JP2008023873A - Actuator driver, liquid discharging apparatus, and image forming apparatus - Google Patents

Actuator driver, liquid discharging apparatus, and image forming apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an actuator driver which drives and controls an electrostatic actuator by suppressing the occurrence of residual charges without lowering a driving frequency, and also to provide a liquid discharging apparatus having the driver and an electrostatic liquid discharging head and an image forming apparatus. <P>SOLUTION: In the driver, drive waveforms include pulse patterns PP1 to PP3, and a first to sixth pulses P1 to P6 constituting the pulse patterns PP1 to PP3 are generated and outputted in one drive cycle. Each of the pulse patterns PP1, PP2, and PP3 includes a pulse(s) having a positive polarity potential and a pulse(s) having a negative polarity potential in such a manner that PP2 has the same number, and PP1 and PP3 have the number more by one, and the numbers of pulses included through all the pulse patterns PP1 to PP3 have the relation where the number (three) of pulses having the positive polarity potential and that (three) having the negative polarity potential are the same. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はアクチュエータ駆動装置、液体吐出装置及び画像形成装置に関し、特に静電型アクチュエータに対するアクチュエータ駆動装置、静電型液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to an actuator driving device, a liquid ejecting apparatus, and an image forming apparatus, and more particularly to an actuator driving device for an electrostatic actuator, a liquid ejecting apparatus including an electrostatic liquid ejecting head, and an image forming apparatus.

例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置としては、記録液の液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室(吐出室、圧力室、加圧室、インク流路等とも称される。)と、この液室の壁面を形成する振動板の少なくとも一部を構成する可変電極と、この可変電極に対向する対向電極とを有し、電極間に電圧が印加されることによって可変電極(振動板)を静電力で変位させて、振動板の機械的な復元力によって液室内に圧力を発生させる静電型アクチュエータを備えた静電型液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして搭載したものがある。   For example, as an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying apparatus, a plotter, etc., a nozzle that discharges a recording liquid droplet and a liquid chamber (discharge chamber, pressure chamber, pressurizing chamber, ink flow path) communicating with the nozzle are used. And a variable electrode constituting at least a part of the diaphragm forming the wall surface of the liquid chamber, and a counter electrode facing the variable electrode, and a voltage is applied between the electrodes. As a recording head, an electrostatic liquid discharge head having an electrostatic actuator that displaces the variable electrode (vibrating plate) with electrostatic force and generates pressure in the liquid chamber by the mechanical restoring force of the vibrating plate There is something installed.

このような記録液吐出方式の画像形成装置において、高画質画像を形成するためには、階調記録が不可欠であり、そのため、従前から、多値記録(中間調記録)を行なう方法として、濃度の異なる同色系のインクを複数有して、濃度を変化させる濃度変調方式、微小なドットをほぼ同じ位置に複数形成し、これによりドットの大きさを変調させるドット数変調方式、複数の容量(滴体積)のインク滴を打ち分け、ドットの大きさを変調させるドット径変調方式などで液体吐出ヘッドを駆動することが行なわれている。   In such a recording liquid discharge type image forming apparatus, gradation recording is indispensable for forming a high-quality image. Therefore, as a method for performing multi-value recording (halftone recording), a density has been conventionally used. A density modulation method that changes the density by using a plurality of inks of the same color of different colors, a dot number modulation method that modulates the dot size by forming a plurality of minute dots at substantially the same position, and a plurality of capacities ( The liquid discharge head is driven by a dot diameter modulation method that divides ink droplets (droplet volume) and modulates the size of the dots.

これらの変調方式のうち、濃度変調方式は、技術的に達成難易度は低いが、増大させたインク色の数に応じて一定数のノズルを割り当てる必要があり、それだけヘッドのコストが上がるか、もしくは各色のノズルの割り当て数を減らす結果、印刷速度が低下することは避けられない。ドット数変調方式、ドット径変調方式は、ヘッドコストを上げることなく、画質と印刷速度を両立させるのに有効な中間調記録方式である。   Among these modulation methods, the density modulation method is technically difficult to achieve, but it is necessary to allocate a certain number of nozzles according to the increased number of ink colors, and the cost of the head increases accordingly. Alternatively, it is inevitable that the printing speed decreases as a result of reducing the number of assigned nozzles for each color. The dot number modulation method and the dot diameter modulation method are halftone recording methods effective for achieving both image quality and printing speed without increasing the head cost.

