特許 7552190 インクジェットヘッドの駆動設定方法及び駆動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】インクジェットヘッドの駆動設定方法及び駆動方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/015 20060101AFI20240910BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

B41J2/015 101

B41J2/01 451

B41J2/01 401

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020159254

(22)【出願日】2020-09-24

(65)【公開番号】P2022052804

(43)【公開日】2022-04-05

【審査請求日】2023-08-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001254

【氏名又は名称】弁理士法人光陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北見 亜紀子

【審査官】中村 博之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１５０８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１９８９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２９１３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０３３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０４３０７４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インク液滴を各々吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルに連通する複数のインク流路と、当該複数のインク流路内のインクにそれぞれ圧力変動を付与する動作を行う複数の駆動素子と、前記複数の駆動素子に駆動パルスを印加して、当該駆動素子により前記駆動パルスのパルス幅に応じた圧力変動を生じさせる駆動制御部と、を備えるインクジェットヘッドの駆動設定方法であって、
前記複数のインク流路のそれぞれについて、インク液滴の吐出速度を計測し、当該吐出速度が最大となる最速駆動パルス幅を取得する取得ステップ、
取得された複数の前記最速駆動パルス幅に基づく値を前記複数の駆動素子に出力する前記駆動パルスのパルス幅に設定する設定ステップ、
を含み、
前記設定ステップでは、前記複数の最速駆動パルス幅の平均値を前記駆動パルスのパルス幅に設定する
ことを特徴とするインクジェットヘッドの駆動設定方法。

【請求項2】

前記取得ステップでは、前記パルス幅と前記吐出速度との関係を所定の関数でフィッティングして前記最速駆動パルス幅を特定することを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの駆動設定方法。

【請求項3】

前記取得ステップでは、少なくとも４つの異なるパルス幅に応じたインクの吐出速度を計測することを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッドの駆動設定方法。

【請求項4】

インク液滴を各々吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルに連通する複数のインク流路と、当該複数のインク流路内のインクにそれぞれ圧力変動を付与する動作を行う複数の駆動素子と、前記複数の駆動素子に駆動パルスを印加して、当該駆動素子により前記駆動パルスのパルス幅に応じた圧力変動を生じさせる駆動制御部と、を備えるインクジェットヘッドの駆動設定方法であって、
前記複数のインク流路のそれぞれについて、インク液滴の吐出速度を計測し、当該吐出速度が最大となる最速駆動パルス幅を取得する取得ステップ、
取得された複数の前記最速駆動パルス幅に基づく値を前記複数の駆動素子に出力する前記駆動パルスのパルス幅に設定する設定ステップ、
を含み、
前記取得ステップでは、少なくとも４つの異なるパルス幅に応じたインクの吐出速度を計測し、前記パルス幅と前記吐出速度との関係を所定の関数でフィッティングして前記最速駆動パルス幅を特定する、
ことを特徴とするインクジェットヘッドの駆動設定方法。

【請求項5】

前記インクジェットヘッドは、前記複数のノズルを有するノズル群を複数有し、
前記設定ステップでは、前記ノズル群ごとにそれぞれ前記パルス幅を設定することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの駆動設定方法。

【請求項6】

前記取得ステップ及び前記設定ステップの処理は、前記インクジェットヘッドの出荷前検査時に行われることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの駆動設定方法。

【請求項7】

前記設定ステップで設定されたパルス幅に対する前記取得ステップで得られた前記複数のインク流路の各々についての前記最速駆動パルス幅のばらつきに応じた性能のレベル評価を行う評価ステップを含むことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの駆動設定方法。

【請求項8】

インク液滴を各々吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルに連通する複数のインク流路と、当該複数のインク流路内のインクにそれぞれ圧力変動を付与する動作を行う複数の駆動素子と、前記複数の駆動素子に駆動パルスを印加して、当該駆動素子により前記駆動パルスのパルス幅に応じた圧力変動を生じさせる駆動制御部と、を備えるインクジェットヘッドの駆動方法であって、
請求項１～７のいずれか一項に記載の駆動設定方法で定められた前記パルス幅の前記駆動パルスを前記駆動素子にそれぞれ出力する駆動ステップを含むことを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。

【請求項9】

前記駆動ステップでは、連続した複数回の前記駆動パルスにより複数のインク液滴を吐出させて、記録媒体の同一画素範囲に着弾させることが可能であり、
前記複数回の前記駆動パルスの出力間隔のうち、最後の２回の前記駆動パルスの出力間隔は、３回以上の前記駆動パルスの出力間隔のうち最後の２回の出力間隔以外の出力間隔よりも広い
ことを特徴とする請求項８記載のインクジェットヘッドの駆動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、インクジェットヘッドの駆動設定方法及び駆動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

インク流路（インクチャネル）を経て供給されるインクに対して当該インクチャネルの途中に位置する圧力室で圧力変動を付与して、多数の圧力室にそれぞれ連通する多数のノズルからインクを吐出することで、画像、薄膜、配線や立体構造などの記録を行うインクジェット記録装置がある。インクチャネル数が増えるにつれて、全てのノズル及び圧力室を均一に形成するのが難しくなり、これに応じてノズル間で吐出されるインクの速度のばらつきが生じやすくなっている。特許文献１では、ノズルごとに予め算出された補正データを記憶保持し、当該補正データに基づいて基準の駆動電圧信号を各々補正して出力する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－５９９６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、駆動動作時に毎回全てのノズルに対して補正処理を行うのは手間がかかり、構成や制御も煩雑になるという課題がある。

