶を行うＲＡＭ１００４と、各種データ処理を行うためのルーチンなどを記憶したＲＯＭ１００５と、ＣＰＵ（中央処理部）１００６と、印刷ヘッド１００２にバイアス電圧を印加するバイアス電源回路（Ｖｂｓ回路）１００７と、印刷ヘッドのバイアス電圧特性を検出する検出部１００８と、バイアス電源回路（Ｖｂｓ回路）１００７から印加されたバイアス電圧を印刷ヘッド１００２に印加するなどの機能を担う内部インターフェース１００９とを備えている。印刷装置はまた、印刷のための各種の機構を備える。これらの各種の機構のうち、図５では、プラテンギャップ調整機構１０１０のみを示し、他は省略する。
【００３６】
図６は、印刷ヘッド１００２に付加されたランクに基づき印刷装置を制御する処理の流れを示すフローチャートである。印刷ヘッド１００２は、所定のバイアス電圧に対するノズルからのインク滴の噴射速度の測定結果に基づいてランク付けされているものとする。検出部１００８は、ＣＰＵ１００６の制御により動作し、印刷ヘッド１００２に付与されたランクに基づき、その印刷ヘッド１００２に印加すべき動作バイアス電圧値Ｖｂｓを決定する（ステップＳ４）。ＣＰＵ１００６は、決定された動作バイアス電圧値Ｖｂｓをバイアス電源回路１００７に設定する（ステップＳ５ａ）。
【００３７】
また、印刷ヘッド１００２にインク噴射速度に関する情報が付与されている場合に、ＣＰＵ１００６は、その情報に基づいて内部インターフェース１００９を介してプラテンギャップ調整機構１０１０を制御し、印刷ヘッド１００２のノズルとインク滴の噴射対象である印刷媒体との距離、すなわちプラテンギャップを調整する（ステップＳ６）。
【００３８】
写真印刷などでは、所望の色や濃度を再現するにはインク重量を合わせる必要があり、その印刷ヘッド１００２から噴射されるインク重量が重要である。一方、文字や罫線を印刷する場合、高速印刷のために印刷ヘッド１００２を高速に移動させると、インク滴の噴射速度によっては、双方向印刷時にずれが生じることがある。たとえば、ある噴射速度のとき、印刷ヘッド１００２の往路と復路とでインク滴の着弾点が一致しているとする。しかし、噴射速度が異なると、同じ噴射条件では、印刷ヘッド１００２の往路と復路とでインク滴の着弾点がずれることになる。このずれは、罫線印刷で特に顕著となる。これを防止するために、ステップＳ６において、プラテンギャップを設定する。インク滴の噴射タイミングを調整することもできる。
【００３９】
図７は、印刷装置の別の構成例を示すブロック図である。この印刷装置は、ラインインクジェットプリンタであり、複数の印刷ヘッド１００２ａ〜１００２ｄから構成されるラインヘッド１００３を有する。その他の構成は、図５に示す印刷装置と同等である。この印刷装置は、印刷のための各種の機構を備えるが、これらの機構については、プラテンギャップ調整機構１０１０を含めて図示を省略する。
【００４０】
図８は、印刷ヘッド１００２ａ〜１００２ｄに付加されたランクに基づき印刷装置を制御する処理の流れを示すフローチャートである。印刷ヘッド１００２ａ〜１００２ｄは、所定のバイアス電圧に対するノズルからのインク滴の噴射速度の測定結果に基づいてそれぞれランク付けされているものとする。検出部１００８は、ＣＰＵ１００６の制御により動作し、印刷ヘッド１００２ａ〜１００２ｄに付与されたランクに基づき、それぞれの印刷ヘッド１００２ａ〜１００２ｄに印加すべき動作バイアス電圧値Ｖｂｓを個別に決定する（ステップＳ４ａ）。ＣＰＵ１００６は、決定された動作バイアス電圧値Ｖｂｓをバイアス電源回路１００７に設定する（ステップＳ５）。
【００４１】
また、印刷ヘッド１００２にインク噴射速度に関する情報が付与されている場合には、その情報に基づいて、バイアス電源回路１００７に設定された動作バイアス電圧値に対しして、印刷ヘッド１００２ａ〜１００２ｄのそれぞれのノズルからのインク滴の噴射タイミングを設定する（ステップＳ６）。
【００４２】
［実施の形態の効果］
以上説明した実施の形態によれば、インク滴の噴射速度で印刷ヘッドをランク分けするので、測定精度の高いパラメータでランク分けされる。また、インク滴の噴射速度から噴射量（インク重量）を求め、それによりランク分けすることもできる。インク滴の噴射速度と噴射量とは、その印刷ヘッドの構造から、経験的に求めることができるので、簡単に求めることができる。所定のバイアス電圧として、複数の電圧を用いること場合には、そのような印刷ヘッドを使用する印刷装置において、バイアス電圧に対するインク滴速度の感度が得られ、印刷しようとする画像に応じて、インク滴の噴射量とインク滴速度とを、最適に調整することができる。
【００４３】