そこで、静電型液体吐出ヘッドを用いてドット径変調方式で駆動制御するヘッド駆動装置としては、従来、特許文献1に記載されているように、複数回のパルス状の駆動電圧を印加し、液室内の圧力変動が正圧となる時間毎に振動板を復元させ、大きな滴を吐出させ或いは吐出させた後に飛翔中に合体させて大きな滴にするものが知られている。   Therefore, as described in Patent Document 1, conventionally, as a head drive device that performs drive control by a dot diameter modulation method using an electrostatic liquid discharge head, a plurality of pulsed drive voltages are applied, It is known that the diaphragm is restored every time when the pressure fluctuation in the liquid chamber becomes positive pressure, and a large droplet is ejected or ejected and then combined into a large droplet during flight.

また、小さな液滴を形成する方法としては、特許文献1に記載されているように、液滴を吐出するシングルパルスに続いて抑制パルスと呼ばれるパルスを加えることで、シングルパルスにより吐出される液滴体積よりも小さい、1/2程度の小滴を吐出する方法が知られている。
特開2002−096466号公報
As a method for forming a small droplet, as described in Patent Document 1, a liquid called a suppression pulse is added to a single pulse for ejecting a droplet, followed by a liquid ejected by a single pulse. There is known a method of ejecting a droplet of about 1/2 that is smaller than the droplet volume.
JP 2002-096466 A

ところで、静電型アクチュエータにおいては、可変電極を対向電極側に接触させる駆動方式を採用した場合、常に同じ極性の電位を印加し続けると、電極上に形成される絶縁膜に残留電荷が発生し、結果として、液体吐出ヘッドの場合には、吐出される滴の特性が経時的に変化するという問題が生じる。   By the way, in the electrostatic actuator, when the driving method in which the variable electrode is brought into contact with the counter electrode side is employed, if a potential having the same polarity is continuously applied, a residual charge is generated in the insulating film formed on the electrode. As a result, in the case of the liquid discharge head, there arises a problem that the characteristics of the discharged droplets change with time.

そこで、特許文献2には、滴を吐出するためのパルスを第1の電気パルスとすると、第1の電気パルスとは極性が逆で、振動板(可変電極)が対向面に接触する電圧以上の電圧で、かつ、滴を吐出しないようにした第2の電気パルスを、1ドットもしくは1行毎に印加することで、残留電荷の除去を図ることが記載されている。
特許第3252608号公報
Therefore, in Patent Document 2, if the pulse for ejecting a droplet is the first electric pulse, the polarity is opposite to that of the first electric pulse, and the voltage is higher than the voltage at which the diaphragm (variable electrode) contacts the facing surface. It is described that the residual electric charge is removed by applying a second electric pulse at a voltage of 1 and not discharging a droplet for each dot or line.
Japanese Patent No. 3252608

また、特許文献3には、1ドットを形成するのに2滴を用い、この2滴を形成する際に、印加する電圧の向きを逆にすることで残留電荷の抑制を図ることが記載されている。
特許第3536483号公報
Patent Document 3 describes that two drops are used to form one dot, and the residual charge is suppressed by reversing the direction of the voltage applied when these two drops are formed. ing.
Japanese Patent No. 3536483

上述した従来技術のように、残留電荷を除去するために極性の異なるパルス電圧を印加することは効果的である。   As in the prior art described above, it is effective to apply pulse voltages having different polarities in order to remove residual charges.

しかしながら、特許文献2に記載のように残留電荷除去のためだけにパルス電圧を印加することは、そのための時間を要することであり、駆動周波数を下げることにつながるという課題がある。   However, as described in Patent Document 2, applying a pulse voltage only to remove residual charges requires time for that purpose, leading to a reduction in driving frequency.