【0005】

この発明の目的は、より簡潔にノズル間のインクの吐出速度のばらつきを少なくすることが可能なインクジェットヘッドの駆動設定方法及び駆動方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
インク液滴を各々吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルに連通する複数のインク流路と、当該複数のインク流路内のインクにそれぞれ圧力変動を付与する動作を行う複数の駆動素子と、前記複数の駆動素子に駆動パルスを印加して、当該駆動素子により前記駆動パルスのパルス幅に応じた圧力変動を生じさせる駆動制御部と、を備えるインクジェットヘッドの駆動設定方法であって、
前記複数のインク流路のそれぞれについて、インク液滴の吐出速度を計測し、当該吐出速度が最大となる最速駆動パルス幅を取得する取得ステップ、
取得された複数の前記最速駆動パルス幅に基づく値を前記複数の駆動素子に出力する前記駆動パルスのパルス幅に設定する設定ステップ、
を含み、
前記設定ステップでは、前記複数の最速駆動パルス幅の平均値を前記駆動パルスのパルス幅に設定する、
ことを特徴とする。

【0008】

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドの駆動設定方法において、
前記取得ステップでは、前記パルス幅と前記吐出速度との関係を所定の関数でフィッティングして前記最速駆動パルス幅を特定することを特徴とする。

【0009】

また、請求項３記載の発明は、請求項２記載のインクジェットヘッドの駆動設定方法において、
前記取得ステップでは、少なくとも４つの異なるパルス幅に応じたインクの吐出速度を計測することを特徴とする。
また、請求項４記載の発明は、
インク液滴を各々吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルに連通する複数のインク流路と、当該複数のインク流路内のインクにそれぞれ圧力変動を付与する動作を行う複数の駆動素子と、前記複数の駆動素子に駆動パルスを印加して、当該駆動素子により前記駆動パルスのパルス幅に応じた圧力変動を生じさせる駆動制御部と、を備えるインクジェットヘッドの駆動設定方法であって、
前記複数のインク流路のそれぞれについて、インク液滴の吐出速度を計測し、当該吐出速度が最大となる最速駆動パルス幅を取得する取得ステップ、
取得された複数の前記最速駆動パルス幅に基づく値を前記複数の駆動素子に出力する前記駆動パルスのパルス幅に設定する設定ステップ、
を含み、
前記取得ステップでは、少なくとも４つの異なるパルス幅に応じたインクの吐出速度を計測し、前記パルス幅と前記吐出速度との関係を所定の関数でフィッティングして前記最速駆動パルス幅を特定する、
ことを特徴とする。

【0010】

また、請求項５記載の発明は、請求項１～４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの駆動設定方法において、
前記インクジェットヘッドは、前記複数のノズルを有するノズル群を複数有し、
前記設定ステップでは、前記ノズル群ごとにそれぞれ前記パルス幅を設定することを特徴とする。

【0011】

また、請求項６記載の発明は、請求項１～５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの駆動設定方法において、
前記取得ステップ及び前記設定ステップの処理は、前記インクジェットヘッドの出荷前検査時に行われることを特徴とする。

【0012】

また、請求項７記載の発明は、請求項１～６のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの駆動設定方法において、
前記設定ステップで設定されたパルス幅に対する前記取得ステップで得られた前記複数のインク流路の各々についての前記最速駆動パルス幅のばらつきに応じた性能のレベル評価を行う評価ステップを含むことを特徴とする。

【0013】

また、請求項８記載の発明は、
インク液滴を各々吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルに連通する複数のインク流路と、当該複数のインク流路内のインクにそれぞれ圧力変動を付与する動作を行う複数の駆動素子と、前記複数の駆動素子に駆動パルスを印加して、当該駆動素子により前記駆動パルスのパルス幅に応じた圧力変動を生じさせる駆動制御部と、を備えるインクジェットヘッドの駆動方法であって、
請求項１～７のいずれか一項に記載の駆動設定方法で定められた前記パルス幅の前記駆動パルスを前記駆動素子にそれぞれ出力する駆動ステップを含むことを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法である。

【0014】

また、請求項９記載の発明は、請求項８記載のインクジェットヘッドの駆動方法において、
前記駆動ステップでは、連続した複数回の前記駆動パルスにより複数のインク液滴を吐出させて、記録媒体の同一画素範囲に着弾させることが可能であり、
前記複数回の前記駆動パルスの出力間隔のうち、最後の２回の前記駆動パルスの出力間隔は、３回以上の前記駆動パルスの出力間隔のうち最後の２回の出力間隔以外の出力間隔よりも広い
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明に従うと、より簡潔にノズル間のインクの吐出速度のばらつきが少なくなるようにインクジェットヘッドを駆動することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態の駆動設定方法の設定対象であるインクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置の機能構成を示すブロック図である。

【図2】記録動作部のインク吐出面を示す底面図である。

【図3】吐出パルスについて説明する図である。

【図4】マルチドロップ方式における駆動パルスの波形の例を示す図である。

【図5】ＡＬの推定について説明する図である。

【図6】ＡＬの推定例を示す図である。

【図7】平均ＡＬ中央ＡＬとの差に対し、中央ＡＬでの駆動時におけるインク液滴の単発吐出の吐出速度とマルチドロップの吐出速度との差を示した図である。

【図8】検査装置の機能構成を示すブロック図である。

【図9】駆動波形設定処理の制御手順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】

【0017】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【0018】

図１は、本実施形態の駆動設定方法の設定対象であるインクジェットヘッド２１を有するインクジェット記録装置１００の機能構成を示すブロック図である。
インクジェット記録装置１００は、搬送部１０と、記録動作部２０と、駆動波形信号生成部２９と、記憶部３０と、制御部４０と、撮像部５０と、通信部７０と、操作受付部８１と、表示部８２と、電力供給部９０などを備える。

