JP2003266682A - インクジェット式記録ヘッドの駆動方法及びインクジェット式記録装置 - Google Patents
インクジェット式記録ヘッドの駆動方法及びインクジェット式記録装置Info
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Abstract
式記録ヘッドの駆動方法及びインクジェット式記録装置
を提供する。 【解決手段】 ノズル開口に連通する圧力発生室に付設
された圧電素子を駆動することにより圧力発生室内に圧
力を付与して前記ノズル開口からインク滴を吐出させる
インクジェット式記録ヘッドの駆動方法において、圧電
素子に所定電圧を印加することによりノズル開口からイ
ンク滴を吐出させる印刷動作が実行されていない期間
に、圧電素子を構成する両電極間の電気的接続状態を制
御した状態で圧電素子を保持し、印刷動作時のインク吐
出特性を所定範囲内に維持することにより、安定した印
刷品質を得る。
Description
るノズル開口と連通する圧力発生室に供給されたインク
を圧電素子により加圧して、ノズル開口からインク滴を
吐出させるインクジェット式記録ヘッドの駆動方法及び
インクジェット式記録装置に関する。
る圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧
電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧して
ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式
記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦
振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、た
わみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの
2種類が実用化されている。
ることにより圧力発生室の容積を変化させることができ
て、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反
面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛
歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた
圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必
要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。
シートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼
成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作
り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関
係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難
であるという問題がある。
べく、特開平5−286131号公報に見られるよう
に、振動板の表面全体に亙って成膜技術により、例え
ば、薄膜PZT等の圧電材料層を均一に形成し、この圧
電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する
形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電
素子を形成したものが提案されている。
うな薄膜からなる圧電素子を有するインクジェット式記
録ヘッドでは、圧電素子を連続的に駆動してノズル開口
からインク滴を吐出させると、インク吐出特性が徐々に
低下してしまうという問題がある。このため、連続的に
印刷動作を実行すると、吐出されるインク滴の大きさに
ばらつきが生じ印刷品質が安定しないという問題があ
る。
た印刷品質が得られるインクジェット式記録ヘッドの駆
動方法及びインクジェット式記録装置を提供することを
課題とする。
明の第1の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室に
付設された圧電素子を駆動することにより前記圧力発生
室内に圧力を付与して前記ノズル開口からインク滴を吐
出させるインクジェット式記録ヘッドの駆動方法におい
て、前記圧電素子に所定電圧を印加することにより前記
ノズル開口からインク滴を吐出させる印刷動作が実行さ
れていない期間に、前記圧電素子を構成する両電極間の
電気的接続状態を制御した状態で当該圧電素子を保持
し、印刷動作時のインク吐出特性を所定範囲内に維持す
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動
方法にある。
よるインク吐出特性のばらつきが防止され、安定した印
刷品質を得ることができる。
て、前記圧電素子の両電極間を電気的に切断して絶縁状
態を保持することを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッドの駆動方法にある。