また、特許文献3に記載のように残留電荷の発生を抑制するために1ドット形成に2滴を要しており、結果として駆動周波数を下げることにつながり、また、ドット径変調方式を採用した場合に1ドット形成するために印加するパルス数が偶数とは限らないので適用できないという課題がある。   In addition, as described in Patent Document 3, two drops are required to form one dot in order to suppress the generation of residual charges, resulting in a decrease in driving frequency, and a dot diameter modulation method is adopted. In this case, the number of pulses applied to form one dot is not always an even number, and there is a problem that it cannot be applied.

さらに、上述したような残留電荷対策は、非常に残留電荷が発生し易い静電型アクチュエータに対しては、絶対に必要な対策と考えられるが、或る程度残留電荷が発生し難い静電型アクチュエータにとってはオーバースペックであり、その結果、アクチュエータの駆動周波数を下げてしまうことになる。   Further, the countermeasures for residual charges as described above are considered to be absolutely necessary for electrostatic actuators that are very prone to generate residual charges. This is over-spec for the actuator, and as a result, the drive frequency of the actuator is lowered.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、駆動周波数を下げることなく残留電荷の発生を抑制して静電型アクチュエータを駆動制御可能なアクチュエータ駆動装置、このアクチュエータ駆動装置と静電型液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置、画像形成装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an actuator driving device capable of driving and controlling an electrostatic actuator by suppressing the generation of residual charges without lowering the driving frequency, and the actuator driving device and the electrostatic type. It is an object of the present invention to provide a liquid discharge apparatus and an image forming apparatus including a liquid discharge head.

上記の課題を解決するため、本発明に係るアクチュエータ駆動装置は、1駆動周期内で1ないし複数のパルスを含む複数のパルスパターンを生成出力して静電型アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動装置において、各パルスパターンには同じ数又は一方が他方より1つ多い関係で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンに含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数と負極性の電位を有するパルスの数が同じ又は一方が他方より1つ多い関係である構成とした。   In order to solve the above problems, an actuator driving apparatus according to the present invention is an actuator driving apparatus that generates and outputs a plurality of pulse patterns including one to a plurality of pulses within one driving cycle to drive an electrostatic actuator. Each pulse pattern includes pulses having the same number or one having one more potential than the other and having a positive potential and pulses having a negative potential, and the number of pulses included in all pulse patterns is positive. The number of pulses having a negative potential and the number of pulses having a negative potential are the same, or one is one more than the other.

本発明に係る液体吐出装置は、静電型アクチュエータを含む静電型液体吐出ヘッドと本発明に係るアクチュエータ駆動装置とを備えたものである。   A liquid ejection apparatus according to the present invention includes an electrostatic liquid ejection head including an electrostatic actuator and an actuator driving apparatus according to the present invention.

本発明に係る画像形成装置は、静電型アクチュエータを含む静電型液体吐出ヘッドと本発明に係るアクチュエータ駆動装置とを備えたものである。   An image forming apparatus according to the present invention includes an electrostatic liquid discharge head including an electrostatic actuator and an actuator driving device according to the present invention.

本発明に係るアクチュエータ駆動装置によれば、1駆動周期内で生成出力する1ないし複数のパルスを含む複数のパルスパターンについて、各パルスパターンには同じ数又は一方が他方より1つ多い関係で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンに含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数と負極性の電位を有するパルスの数が同じ又は一方が他方より1つ多い関係である構成としたので、駆動周波数を下げることなく残留電荷の発生を抑制することができる。   According to the actuator driving apparatus according to the present invention, for a plurality of pulse patterns including one to a plurality of pulses generated and output within one driving cycle, each pulse pattern has the same number or a relationship in which one is one more than the other. The number of pulses included in all pulse patterns includes the number of pulses having a positive potential and the number of pulses having a negative potential. Since the same or one has a relationship of one more than the other, generation of residual charges can be suppressed without lowering the driving frequency.