【0019】

搬送部１０は、搬送ベルト１２と、搬送モーター１４を備える。搬送モーター１４に適切な駆動信号が入力されることで、搬送モーター１４が回転動作する。搬送ベルト１２は、無端状であって搬送モーター１４により回転されるローラーなどに架け渡されており、ローラーの回転に応じた速度で周回移動する。搬送ベルト１２の外周面上に載置された記録媒体がこの周回移動に応じて移動、搬送される。

【0020】

記録動作部２０は、搬送部１０により搬送される記録媒体上にインクを吐出して画像などを記録する。記録動作部２０は、ヘッド駆動部２５（駆動制御部）と、複数の記録素子２０ａなどを備える。記録素子２０ａは、それぞれ、圧電素子２６（駆動素子）と、ノズル２７と、インク流路２８（チャネル）などを有する。ヘッド駆動部２５は、選択された圧電素子２６に駆動信号（駆動パルス）を印加して圧電素子２６を変形動作させる。インクは、複数のノズル２７に対して共通の供給路から、各ノズル２７に連通するインク流路２８を介してそれぞれノズル２７へ送られる。各インク流路２８は、圧力室を含み、当該圧力室の壁面に沿って位置する（又は壁面自体をなす）圧電素子２６に対する駆動電圧の印加に応じた変形動作により圧力室内のインクに圧力変動が付与される。圧電素子２６は、ノズル２７に供給されるインクに対して駆動パルスに応じた圧力変動を付与してノズル２７からインク液滴を射出（吐出）させ、画像を記録する。インクジェット記録装置１００には、インクジェット記録装置１００において一度の画像記録動作で射出されるインクの色や種別の数に応じた数の記録動作部２０が設けられる。この記録動作部２０では、後述のように複数発のインク液滴を連続的に吐出させてこれらを途中で合一させ、単一液滴として対応する画素範囲（同一の画素範囲）に着弾させるマルチドロップ方式でのインク吐出が可能であり、インク液滴の数に応じて各画素範囲の濃度階調を定めることができる。

【0021】

駆動波形信号生成部２９は、ヘッド駆動部２５が記録素子２０ａへ出力する駆動パルスを生成する。駆動波形信号生成部２９は、特には限られないが、予め定められた駆動波形を示すデジタルデータをアナログ変換し、電圧及び電流を増幅した信号を駆動パルスとしてヘッド駆動部２５に出力する。生成される駆動パルスには、インクを吐出させる台形波形状や矩形波形状のものに加えて、より緩やかにインクに圧力変化を生じさせるような波形の駆動パルス（三角波など。パルス幅は、例えば半値幅（振幅の５０％以上の部分の幅）。５０％以外の値であってもよい）が含まれていてもよい。

【0022】

制御部４０は、ＣＰＵ４１（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ４２（Random Access Memory）を備え、インクジェット記録装置１００の各種動作を統括制御するプロセッサーである。ＣＰＵ４１は、各種演算処理を行って制御動作を実行する。ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１に作業用のメモリー空間を提供し、一時データを記憶する。制御部４０は、記録対象の画像データや画像の記録に係る設定データなどに基づいて、記録動作部２０におけるインク吐出動作に係る駆動パルスの記録素子２０ａへの出力を制御する。

【0023】

記憶部３０は、記録対象の画像データを記憶し、また、各種プログラムや設定データを記憶する。記憶部３０は、少なくとも不揮発性メモリーを有し、また、揮発性メモリー（ＲＡＭ）を有していてもよい。画像データは、ＲＡＭに記憶されてもよい。設定データには、波形設定データ３１が含まれる。不揮発性メモリーは、例えば、フラッシュメモリーなどであり、これに加えて又は代えてＨＤＤ（Hard Disk Drive）などを有していてもよい。なお、記憶部３０の一部は、記録動作部２０のインクジェットヘッド２１（図２参照）などが保持するものであってもよい。インクジェットヘッド２１（ヘッドユニット）固有のパラメーター情報や初期異常ノズルの情報などは、インクジェットヘッド２１が備える不揮発性メモリーなどに記憶され得る。これらの情報は、当該インクジェットヘッド２１（ヘッドユニット）がインクジェット記録装置１００に装着された後の初期設定などで制御部４０により読み取られ、インクジェット記録装置１００本体の記憶部３０に統合的に記憶、管理されてもよい。

【0024】

波形設定データ３１は、各記録素子２０ａに出力する駆動パルスの波形パターンデータを記憶する。ここで記憶される波形パターンデータには、特に、複数発のインク吐出を連続的に行う場合における各インク吐出にそれぞれ応じた駆動パルスの開始タイミング、パルス幅及び電圧振幅の情報が含まれる。パルス幅の情報は、上記インクジェットヘッド２１が備える不揮発性メモリーから取得されたパラメーター（後述の駆動波形設定処理（駆動設定方法）で設定されたパルス幅）であってもよい。これらは、駆動波形信号生成部２９により生成される駆動パルスの元となるデジタルデータとされてよい。

【0025】

撮像部５０は、搬送部１０による搬送ベルト１２上での媒体Ｍの搬送方向について記録動作部２０の下流側で搬送ベルト１２（載置されている媒体Ｍ）の表面を撮像する。撮像部５０は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）撮像素子又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）撮像素子が幅方向に並んだラインセンサーであり、媒体Ｍの搬送方向への移動と組み合わせて媒体Ｍ上の２次元撮像が可能となっている。撮像結果は、制御部４０により解析されて画像の記録異常の検出や濃度階調の調整などに用いられる。