る圧電体層の残留分極の緩和が抑えられることによっ
て、安定したインク吐出特性が得られる。
て、前記圧電素子に所定電圧を印加しながら前記圧電素
子の両電極間を電気的に切断することを特徴とするイン
クジェット式記録ヘッドの駆動方法にある。
る圧電体層の残留分極の緩和が効果的に抑えられる。
て、前記圧電素子の両電極間を電気的に接続して導通状
態を保持することを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッドの駆動方法にある。
る圧電体層の残留分極が効果的に緩和されることによっ
て、安定したインク吐出特性が得られる。
て、前記圧電素子の両電極間を電気的に接続すると共
に、両電極間に所定電圧を連続的に印加することを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法にある。
印加しておくことで、圧電体層の残留分極の緩和が防止
されるため、安定したインク吐出特性が得られる。
の態様において、前記圧電素子の各層が成膜及びリソグ
ラフィ法により形成されたものであることを特徴とする
インクジェット式記録ヘッドの駆動方法にある。
に配列でき、高品質印刷を実現できる。
て、前記圧電素子を構成する圧電体層の膜厚が、0.5
μm以上3μm以下であることを特徴とするインクジェ
ット式記録ヘッドの駆動方法にある。
に配列でき、高品質印刷を実現できると共に、高周波数
駆動が可能となり高速印刷を実現できる。
定電圧を印加することにより前記ノズル開口からインク
滴を吐出させる印刷動作が実行されていない期間に、前
記圧電素子を構成する両電極間の電気的接続状態を制御
した状態で当該圧電素子を保持して印刷動作時のインク
吐出特性を所定範囲に維持する維持手段を具備すること
を特徴とするインクジェット式記録装置にある。
よるインク吐出特性のばらつきが防止され、安定した印
刷品質が得られる。
て、前記維持手段が、前記圧電素子の両電極間を電気的
に切断して絶縁状態を保持することを特徴とするインク
ジェット式記録装置にある。
る圧電体層の残留分極の緩和が抑えられることによっ
て、安定したインク吐出特性が得られる。
いて、前記維持手段が、前記圧電素子に所定電圧を印加
しながら前記圧電素子の両電極間を電気的に切断するこ
とを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
する圧電体層の残留分極の緩和が効果的に抑えられる。
いて、前記維持手段が、前記圧電素子の両電極間を電気
的に接続して導通状態を保持することを特徴とするイン
クジェット式記録装置にある。
する圧電体層の残留分極が効果的に緩和されることによ
って、安定したインク吐出特性が得られる。
おいて、前記維持手段が、前記圧電素子の両電極間を電
気的に接続すると共に、これら両電極間に所定電圧を連
続的に印加することを特徴とするインクジェット式記録
装置にある。
を印加しておくことで、圧電体層の残留分極の緩和が防
止されるため、確実に安定したインク吐出特性が得られ
る。
おいて、前記圧電素子に前記所定電圧を印加可能な予備
電源を有し、前記維持手段は、主電源が切断された後も
前記予備電源によって前記圧電素子の両電極間に所定電
圧を印加し続けることを特徴とするインクジェット式記
録装置にある。
する圧電体層の残留分極が常に一定の状態で保持される
ため、インク吐出特性が確実に安定する。
れかの態様において、前記維持手段が、セレクタICを
制御して前記圧電素子の両電極間の電気的接続状態を変
更することを特徴とするインクジェット式記録装置にあ
る。
極間の電気的接続状態を比較的容易に制御することがで
きる。
れかの態様において、前記圧電素子の各層が成膜及びリ
ソグラフィ法により形成されたものであることを特徴と
するインクジェット式記録装置にある。
度に配列され、高品質印刷が実現される。
おいて、前記圧電素子を構成する圧電体層の膜厚が、
0.5μm以上3μm以下であることを特徴とするイン
クジェット式記録装置にある。
度に配列され、高品質印刷が実現されると共に、高周波
数駆動が可能となり高速印刷が実現される。
を詳しく説明する。
インクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
ヘッドを有する記録ヘッドユニット1A,1Bは、イン
ク供給手段を構成するカートリッジ2A及び2Bが着脱
可能に設けられ、この記録ヘッドユニット1A,1Bを
搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付けられた
キャリッジ軸5に軸方向移動自在に設けられている。こ
の記録ヘッドユニット1A及び1Bは、それぞれブラッ
クインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するもの
としている。
い複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリ
ッジ3に伝達されることで、記録ヘッドユニット1A及
び1Bを搭載したキャリッジ3はキャリッジ軸5に沿っ
て移動される。一方、装置本体4にはキャリッジ3に沿