本発明に係る液体吐出装置、本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係るアクチュエータ駆動装置を備えているので、高い駆動周波数で液滴を吐出することができる。   According to the liquid ejection apparatus according to the present invention and the image forming apparatus according to the present invention, since the actuator driving apparatus according to the present invention is provided, it is possible to eject liquid droplets at a high driving frequency.

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明を適用する静電型液体吐出ヘッドを含む液体吐出装置の構成の一例について図1を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, an example of the configuration of a liquid discharge apparatus including an electrostatic liquid discharge head to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.

液体吐出ヘッド10は、記録液の液滴を吐出するノズル1を形成したノズル板2と、このノズル1が連通する液室3を形成する流路板4と、液室3の壁面を形成する可変電極である振動板5と、この可変電極である振動板5に所定のギャップ6をおいて対向する対向電極7を設けた支持基板8とを備えている。ここで、可変電極である振動板5と対向電極7によって静電型アクチュエータが構成される。   The liquid discharge head 10 forms a nozzle plate 2 on which nozzles 1 for discharging recording liquid droplets are formed, a flow path plate 4 that forms a liquid chamber 3 that communicates with the nozzles 1, and a wall surface of the liquid chamber 3. A diaphragm 5 that is a variable electrode, and a support substrate 8 that is provided with a counter electrode 7 that faces the diaphragm 5 that is a variable electrode with a predetermined gap 6 therebetween. Here, the diaphragm 5 which is a variable electrode and the counter electrode 7 constitute an electrostatic actuator.

なお、振動板5は全体を可変電極とすることもできるし、複層構造にして一部を可変電極とすることもできる。また、振動板5はシリコン基板の異方性エッチングなどで流路板4と一体形成することもできるし、犠牲層エッチングを用いて支持基板8と一体に形成することもできる。   The entire diaphragm 5 can be a variable electrode, or a part of the diaphragm 5 can be a variable electrode. Further, the diaphragm 5 can be formed integrally with the flow path plate 4 by anisotropic etching of a silicon substrate, or can be formed integrally with the support substrate 8 using sacrificial layer etching.

この液体吐出ヘッド10の可変電極である振動板5と対向電極7との間に、アクチュエータ駆動装置11から所定の駆動パルスを印加することによって、振動板5と対向電極7との間に静電力が生じて、振動板5が対向電極7側に当接するまで変位し(破線図示の状態)、駆動パルスが立ち下がることによって静電力が消失することにより、振動板5が自身の復元力によって液室3側に復元するので、この振動板5の機械的な力によって液室3内の記録液(以下「インク」ともいう。)が加圧されて、ノズル1から液滴9(又は液滴9a、9bなど連続する複数の液滴)が吐出され、被記録媒体Pに着弾する。   An electrostatic force is applied between the diaphragm 5 and the counter electrode 7 by applying a predetermined drive pulse from the actuator driving device 11 between the diaphragm 5 which is a variable electrode of the liquid discharge head 10 and the counter electrode 7. Is generated until the diaphragm 5 comes into contact with the counter electrode 7 (the state shown in the broken line), and the electrostatic force disappears when the drive pulse falls, so that the diaphragm 5 is liquidated by its own restoring force. Since the liquid is restored to the chamber 3 side, the recording liquid (hereinafter also referred to as “ink”) in the liquid chamber 3 is pressurized by the mechanical force of the vibration plate 5, and the liquid droplet 9 (or liquid droplet) is discharged from the nozzle 1. A plurality of continuous droplets such as 9a and 9b) are ejected and land on the recording medium P.