【0026】

通信部７０は、外部機器との間での通信を実行制御する。通信部７０は、例えば、ＴＣＰ／ＩＰなどの通信規格に基づいて外部のコンピューターと接続されて、記録対象の画像データを含むジョブデータを取得し、また、ジョブデータに基づく画像記録動作のステータスを出力することができる。また、通信部７０は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などにより周辺機器と直接接続されてデータの送受信がなされてもよい。

【0027】

操作受付部８１は、ユーザーなどによる入力操作を受け付けて、受け付けた内容を入力信号として制御部４０に出力する。操作受付部８１は、例えば、タッチパネルや押しボタンスイッチなどを備える。タッチパネルは、表示部８２の表示画面と重なって位置し、表示画面への表示内容と同期して操作内容が特定されてもよい。

【0028】

表示部８２は、ユーザーなどに対してステータスや選択メニューなどを示す表示を行う。表示部８２は、例えば、表示画面とインディケーター（ランプ）などを有する。表示部８２は、例えば、液晶ディスプレイなどを有し、表示画面に各種文字や図形をドットマトリクス表示することができる。インディケーターは、例えば、ＬＥＤランプなどにより電力供給の有無や動作異常の有無などを示す場合に利用されてもよい。

【0029】

電力供給部９０は、インクジェット記録装置１００の各部に応じた電圧の電力を供給する。記録動作部２０の駆動基板には、各駆動波形のピーク電圧に応じた電圧が出力される。

【0030】

上記各構成に加えて、インクジェット記録装置１００は、各ノズル２７からのインクの吐出速度を計測する計測部を有していてもよい。あるいは、インクジェット記録装置１００に対して外付けで各ノズル２７からのインク吐出速度を計測する計測装置の取り付け部を有していてもよい。なお、吐出速度は、直接インクの飛翔速度を計測するものではなく、撮像部５０による撮像データに基づいて着弾位置から定められてもよい。

【0031】

図２は、記録動作部２０のインク吐出面を示す底面図である。
記録動作部２０は、８個のインクジェットヘッド２１を有し、各インクジェットヘッド２１のインク吐出面が千鳥格子状に並んで露出されるようにキャリッジ２２に固定されている。インクジェットヘッド２１のインク吐出面には、それぞれ、ノズル２７の開口が所定の配列パターンで並んでいる。ノズル２７の開口は、全体として搬送ベルト１２による記録媒体の搬送方向に交差する（ここでは直交する）幅方向について所定の間隔（ノズルピッチ）で並んでいる。各ノズル２７の開口の搬送方向についての位置は、同一である必要はない。ここでは、各インクジェットヘッド２１は、幅方向へ複数のノズル２７の開口が並ぶノズル列を搬送方向について異なる４か所に有する。各ノズル列におけるノズル２７の開口は、上記ノズルピッチの４倍の間隔で並んでおり、互いにその１／４の長さずつ幅方向にずれて位置することで、全体として上記のノズルピッチの間隔となっている。

【0032】

次に、本実施形態のインクジェット記録装置１００におけるインク吐出動作について説明する。
図３は、吐出パルスについて説明する図である。
図３（ａ）に示すように、インクジェット記録装置１００では、圧電素子２６に対して台形波（又は矩形波）の駆動パルスが印加され、インク流路２８（圧力室）を一時的に圧縮又は膨張させてその後戻す動作によりインクに圧力変動を付与することで、インク吐出動作が行われる。なお、ここでは説明のため、台形波の電圧の初期電圧からの立ち上がり及び初期電圧への立ち下がりを分かりやすい長さで示しているが、駆動電圧の維持期間に比した立ち上がり時間及び立ち下がり時間は、適切に定められてよい。また、台形波の立ち上がり及び立ち下がりは、直線状の（一次の）電圧変化に限られない。指数関数的な立ち上がりなどであってもよい。

【0033】

吐出されるインク液滴は、先にインクを圧縮する押し打ちの場合には、インク流路２８を圧縮してノズル２７の開口から押し出されたインクが、インク流路２８の容積が元に戻る動作により引き戻されるノズル２７内のインクと分離することで生成され、飛翔する。先にインクを膨張させる引き打ちの場合には、インク流路２８を拡張してノズル２７の開口から離れる方向（すなわちインク流路の奥）へ引き戻されたインクが、インク流路２８の容積が元に戻る動作により勢いよく開口の方向へ戻されることで、先端部分のインクの一部が当該開口から飛び出して分離して生成され、飛翔する。

【0034】

ここで、インクの圧力変動には、インク流路の構造やインクの物性などに応じた共振周波数（音響的共振周波数）が存在する。この共振周波数による振動に同期してインクを吐出させることで、効率よくインクの吐出速度が向上し、共振周波数による振動と逆位相でインクを吐出させようとするとインクの吐出速度が小さくなる。すなわち、同じパルス電圧の振幅であっても、パルス幅（ここでは、台形状の駆動波における駆動パルスの立ち上がり開始から立ち下りの開始までの時間をパルス幅Ｐｗとする）に応じて付与される圧力波振動が異なり、吐出速度も異なる。パルス幅Ｐｗが音響的共振周波数の半分（Acoustic Length；ＡＬ）程度の駆動パルスを印加することで、最も効率良くインクを吐出することが可能となる。

【0035】

実際には、多数のノズル２７に連通するインク流路２８間には、製造上、若干の構造のばらつきが存在する。このため、各ノズル２７に対応する圧電素子２６に同一のパルス幅の駆動パルスを印加しても、同一の吐出速度が得られない。図３（ｂ）に示すように、各ノズル２７からのインク吐出速度は、印加されたパルス幅がインク流路２８のＡＬから離れるに従って低下するが、パルス幅Ｐｗａ、ＰｗｂがそれぞれＡＬと等しい２つのノズルからのインク吐出速度は、あるパルス幅Ｐｗ１では異なる値となる。