ってプラテン8が設けられている。また、このプラテン
8の近傍には排紙ローラ9が設けられ、図示しない紙送
りモータの駆動力により回転できるようになっており、
給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である
記録シートSが搬送されるようになっている。
では、キャリッジ3がキャリッジ軸5に沿って移動され
ると共にインクジェット式記録ヘッドによってインクが
吐出されて記録シートSに印刷される。
録装置に搭載されるインクジェット式記録ヘッドについ
て説明する。図2は、本発明の実施形態1に係るインク
ジェット式記録ヘッドの一例を示す断面図である。
20は、いわゆるたわみ振動のインクジェット式記録ヘ
ッドであり、図2に示すように、流路形成基板21には
圧力発生室22及び圧力発生室22とインク供給路23
を介して連通される連通部24が形成されている。そし
て、流路形成基板21の一方面側は振動板25によって
封止され、他方面はノズル開口26を有するノズルプレ
ート27で封止されている。
対側には、薄膜からなり、例えば、厚さが1μmの下電
極膜28と、厚さが0.5〜5μmの圧電体層29と、
厚さが上電極膜30で構成される圧電素子31が、例え
ば、成膜及びリソグラフィ法によって形成されている。
また、この圧電素子31の長手方向一端部近傍から振動
板25上に亘ってリード電極32が延設され、その端部
近傍には、例えばフレキシブルケーブル等の外部配線
(図示なし)が接続される。
には、連通部24と連通してリザーバ33を構成するリ
ザーバ部34が形成されたリザーバ形成基板35が接合
され、このリザーバ部34には、図示しないインクタン
クが接続されるようになっている。さらに、リザーバ形
成基板35には、圧電素子31を覆う圧電素子保持部3
6が設けられており、圧電素子31はこの圧電素子保持
部36内に密封されている。
録ヘッド20では、圧電素子31に電圧が印加される
と、圧電素子31が撓むことによって振動板25が変位
し、圧力発生室22が収縮することによってノズル開口
26からインク滴が吐出される。
ッドによるインクの吐出を制御する構成を図3に示す。
態に係るインクジェット式記録ヘッドでは、実際に印刷
を行う機構部となる記録ヘッド20とこの記録ヘッド2
0の動作を制御する制御部50とを有する。
ッド20の印刷動作の制御を行うものであり、例えば、
印刷信号の入力に伴って記録ヘッド駆動回路52を介し
て記録ヘッド20に印刷動作を実行させる。
が記録ヘッド20の圧電素子31を駆動してノズル開口
26からインク滴を吐出する印刷動作が実行されていな
い期間、すなわち待機期間に、圧電素子31の両電極
(下電極膜28及び上電極膜30)間の電気的接続状態
を制御した状態でこの圧電素子31を保持し、印刷動作
時のインク吐出特性を所定範囲内に維持する。
毎のインク吐出特性を所定範囲内に維持すると共に、各
印刷動作時のノズル開口26毎のインク吐出特性を所定
範囲内に維持する。
段53は、それぞれセレクタIC等の切り替え手段54
を介して記録ヘッド20に接続されている。
装置10では、図4に示すように、ステップS11で電
源が投入され、印刷信号が入力されると(ステップS1
2:Yes)、ステップS13で印刷制御手段51が、
記録ヘッド駆動回路52を介して記録ヘッド20を駆動
して印刷動作を実行する。すなわち、印刷制御手段51
が、切り替え手段54を制御して所定のノズル開口に対
応する圧電素子31に選択的に電圧を印加することによ
って印刷動作を実行する。そして、一連の印刷動作が終
了すると(ステップS14)、ステップS15で維持手
段53が切り替え手段54を制御して全てのノズル開口
26に対応する圧電素子31の両電極28,30間を電
気的に接続して同電位として圧電素子31を保持する。
そして、再び印刷信号が入力されるまで全ての圧電素子
31の両電極28,30間を導通状態として圧電素子3
1を保持する。
されていない期間に、圧電素子31の両電極28,30
間を導通状態として圧電素子31を保持することによ
り、各印刷動作時のインク吐出特性、及びノズル開口2
6毎のインク吐出特性が所定範囲内に維持され、常に安
定した印刷品質を得ることができる。
に駆動してインク滴を吐出させると、インク吐出速度及
びインク吐出量等のインク吐出特性が低下する。すなわ
ち、圧電素子に同一電圧を印加した際の実質的な変位量
が徐々に低下してインクの排除体積が小さくなってしま
う。例えば、本実施形態の圧電素子31を連続的に駆動
してインク滴を吐出させると、図5に示すように、イン
ク吐出量は初期特性の85%程度まで低下し、インク吐
出速度は75%程度まで低下して安定する。
は、圧電素子に電圧が印加されることによって生じた圧
電体層の残留分極に起因するものであり、インク吐出特
性は、この圧電体層の残留分極が緩和されることによっ
てある程度回復して安定する。
されて待機期間に、全ての圧電素子31の両電極28,
30間を電気的に接続して導通状態に保持することによ
って、圧電体層29の残留分極が比較的短時間で効果的
に緩和されるようにした。例えば、本実施形態の圧電素
子31では、両電極(下電極膜28,上電極膜30)間
を導通状態として圧電素子31を保持しておくことによ