以上の説明では、印刷ヘッドとして、圧電素子を用いるピエゾヘッドを用いる場合を例に説明したが、サーマルヘッドでも同様に実施することができる。また、紙への印刷だけでなく、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造や、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）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ヘッドや、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射するヘッド等を含むことができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０…流路形成基板、１２…圧力発生室、１３…連通部、１４…インク供給路、２０…ノズルプレート、２１…ノズル開口、３０…封止基板、３１…圧電素子保持部、３２…貫通部、３３…リザーバ部、４０…コンプライアンス基板、４１…封止膜、４２…固定板、４３…開口部、５０…弾性膜、５５…絶縁体膜、６０…下電極膜、７０…圧電体層、８０…上電極膜、９０…リード電極、１００…リザーバ、１２０…駆動配線、３００…圧電素子、１１０…駆動ＩＣ、１００１…制御部、１００２…印刷ヘッド、１００３…外部インターフェース、４１００４…ＣＰＵ、１００５…ＲＯＭ、１００７…ＲＡＭ、１００７…バイアス電源回路、１００８…検出部、１００９…内部インターフェース、１０１０…プラテンギャップ調整機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイアス電圧の印加によりノズルからインクを噴射する印刷ヘッドの動作バイアス電圧をその印刷ヘッドごとに設定する方法であって、
前記印刷ヘッドごとに、
所定のバイアス電圧に対する該印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度を測定し、
その測定結果に基づき、該印刷ヘッドに印加する動作バイアス電圧値を設定する
ことを特徴とする印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法。
【請求項２】
請求項１記載のバイアス電圧設定方法において、
前記測定結果から、インク滴の噴射速度と噴射量との既知の相関関係に基づいて、前記所定のバイアス電圧に対する該印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射量を算出し、
その算出結果に基づき、該印刷ヘッドの動作バイアス電圧値を設定する
ことを特徴とする印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法。
【請求項３】
請求項１または２記載のバイアス電圧設定方法において、前記所定のバイアス電圧として、複数の電圧を用いることを特徴とする印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法。
【請求項４】
バイアス電圧の印加によりノズルからインクを噴射する印刷ヘッドと、前記印刷ヘッドに対し動作バイアス電圧を印加するバイアス電源回路と、を備えた印刷装置の制御方法であって、
前記印刷ヘッドは、所定のバイアス電圧に対する前記ノズルからのインク滴の噴射速度の測定結果に基づいてランク付けされており、
前記印刷ヘッドに付けられたランクに基づき、前記印刷ヘッドに印加すべき動作バイアス電圧値を決定するステップと、
決定した動作バイアス電圧値を前記バイアス電源回路に設定するステップと、
を有することを特徴とする印刷装置の制御方法。
【請求項５】
請求項４記載の印刷装置の制御方法において、
前記バイアス回路に設定された動作バイアス電圧値に対する該印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度に基づいて、該印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射タイミングを設定するステップ
をさらに有することを特徴とする印刷装置の制御方法。
【請求項６】
請求項４記載の印刷装置の制御方法において、
前記バイアス回路に設定された動作バイアス電圧値に対する該印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度に基づいて、該印刷ヘッドのノズルとインク滴の噴射対象である印刷媒体との距離を調整するステップ
をさらに有することを特徴とする印刷装置の制御方法。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか１項記載の印刷装置の制御方法において、
前記印刷装置には複数の印刷ヘッドが設けられ、
前記決定するステップでは、前記複数の印刷ヘッドのそれぞれについて個別に動作バイアス電圧を決定する
ことを特徴とする印刷装置の制御方法。
【請求項８】
バイアス電圧の印加によりノズルからインクを噴射する印刷ヘッドと、
前記印刷ヘッドに対しバイアス電圧を印加するバイアス電源回路と、
を備え、
前記印刷ヘッドは、所定のバイアス電圧に対する前記ノズルからのインク滴の噴射速度の測定結果に基づいてランク付けされており、
前記バイアス電源回路は、前記印刷ヘッドに付与されたランクに基づき、前記印刷ヘッドに印加すべき動作バイアス電圧値が設定された