【0036】

インク流路２８からノズル２７にかけての構造は、断面積の変化などを含み、また、インク流路２８のノズル２７に接続する一端とは反対側の一端が共通のインク供給路に連通している。更に、設計値から製造上のばらつきに応じてＡＬもばらつくので、ＡＬを解析的に定めることは難しく、一般には、電圧値を一定にしてパルス幅を変化させたときに液滴の吐出速度が最大になるパルス幅として実験的に求めることができる。簡便には、１本の代表となるノズル２７を定め、例えば、ノズル配列において中央に位置するノズルを選択して、このノズル２７で最大の吐出速度が得られるパルス幅を計測する。そして、このパルス幅で全てのノズル２７から吐出されるインクの吐出速度が基準範囲内にあるインクジェットヘッド２１や、複数のインクジェットヘッド２１を組み合わせたヘッドユニットが基準に適合する商品（合格品）として出荷、利用される。しかしながら、代表となるノズル２７自体のＡＬが他のノズル２７のＡＬから大きくずれていると、インクジェットヘッド２１が検査で不合格となりやすい。

【0037】

このようなＡＬのばらつきによるノズル２７の間での吐出速度のばらつきは、複数のインク液滴を連続して吐出させて、飛翔中に合一させ又は別個に、同一の画素範囲内に着弾させることにより濃度階調を異ならせるマルチドロップ方式において、より顕著に影響が出る場合がある。

【0038】

図４は、マルチドロップ方式における駆動パルスの波形の例を示す図である。
連続した複数回、ここでは、４回の駆動パルスにより４発（複数）のインク液滴が続けて吐出されて、（本実施形態では、飛翔中にこれらが合一して）同一の画素範囲へ着弾される。ここでは、後発のインク液滴が先発のインク液滴に追いつくように、後発の駆動パルスの電圧振幅が先発の駆動パルスの電圧振幅よりも大きくなっている。

【0039】

なお、最後から２番目の駆動パルスと最後の駆動パルスとの間には、一回駆動パルスが吐出されない周期が含まれている。このように、最後から２番目の駆動パルス（液滴吐出）の立ち上がりと最後の駆動パルス（液滴吐出）の立ち上がりとの間（最後の２回の駆動パルスの出力間隔）をその他（３回以上の駆動パルスの出力間隔のうち最後の２回の出力間隔以外の出力間隔）よりも１周期分程度長く（広く）することで、インク液滴吐出時のサテライト、すなわち、本来意図するインク液滴以外の微小液滴の発生が低減される。このような微小液滴は、不要なインク液滴であり、着弾位置やタイミングも本来の意図からずれるので、記録画像に付着することで画質を低下させる。また、記録媒体に届かずに吐出されたノズル２７又はその他のノズル２７の開口周囲などに付着することもあり、これらが固化するとインク吐出の異常発生の原因になり得る。

【0040】

このような連続吐出では、先の駆動パルスによるインク流路２８内のインクの圧力波振動が十分に減衰しない状態で次の駆動パルスによる圧力変動が付与されるので、先の圧力波振動の位相と新たな駆動パルスによる圧力変動とのタイミングとの関係に応じて更に振動が増幅されたり相殺されたりする。これにより、単発でインク吐出がなされる場合と比較して、トータルでより大きな吐出速度の差が生じる場合がある。

【0041】

本実施形態のインクジェットヘッド２１では、全てのノズル２７について吐出速度が最大となるパルス幅（ＡＬ）を推定し、それらの平均値（ヘッド全域の統計的な代表値）をインクジェットヘッド２１のパルス幅として定める。このとき、多数のノズル２７のＡＬを全て特定すると手間がかかるので、各ノズル２７について、所定の点数のパルス幅で吐出速度を求め、これらの結果に基づくフィッティングによりＡＬを推定する。なお、平均値は、インクジェットヘッド２１の全てのノズル２７に対して一つ算出される場合に限られない。ノズル数が多い場合などには、複数のグループ（ノズル群）に区分して、当該ノズル群ごとに各々平均値が算出され、パルス幅が設定されてもよい。ノズル群としては、例えば、本実施形態のようなノズル列を複数列（ここでは４列）有するインクジェットヘッド２１の場合に当該ノズル列ごとにグループ化されてもよいし、幅方向について所定の複数か所で区分又は所定の数ノズルおきにグループ化されてもよい。設定されたパルス幅が波形設定データ３１に記憶され、これが制御部４０により読み出されて、駆動波形信号生成部２９の設定に用いられ、当該パルス幅の駆動パルスが出力されて圧電素子２６が駆動される（駆動ステップ）。

【0042】

図５は、ＡＬの推定について説明する図である。
吐出速度は、パルス幅の実際のＡＬからのずれ量に対して、上に凸の曲線で示され、近似的に、２次以上の曲線で表され得る。ここでは、７種類のパルス幅に対する吐出速度の計測結果に対し、３次曲線で近似することで、その曲線の最大値（極大値）が得られるパルス幅をＡＬとして推定する。３次曲線であるので、少なくとも４つのパルス幅で吐出速度が計測される。計測されるパルス幅の数がある程度多い方が精度は向上するが、手間や時間も増大し、結局漸近的にＡＬを特定する場合と効率が変わらなくなっていく（多すぎるとむしろ効率が悪くなる）ので、適宜な数、例えば、１０点以下などとされてもよい。また、特に限られるものではないが、設定されるパルス幅の間隔は均等であってよい。また、設計上のＡＬの値に応じて間隔が異なっていてもよい。すなわち、設計上ＡＬが短いノズル２７（インク流路２８）の場合には、間隔も小さめとなり、設計上ＡＬが長いノズル２７（インク流路２８）の場合には、間隔も大きめとなってよい。