ここで、本発明に係るアクチュエータ駆動装置11は、図2に示すように、1駆動周期内で1ないし複数のパルスを含む複数のパルスパターンを生成出力する駆動波形生成部12と、駆動波形生成部12から出力される駆動波形から所要のパルスパターンに含まれるパルスを選択して、選択されたパルスを選択信号に応じて液体吐出ヘッド10の静電型アクチュエータ14に与える選択部13とを備えている。なお、1つの静電型アクチュエータ14は振動板5とこれに対向する1つの対向電極7によって構成され、液体吐出ヘッド10としては複数の静電型アクチュエータ14を有することになる。   Here, as shown in FIG. 2, the actuator driving apparatus 11 according to the present invention generates and outputs a drive waveform generation unit 12 that generates and outputs a plurality of pulse patterns including one to a plurality of pulses within one drive cycle, and a drive waveform generation. A selection unit 13 that selects a pulse included in a required pulse pattern from the drive waveform output from the unit 12 and applies the selected pulse to the electrostatic actuator 14 of the liquid ejection head 10 according to the selection signal. ing. One electrostatic actuator 14 is constituted by the diaphragm 5 and one counter electrode 7 facing the diaphragm 5, and the liquid ejection head 10 has a plurality of electrostatic actuators 14.

駆動波形生成部11は、パルスパターンの波形データを格納するROMなどの格納手段と、この格納手段から読み出された所要のパルスパターンの波形データをD/A変換するD/A変換手段、電圧増幅器、電流増幅器などで構成される。また、選択部13は、液体吐出ヘッド10の所要のアクチュエータを駆動するための画像データを入力するシフトレジスタ、ラッチ回路、アナログスイッチなどで構成され、駆動波形生成部11から出力さされるパルスを画像データに応じて選択する。   The drive waveform generator 11 includes storage means such as a ROM for storing pulse pattern waveform data, D / A conversion means for D / A converting waveform data of a required pulse pattern read from the storage means, voltage It is composed of an amplifier, a current amplifier and the like. The selection unit 13 includes a shift register, a latch circuit, an analog switch, and the like that input image data for driving a required actuator of the liquid ejection head 10, and outputs a pulse output from the drive waveform generation unit 11 as an image. Select according to the data.

そこで、駆動波形生成部12が生成出力する駆動波形の第1例について図3を参照して説明する。
この例では、小滴、中滴、大滴の3つの大きさの液滴を打ち分ける駆動波形としている。この駆動波形には、小滴形成のためのパルスパターンPP1と、中滴形成のためのパルスパターンPP2と、大滴形成のためのパルスパターンPP3が含まれ、これらのパルスパターンPP1〜PP3を構成する第1〜第6パルスP1〜P6が1駆動周期内で生成されて出力される。なお、1駆動周期とは1印字周期であり、1印字周期とは、各アクチュエータが媒体に各ドットを形成するための時間間隔であって、液体吐出ヘッドの駆動周波数を逆数とした時間に等しい。
A first example of the drive waveform generated and output by the drive waveform generation unit 12 will be described with reference to FIG.
In this example, the driving waveform is used to divide droplets of three sizes, small droplets, medium droplets, and large droplets. This driving waveform includes a pulse pattern PP1 for forming a small droplet, a pulse pattern PP2 for forming a medium droplet, and a pulse pattern PP3 for forming a large droplet, and these pulse patterns PP1 to PP3 are configured. The first to sixth pulses P1 to P6 are generated and output within one driving cycle. Note that one driving cycle is one printing cycle, and one printing cycle is a time interval for each actuator to form each dot on the medium and is equal to a time obtained by reversing the driving frequency of the liquid ejection head. .

ここで、小滴用パルスパターンPP1は第1パルスP1のみで構成され、中滴用パルスパターンPP2は第2、第3パルスP2、P3で構成され、大滴用パルスパターンPP3は第4〜第6パルスP4〜P6で構成される。そして、小滴用パルスパターンPP1を構成する第1パルスP1は正極性、中滴用パルスパターンPP2を構成する第2パルスP2は正極性、第3パルスP3は負極性、大滴用パルスパターンPP3を構成する第4パルスP4は負極性、第5パルスP5は正極性、第6パルスP6は負極性である。   Here, the pulse pattern PP1 for small droplets is composed of only the first pulse P1, the pulse pattern PP2 for medium droplets is composed of the second and third pulses P2, P3, and the pulse pattern PP3 for large droplets is the fourth to fourth pulses. It consists of 6 pulses P4 to P6. The first pulse P1 constituting the pulse pattern PP1 for small droplets is positive, the second pulse P2 constituting the pulse pattern PP2 for medium drops is positive, the third pulse P3 is negative, and the pulse pattern PP3 for large drops The fourth pulse P4 constituting the negative polarity is negative, the fifth pulse P5 is positive, and the sixth pulse P6 is negative.