り、図6に示すように、インク吐出量は、5〜10時間
程度で、初期特性の95%程度まで回復し、インク吐出
速度は初期特性の85%程度まで回復して安定した。
体層29の残留分極が緩和された状態にとなり、印刷動
作時のインク吐出特性が所定範囲内、本実施形態では、
5%程度の範囲内に維持されるため、常に良好な印刷品
質を得ることができる。
全ての圧電素子31の両電極28,30間の電気的接続
状態を制御するようにしたが、これに限定されず、勿
論、印刷動作時に駆動された圧電素子の両電極間の電気
的接続状態のみを制御するようにしてもよい。
インクジェット式記録装置の動作について説明するフロ
ーチャートである。
31の両電極28,30間を電気的に切断して絶縁状態
に保持するようにした例である。すなわち、実施形態1
では、維持手段53が、印刷動作終了後に、圧電素子3
1の両電極28,30間を導通状態として圧電素子を保
持するようにしたが(図4:ステップS15)、本実施
形態では、図7に示すように、ステップS13で印刷動
作が終了した後に、ステップS25で、維持手段53
が、圧電素子31の両電極28,30間を電気的に切断
して絶縁状態で保持するようにした。
状態に保持することにより、圧電素子31を構成する圧
電体層29の残留分極の緩和が抑えられ、各圧電素子3
1は、圧電体層29の残留分極が常に残った状態で保持
されることになる。したがって、インク吐出特性は初期
特性よりも低下するものの、印刷動作時のインク吐出特
性は所定範囲内に維持される(図5参照)。すなわち、
ノズル開口26毎のインク吐出特性のばらつきを防止し
て常に良好な印刷品質を得ることができる。
電極28,30間を電気的に切断する際に、圧電素子3
1にインク滴が吐出されない程度の電圧を印加するよう
にしてもよい。これにより、圧電体層29の残留分極の
緩和がより効果的に抑えられるため、インク吐出特性を
所定範囲内に確実に維持することができる。
インクジェット式記録装置の動作について説明するフロ
ーチャートである。
子31の両電極間を絶縁状態として圧電体層31の残留
分極の緩和を抑えるようにしたが、本実施形態では、維
持手段53が、圧電素子31の両電極28,30間に所
定の電圧を連続的に印加することにより、圧電体層31
の残留分極の緩和を抑えるようにした例である。
うに、ステップS14で印刷動作が終了した後に、ステ
ップS35で、維持手段53が、各圧電素子31の両電
極28,30間を電気的に接続すると共に圧電素子31
にインク滴が吐出されない程度の電圧、例えば5V程度
の電圧を連続的に印加するようにした以外、実施形態2
と同様である。
30間に電圧を連続的に印加することによっても圧電体
層29の残留分極の緩和が抑えられるため、実施形態2
と同様に、インク吐出特性を所定範囲に維持することが
でき、常に良好な印刷品質を得ることができる。
が、圧電素子31に所定電圧を連続的に印加するように
した場合、例えば、図9に示すように、乾電池あるいは
蓄電池等の予備電源60をさらに設けておき、主電源
(図示なし)が切断された後、この予備電源60によっ
て圧電素子31に所定電圧が印加され続けるようにして
もよい。これにより、圧電素子29の残留分極の緩和が
より確実に抑えられ、インク吐出特性が確実に所定範囲
内に維持されるため、印刷品質をさらに安定させること
ができる。
作が実行されていない期間に、圧電素子の両電極間の電
気的接続状態を制御して圧電素子を保持し、インク吐出
特性を所定範囲内に維持するようにした。すなわち、圧
電素子の駆動による排除体積の変動を抑えてインク吐出
特性のばらつきを防止するようにしたので、常に安定し
た印刷品質を得ることができるという効果を奏する。
録装置を示す概略図である。
録ヘッドの断面図である。
録ヘッドの電気的構成を示すブロック図である。
録ヘッドの動作を示すフローチャートである。
録ヘッドのインク吐出特性を示すグラフである。
録ヘッドのインク吐出特性を示すグラフである。
録ヘッドの動作を示すフローチャートである。
録ヘッドの動作を示すフローチャートである。
録ヘッドの電気的構成を示すブロック図である。
Claims (16)
- 【請求項1】 ノズル開口に連通する圧力発生室に付設
された圧電素子を駆動することにより前記圧力発生室内
に圧力を付与して前記ノズル開口からインク滴を吐出さ
せるインクジェット式記録ヘッドの駆動方法において、 前記圧電素子に所定電圧を印加することにより前記ノズ
ル開口からインク滴を吐出させる印刷動作が実行されて
いない期間に、前記圧電素子を構成する両電極間の電気
的接続状態を制御した状態で当該圧電素子を保持し、印
刷動作時のインク吐出特性を所定範囲内に維持すること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。 - 【請求項2】 請求項1において、前記圧電素子の両電
極間を電気的に切断して絶縁状態を保持することを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。 - 【請求項3】 請求項2において、前記圧電素子に所定
電圧を印加しながら前記圧電素子の両電極間を電気的に
切断することを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