【0043】

図６は、ＡＬの推定例を示す図である。
図６（ａ）に示すように、例えば、２５６本のノズル２７に対する２５６チャネルのインク流路２８について、それぞれ、９種類のパルス幅でインクを吐出させてインク吐出速度を計測させる。ここでは、パルス幅の設定間隔を両端では中央よりも広く定めているが、上記のように均等間隔でもよい。これらの計測結果をインク流路２８ごとに各々フィッティングして、最大値（極大値）となるＡＬを特定する。図６（ｂ）には、２本のインク流路２８（チャネル２及びチャネル１２８）についてのフィッティングの結果を示している。また、フィッティングで得られたＡＬの値の分布を図６（ｃ）に示している。細かいインク流路２８間での差に加えて、全体的に１６０チャネル以前のチャネルでＡＬが低めになっていることが分かる。このように、構造上ある程度まとまってＡＬの傾向が出る場合があり、代表ノズルの位置に応じてパルス幅が一つのまとまりに合わされるのではなく、全体に対して平均的な値とされることで、部分的なインク吐出速度の大きな変動を抑制することができる。

【0044】

図７は、中央付近で選択されたノズル２７のＡＬに対するパルス幅のずれ量（差）に対し、当該パルス幅の駆動パルスによるインク液滴の単発吐出の吐出速度とマルチドロップの吐出速度との差を示した図である。ここでいう中央付近で選択されたノズル２７は、上記の中央に位置する代表として定められる特定のノズル２７を示し、全てのノズル２７の最速駆動パルス幅（ＡＬ）を平均した値（平均ＡＬ）に対して最大で±０．０５μｓｅｃ程度のＡＬのずれを有することが見込まれる。また、吐出速度は、インクジェットヘッド２１の１列内の各ノズル２７からの吐出速度の平均値である。

【0045】

平均ＡＬからパルス幅がずれていくと、このパルス幅の駆動パルスによりマルチドロップで吐出されるインクの液滴速度と単発吐出時のインクの液滴速度との間のずれ（ばらつき）が大きくなっていく傾向がみられる。すなわち、単純に代表とするノズルとしていずれかのノズル２７を定めてしまうと、このノズル２７のＡＬによっては、マルチドロップ時の吐出速度が大きくばらつく場合がある。反対に、平均ＡＬをパルス幅に定めてインクを吐出させることで、マルチドロップでの吐出でも液滴速度（すなわち、着弾位置）に大きなばらつきを生じず、画質を安定させることができるのが分かる。

【0046】

上記のような駆動波形（パルス幅）の検査、設定に係る処理は、例えば、インクジェットヘッド２１やヘッドユニットの出荷前検査時にこれらが検査装置に取り付けられて、当該検査装置により行われる。

【0047】

図８は、検査装置２００の機能構成を示すブロック図である。
検査装置２００は、搬送部２１０と、ヘッド駆動部２２５と、駆動波形信号生成部２２９と、記憶部２３０、制御部２４０と、撮像部２５０と、通信部２７０と、操作受付部２８１と、表示部２８２などを備える。

【0048】

駆動波形信号生成部２２９は、インクジェット記録装置１００の駆動波形信号生成部２９と同一の駆動波形の信号を生成して出力する。ヘッド駆動部２２５は、駆動波形信号生成部２２９から入力された信号（駆動パルス）を制御部２４０の制御に基づいて、取り付けられたインクジェットヘッド２１に対して出力する。

【0049】

搬送部２１０は、インクジェットヘッド２１のインク吐出面に対応させて記録媒体を搬送する。搬送部２１０は、インクジェット記録装置１と同様に、搬送ベルトを周回移動させて当該搬送ベルトの外周面上に載置された記録媒体を搬送させるものであってもよい。撮像部２５０は、搬送部２１０の搬送方向についてインクの着弾位置より下流側で記録媒体の表面を撮像する。撮像部２５０は、撮像部５０と同様に、ラインセンサーによる１次元撮像と記録媒体の移動とを組み合わせて２次元画像を得るものであってもよい。

【0050】

操作受付部２８１は、ユーザーなどの外部からの入力操作を受け付ける。操作受付部２８１は、例えば、タッチパネル、キーボード、テンキーやマウスなどの各種入力デバイス、及び押しボタンスイッチなどのうち一部又は全部を有する。表示部２８２は、特には限られないが、例えば、液晶ディスプレイであり、表示画面を有し、制御部２４０の制御に基づいて各種表示を行う。表示部２８２には、例えば、検査の設定メニュー、検査の進行状況に係るステータスや検査の結果などが表示可能である。

【0051】

制御部２４０は、ＣＰＵ２４１及びＲＡＭ２４２を有し、検査に係る動作制御を行う。記憶部２３０は、不揮発性メモリーなどであり、検査に係るプログラム、設定データや、計測データ２３１などが記憶される。

【0052】

通信部２７０は、外部との通信を制御する。通信部２７０は、例えば、ネットワークカードなどを有し、ネットワークを介して外部機器との通信が可能であってもよい。また、通信部２７０は、ヘッド駆動部２２５に接続されるインクジェットヘッド２１の記憶部に接続可能であり、制御部２４０の制御に基づいて、設定されたパルス幅の情報などをこの記憶部に書き込み可能であってもよい。
なお、検査装置２００は、動作に係る構成と制御に係る構成とが異なる装置であって、組み合わされたものであってもよい。