つまり、各パルスパターンPP1、PP2、PP3には同じ数(PP2の場合)又は一方が他方より1つ多い(PP1、PP3の場合)関係で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンPP1〜PP3に含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数(3個)と負極性の電位を有するパルスの数(3個)が同じ関係である。   That is, each pulse pattern PP1, PP2, PP3 has the same number (in the case of PP2) or one pulse having a positive potential and one in the negative relationship (in the case of PP1, PP3). The number of pulses included in all pulse patterns PP1 to PP3 is the same as the number of pulses having a positive potential (three) and the number of pulses having a negative potential (three). It is.

そして、液体吐出ヘッド10の一方の電極(例えば可動電極となる振動板5)を共通電極としてグランド電位にし、他方の電極(例えば対向電極7)を個別電極として図3に示す電位AのパルスパターンPP1〜PP3の内から所要のパルスパターンを選択して当該パルスパターンに含まれるパルスを印加している。   Then, one electrode of the liquid ejection head 10 (for example, the diaphragm 5 serving as a movable electrode) is set as a ground potential, and the other electrode (for example, the counter electrode 7) is set as an individual electrode, and the pulse pattern of the potential A shown in FIG. A required pulse pattern is selected from PP1 to PP3 and a pulse included in the pulse pattern is applied.

この場合、パルスパターンPP2では、極性の異なるパルスP2、P3が1パルスづつ、合計2パルス印加されているので、振動板5が対向電極7側に当接した場合でも絶縁膜7Aでの残留電荷の発生は無い。   In this case, in the pulse pattern PP2, since pulses P2 and P3 having different polarities are applied one by one, a total of two pulses are applied, even if the diaphragm 5 is in contact with the counter electrode 7 side, the residual charge in the insulating film 7A There is no occurrence.

これに対し、パルスパターンPP1、PP3では、一方の極性のパルスの数が1つ多い構成、すなわち、パルスパターンP1では正極性のパルスが、パルスパターンPP3では負極性のパルスが1つ多い構成となっている。   On the other hand, in the pulse patterns PP1 and PP3, the number of pulses of one polarity is one more, that is, the pulse pattern P1 has one positive pulse and the pulse pattern PP3 has one negative pulse. It has become.

そのため、例えばあるアクチュエータ(振動板5と1つの対向電極7で構成される部位)において、パルスパターンPP1の電圧印加が連続してしまうと、残留電荷が発生してしまうことになる。しかしながら、当該アクチュエータにおいて、パルスパターンPP1の電圧印加が半無限に続くということはあり得ない。   Therefore, for example, in a certain actuator (a part constituted by the diaphragm 5 and one counter electrode 7), if voltage application of the pulse pattern PP1 is continued, residual charges are generated. However, in the actuator, the voltage application of the pulse pattern PP1 cannot be semi-infinite.

そこで、アクチュエータが或る程度残留電荷の発生し難いものであれば、各パルスパターンについて正極性パルスの数と負極性のパルスの数が同じ、又は一方の極性のパルス数が一つだけ多い場合で、かつ、すべてのパルスパターンに含まれるすべてのパルスを見た場合、正極性パルスの数と負極性のパルスの数が同じ、又は一方の極性のパルス数が一つだけ多い関係に構成すれば、短期的には、残留電荷がほとんど発生しないことになる。   Therefore, if the actuator is difficult to generate a residual charge to some extent, the number of positive pulses and the number of negative pulses are the same for each pulse pattern, or there is only one more pulse of one polarity. When all pulses included in all pulse patterns are viewed, the number of positive pulses and the number of negative pulses are the same, or the number of pulses of one polarity is increased by one. In the short term, almost no residual charge is generated.