の駆動方法。 - 【請求項4】 請求項1において、前記圧電素子の両電
極間を電気的に接続して導通状態を保持することを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドの駆動方法。 - 【請求項5】 請求項4において、前記圧電素子の両電
極間を電気的に接続すると共に、両電極間に所定電圧を
印加した状態を保持することを特徴とするインクジェッ
ト式記録ヘッドの駆動方法。 - 【請求項6】 請求項1〜5の何れかにおいて、前記圧
電素子の各層が成膜及びリソグラフィ法により形成され
たものであることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
ッドの駆動方法。 - 【請求項7】 請求項6において、前記圧電素子を構成
する圧電体層の膜厚が、0.5μm以上3μm以下であ
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの駆動
方法。 - 【請求項8】 ノズル開口に連通する圧力発生室に付設
された圧電素子を駆動することにより前記圧力発生室内
に圧力を付与して前記ノズル開口からインク滴を吐出さ
せるインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェ
ット式記録装置において、 前記圧電素子に所定電圧を印加することにより前記ノズ
ル開口からインク滴を吐出させる印刷動作が実行されて
いない期間に、前記圧電素子を構成する両電極間の電気
的接続状態を制御した状態で当該圧電素子を保持して印
刷動作時のインク吐出特性を所定範囲内に維持する維持
手段を具備することを特徴とするインクジェット式記録
装置。 - 【請求項9】 請求項8において、前記維持手段が、前
記圧電素子の両電極間を電気的に切断して絶縁状態を保
持することを特徴とするインクジェット式記録装置。 - 【請求項10】 請求項9において、前記維持手段が、
前記圧電素子に所定電圧を印加しながら前記圧電素子の
両電極間を電気的に切断することを特徴とするインクジ
ェット式記録装置。 - 【請求項11】 請求項8において、前記維持手段が、
前記圧電素子の両電極間を電気的に接続して導通状態を
保持することを特徴とするインクジェット式記録装置。 - 【請求項12】 請求項11において、前記維持手段
が、前記圧電素子の両電極間を電気的に接続すると共
に、これら両電極間に所定電圧を連続的に印加すること
を特徴とするインクジェット式記録装置。 - 【請求項13】 請求項12において、前記圧電素子に
前記所定電圧を印加可能な予備電源を有し、前記維持手
段は、主電源が切断された後も前記予備電源によって前
記圧電素子の両電極間に所定電圧を印加し続けることを
特徴とするインクジェット式記録装置。 - 【請求項14】 請求項8〜13の何れかにおいて、前
記維持手段が、セレクタICを制御して前記圧電素子の
両電極間の電気的接続状態を変更することを特徴とする
インクジェット式記録装置。 - 【請求項15】 請求項8〜14の何れかにおいて、前
記圧電素子の各層が成膜及びリソグラフィ法により形成
されたものであることを特徴とするインクジェット式記
録装置。 - 【請求項16】 請求項15において、前記圧電素子を
構成する圧電体層の膜厚が、0.5μm以上3μm以下
であることを特徴とするインクジェット式記録装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002070764A JP2003266682A (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | インクジェット式記録ヘッドの駆動方法及びインクジェット式記録装置 |
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JP2007009594A Division JP4497163B2 (ja) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | インクジェット式記録装置 |
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---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008296573A (ja) * | 2007-05-01 | 2008-12-11 | Canon Inc | 素子基板、記録ヘッド、ヘッドカートリッジ及び記録装置 |
-
2002
- 2002-03-14 JP JP2002070764A patent/JP2003266682A/ja active Pending
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JP2008296573A (ja) * | 2007-05-01 | 2008-12-11 | Canon Inc | 素子基板、記録ヘッド、ヘッドカートリッジ及び記録装置 |
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