【0053】

図９は、インクジェットヘッド２１の駆動波形設定処理の検査装置２００の制御部２４０による制御手順を示すフローチャートである。この処理は、本実施形態のインクジェットヘッドの駆動設定方法を含む。
駆動波形設定処理が開始されると、検査装置２００の制御部２４０（ＣＰＵ２４１）は、パルス幅の設定を行う（ステップＳ１０１）。制御部２４０は、各ノズル２７から順番に又は所定本数ずつまとめてそれぞれインクを吐出させて、各々インク液滴の吐出速度を計測する（ステップＳ１０２）。インクの吐出速度は、直接飛翔するインク液滴の移動量が取得されてもよいし、相対移動されるテスト用記録媒体上に着弾した位置の情報に基づいて算出されてもよい。

【0054】

制御部２４０は、設定されている全て（複数）のパルス幅での計測が終了したか否かを判別する（ステップＳ１０３）。いまだ終了していないと判別された場合には（ステップＳ１０３で“ＮＯ”）、制御部２４０の処理は、ステップＳ１０１に戻り、設定されていない他のパルス幅への設定及び計測を繰り返す。

【0055】

全てのパルス幅で計測が終了したと判別された場合には（ステップＳ１０３で“ＹＥＳ”）、制御部２４０は、各ノズル２７についての複数のパルス幅での速度分布を取得し、パルス幅と吐出速度との関係を予め定められた所定の関数（ここでは３次関数）へのフィッティングを行う。そして、制御部２４０は、フィッティングされた関数のパラメーターに基づいて、最大速度（極大速度）とそのときのパルス幅（最速駆動パルス幅）、すなわち、このノズル２７に係るＡＬとを推定（特定）する（ステップＳ１０４）。
ステップＳ１０１～Ｓ１０４の処理が本実施形態の駆動設定方法における取得ステップを構成する。

【0056】

制御部２４０は、算出されたＡＬの平均値を算出する（ステップＳ１０５）。なお、極端に設計値から外れたＡＬなどが算出されている場合には、そもそも吐出異常が生じているものとして当該ノズル２７からのインク吐出を禁止させてもよい。また、制御部２４０は、算出された平均値に対する各ノズルのＡＬのばらつき（例えば、分散など）を算出して、当該ばらつきの度合に応じたインクジェットヘッド２１（ヘッドユニット）の性能のレベル評価を行い、評価レベル（例えば、数字の１～５による５段階や、アルファベットでＡ～Ｅの５段階など）を定める（ステップＳ１０６；評価ステップ）。制御部２４０は、算出された平均値を検査対象のインクジェットヘッド２１（ヘッドユニット）のパルス幅として設定する（ステップＳ１０７；設定ステップ）。設定は、例えば、インクジェットヘッド２１が備える不揮発性メモリー（記憶部３０の一部）に書き込まれ、この場合、当該インクジェットヘッド２１がインクジェット記録装置１００に取り付けられた後に制御部４０による読み出しが可能となっていればよい。また、書き込み内容には上記評価レベルも含まれていてもよい。そして、制御部２４０は、駆動波形設定処理を終了する。

【0057】

以上のように、本実施形態の駆動方法設定方法は、インク液滴を各々吐出する複数のノズル２７と、複数のノズル２７に連通する複数のインク流路２８と、当該複数のインク流路２８内のインクにそれぞれ圧力変動を付与する動作を行う複数の圧電素子２６と、複数の圧電素子２６に駆動パルスを出力して、当該圧電素子２６により駆動パルスのパルス幅に応じた圧力変動を生じさせるヘッド駆動部２５と、を備えるインクジェットヘッド２１の駆動設定方法である。この駆動設定方法は、複数のインク流路２８のそれぞれについて、インク液滴の吐出速度を計測し、当該吐出速度が最大となる最速駆動パルス幅を取得する取得ステップ、取得された複数の最速駆動パルス幅に基づく値を、圧電素子２６に出力する駆動パルスのパルス幅に設定する設定ステップ、を含む。このように、単一のノズル２７に係るインク流路２８のＡＬを代表値とせずに、複数のインク流路２８のＡＬに基づく値（統計的な代表値）を駆動パルスのパルス幅とすることで、大きくパルス幅がＡＬと異なるインク流路２８に係るノズル２７からのインク吐出を低減することができるので、インク吐出速度のばらつきを低減することができる。また、同時に、このように、パルス幅自体は複数のノズル２７について単一にそろえることができるので、個々に設定して適用するような構成を有する必要がなく、手間、コストや駆動回路のサイズなどを効果的に抑制することができる。

【0058】

また特に、設定ステップでは、複数の最速駆動パルス幅の平均値を駆動パルスのパルス幅に設定するので、パルス幅が各インク流路２８（ノズル２７）のＡＬから大きくずれにくくすることができる。

【0059】

また、取得ステップでは、パルス幅とインク吐出速度との関係を所定の関数でフィッティングして最速駆動パルス幅を特定する。インク吐出速度は、パルス幅に対してＡＬを最大（極大）とする関数（例えば、３次関数）で概ね近似できるので、複数のパルス幅での計測に対するフィッティングにより、直接最大をとるパルス幅を計測により特定しなくても推定可能となるので、手間を低減することができる。

【0060】

また、取得ステップでは、少なくとも４つの異なるパルス幅に応じたインクの吐出速度を計測する。高次の関数、特に３次関数へのフィッティングとしては、４点以上のデータを用いることで、概ね十分な精度が得られる。

【0061】

また、インクジェットヘッド２１は、複数のノズル２７を有するノズル群を複数有し、設定ステップでは、ノズル群ごとにそれぞれパルス幅を設定する。このように、ノズル数が多い場合やサイズが大きく製造上位置ごとにＡＬがばらつきやすい場合など、状況によっては、単一のパルス幅でなく、いくつかのノズル２７ごとにそれぞれパルス幅を定めてもよい。これにより、状況に応じて設定の手間や駆動制御の煩雑さを大きく増加させずに効果的に吐出速度のばらつきを低減することができる。