ことを特徴とする印刷装置。
【請求項９】
請求項８記載の印刷装置において、
前記印刷ヘッドを複数備え、
前記印刷ヘッドごとに、該印刷ヘッドのノズル端面の位置が、前記印刷ヘッドに設定された動作バイアス電圧値における該印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度に応じて調整された
ことを特徴とする印刷装置。
【請求項１】
バイアス電圧の印加によりノズルからインクを噴射する印刷ヘッドの動作バイアス電圧をその印刷ヘッドごとに設定する方法であって、
前記印刷ヘッドごとに、
所定のバイアス電圧に対する該印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度を測定し、
その測定結果に基づき、該印刷ヘッドに印加する動作バイアス電圧値を設定する
ことを特徴とする印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法。
【請求項２】
請求項１記載のバイアス電圧設定方法において、
前記測定結果から、インク滴の噴射速度と噴射量との既知の相関関係に基づいて、前記所定のバイアス電圧に対する該印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射量を算出し、
その算出結果に基づき、該印刷ヘッドの動作バイアス電圧値を設定する
ことを特徴とする印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法。
【請求項３】
請求項１または２記載のバイアス電圧設定方法において、前記所定のバイアス電圧として、複数の電圧を用いることを特徴とする印刷ヘッドのバイアス電圧設定方法。
【請求項４】
バイアス電圧の印加によりノズルからインクを噴射する印刷ヘッドと、前記印刷ヘッドに対し動作バイアス電圧を印加するバイアス電源回路と、を備えた印刷装置の制御方法であって、
前記印刷ヘッドは、所定のバイアス電圧に対する前記ノズルからのインク滴の噴射速度の測定結果に基づいてランク付けされており、
前記印刷ヘッドに付けられたランクに基づき、前記印刷ヘッドに印加すべき動作バイアス電圧値を決定するステップと、
決定した動作バイアス電圧値を前記バイアス電源回路に設定するステップと、
を有することを特徴とする印刷装置の制御方法。
【請求項５】
請求項４記載の印刷装置の制御方法において、
前記バイアス回路に設定された動作バイアス電圧値に対する該印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度に基づいて、該印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射タイミングを設定するステップ
をさらに有することを特徴とする印刷装置の制御方法。
【請求項６】
請求項４記載の印刷装置の制御方法において、
前記バイアス回路に設定された動作バイアス電圧値に対する該印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度に基づいて、該印刷ヘッドのノズルとインク滴の噴射対象である印刷媒体との距離を調整するステップ
をさらに有することを特徴とする印刷装置の制御方法。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか１項記載の印刷装置の制御方法において、
前記印刷装置には複数の印刷ヘッドが設けられ、
前記決定するステップでは、前記複数の印刷ヘッドのそれぞれについて個別に動作バイアス電圧を決定する
ことを特徴とする印刷装置の制御方法。
【請求項８】
バイアス電圧の印加によりノズルからインクを噴射する印刷ヘッドと、
前記印刷ヘッドに対しバイアス電圧を印加するバイアス電源回路と、
を備え、
前記印刷ヘッドは、所定のバイアス電圧に対する前記ノズルからのインク滴の噴射速度の測定結果に基づいてランク付けされており、
前記バイアス電源回路は、前記印刷ヘッドに付与されたランクに基づき、前記印刷ヘッドに印加すべき動作バイアス電圧値が設定された
ことを特徴とする印刷装置。
【請求項９】
請求項８記載の印刷装置において、
前記印刷ヘッドを複数備え、
前記印刷ヘッドごとに、該印刷ヘッドのノズル端面の位置が、前記印刷ヘッドに設定された動作バイアス電圧値における該印刷ヘッドのノズルからのインク滴の噴射速度に応じて調整された
ことを特徴とする印刷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１９２６６６（Ｐ２０１２−１９２６６６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９０６８（Ｐ２０１１−５９０６８）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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