【0062】

また、取得ステップ及び設定ステップの処理は、インクジェットヘッド２１の出荷前検査時に行われる。出荷前検査時に併せて設定されることで、手間を低減することができる。また、出荷後には、設定データを読んで駆動パルスを定めればよいだけであるので、処理が容易である。

【0063】

また、この駆動設定方法は、設定ステップで設定されたパルス幅に対する取得ステップで得られたインク流路２８の各々についての最速駆動パルス幅のばらつきに応じた性能のレベル評価を行う評価ステップを含む。平均値は、ＡＬのばらつきの度合（分散など）を反映しないので、必ずしも均一な性能が得られるわけではない。そこで、ばらつき度合に応じた評価を行っておくことで、期待される精度が容易に知得可能となる。また、インクジェット記録装置１００に要求する画質レベルに応じた評価レベルのインクジェットヘッド２１が組み合わされて利用されることで、歩留まりの低下などによるコストの上昇などを抑制しながら所望のレベルの画質を得られるインクジェットヘッド２１を有するインクジェット記録装置１００を得ることができる。

【0064】

また、本実施形態のインクジェットヘッド２１の駆動方法は、上記方法で得られた駆動パルスのパルス幅の設定で定められたパルス幅の駆動パルスを圧電素子２６にそれぞれ出力する駆動ステップを含む。
このような駆動が行われるインクジェットヘッド２１では、容易な制御でよりばらつきの少ない安定した吐出速度でインクを吐出させることができる。

【0065】

また、駆動ステップでは、連続した複数回の駆動パルスにより複数のインク液滴を吐出させて、記録媒体の同一画素範囲に着弾させることが可能であり、複数回の駆動パルスの出力間隔のうち、最後の２回の前記駆動パルスの出力間隔は、３回以上の駆動パルスの出力間隔のうち最後の２回の出力間隔以外の出力間隔よりも広い。このようにマルチドロップ方式でのインク吐出が可能な場合には、よりパルス幅に応じたインクの吐出速度のばらつきが大きくなり得るが、このような場合でも適切にばらつきを低減させる。また、最後から２番目の吐出周期（パルスの立ち上がりから次のパルスの立ち上がりまでの間隔）を長く取ることで、サテライト（微小液滴）の発生を低減させ、画質の劣化やインクの吐出特性の劣化を抑制する。

【0066】

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、全てのインク流路２８（ノズル２７）に係るＡＬの平均値を統計的な代表値としてパルス幅の設定に用いることとしたが、これに限られない。その他の統計的な代表値として、最頻値（モード）や中央値（メディアン）などがある。また、平均値を歪度などに応じて若干調整してもよい。

【0067】

また、上記実施の形態では、インクジェットヘッド２１ごとにパルス幅が設定されるものとして説明したが、複数のインクジェットヘッド２１を跨いで（ヘッドユニットなどで）統一されたパルス幅が設定されてもよい。

【0068】

また、上記実施の形態では、複数のパルス幅に対する吐出速度に基づいて３次関数でフィッティングを行って最速駆動パルス幅を推定するものとしたが、これに限られない。漸近的に所定の精度の範囲内で最速駆動パルス幅を特定してもよい。また、３次関数ではなく他の関数であってもよい。また、単一のフィッティングだけではなく、複数の近似線の組合せにより最速駆動パルス幅を推定してもよい。

【0069】

また、上記実施の形態では、性能のレベル評価を行うものとして説明したが、必ずしも評価を行わなくてもよい。

【0070】

また、上記実施の形態では、出荷前検査時に専用の検査機械でパルス幅の設定がなされるものとして説明したがこれに限られない。出荷後にインクジェット記録装置１００で直接設定やその変更などがなされてもよい。また、検査結果が外部機器（ＰＣなど）に出力されてパルス幅の設定値の算出処理などがなされてもよい。

【0071】

また、上記実施の形態では、マルチドロップ方式でのインク吐出が可能であるものとして説明したが、必ずしもこれに限られない。各画素範囲について、単発でのインク吐出の有無のみが切り替えられるものであってもよい。

【0072】

また、インクに圧力変動を付与する駆動素子は、圧電素子２６でなくてもよい。駆動パルスのパルス幅に応じた圧力変動を付与可能な構成であれば、特には限られない。
その他、上記実施の形態で示した設定方法、駆動方法やインクジェットヘッド２１の構成などの具体的な細部は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載した発明の範囲とその均等の範囲を含む。

【符号の説明】

【0073】

１０ 搬送部
１２ 搬送ベルト
１４ 搬送モーター
２０ 記録動作部
２０ａ 記録素子
２１ インクジェットヘッド
２２ キャリッジ
２５ ヘッド駆動部
２６ 圧電素子
２７ ノズル
２８ インク流路
２９ 駆動波形信号生成部
３０ 記憶部
３１ 波形設定データ
４０ 制御部
４１ ＣＰＵ
４２ ＲＡＭ
５０ 撮像部
７０ 通信部
８１ 操作受付部
８２ 表示部
９０ 電力供給部
１００ インクジェット記録装置
２００ 検査装置
２１０ 搬送部
２２５ ヘッド駆動部
２２９ 駆動波形信号生成部
２３０ 記憶部
２３１ 計測データ
２４０ 制御部
２４１ ＣＰＵ
２４２ ＲＡＭ
２５０ 撮像部
２７０ 通信部
２８１ 操作受付部
２８２ 表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】