一方で、アクチュエータに生じた残留電荷は、駆動せずに放置しておけば、非常にゆっくりではあるが、減少していくことが分かっている。したがって、液体吐出ヘッドを使用しない時間も含めた半年,1年,2年というような長期的観点で見れば、駆動により生じた残留電荷が僅かであれば、無視することができる。   On the other hand, it has been found that the residual charge generated in the actuator decreases very slowly if left without being driven. Accordingly, from a long-term viewpoint such as half year, one year, and two years including the time when the liquid discharge head is not used, if the residual charge generated by driving is small, it can be ignored.

したがって、ある程度残留電荷が発生し難いアクチュエータを駆動するときには、各パルスパターンについて正極性パルスの数と負極性のパルスの数が同じ、又は一方の極性のパルス数が一つだけ多い場合で、かつ、すべてのパルスパターンに含まれるすべてのパルスを見た場合、正極性パルスの数と負極性のパルスの数が同じ、又は一方の極性のパルス数が一つだけ多い関係の駆動波形を用いることで、実用的に、十分に残留電荷の発生を抑えることができ、駆動周波数を下げることなく、残留電荷の影響を最小限に抑えながらアクチュエータを駆動することができる。   Therefore, when driving an actuator that hardly generates residual charges to some extent, the number of positive pulses and the number of negative pulses are the same for each pulse pattern, or the number of pulses of one polarity is only one, and When all pulses included in all pulse patterns are viewed, use drive waveforms that have the same number of positive pulses as the number of negative pulses or one more pulse of one polarity. Therefore, practically, the generation of the residual charge can be sufficiently suppressed, and the actuator can be driven while minimizing the influence of the residual charge without lowering the driving frequency.

なお、ここで、パルス数としてカウントするのは、液滴を吐出することのできる最小の駆動電圧値以上の電圧値を有するパルスであって、例えば液室内の液体の揺動のみを目的とするパルスはパルス数にカウントしない。   Here, the number of pulses is counted as a pulse having a voltage value equal to or higher than the minimum drive voltage value at which a droplet can be ejected, and is intended only for the oscillation of the liquid in the liquid chamber, for example. Pulses are not counted in the number of pulses.

次に、駆動波形の第2例について図4を参照して説明する。
この例は、前記特許文献1に記載されている抑制パルスを用いる駆動波形である。この駆動波形には、中滴形成のためのパルスパターンPP2と、大滴形成のためのパルスパターンPP3と、小滴形成のためのパルスパターンPP1と、が含まれ、これらのパルスパターンPP1〜PP3を構成する第1〜第4パルスP11〜P14及び抑制パルスP15が1駆動周期内で生成されて出力される。なお、この例における「小滴」、「中滴」、「大滴」の大きさは前記第1例の駆動波形の場合よりも相対的に小さくなる。
Next, a second example of the drive waveform will be described with reference to FIG.
This example is a driving waveform using the suppression pulse described in Patent Document 1. This drive waveform includes a pulse pattern PP2 for forming a medium drop, a pulse pattern PP3 for forming a large drop, and a pulse pattern PP1 for forming a small drop. These pulse patterns PP1 to PP3. The first to fourth pulses P11 to P14 and the suppression pulse P15 constituting the same are generated and output within one driving cycle. Note that the sizes of “small droplet”, “medium droplet”, and “large droplet” in this example are relatively smaller than in the case of the driving waveform of the first example.

ここで、中滴用パルスパターンPP2は第1パルスP11のみで構成され、大滴用パルスパターンPP3は第1、第2、第3パルスP11、P12、P13で構成され、小滴用パルスパターンPP1は第4パルスP14及び抑制パルスP15で構成される。そして、中滴用パルスパターンPP2を構成する第1パルスP11は正極性、大滴用パルスパターンPP3を構成する第1パルスP11は正極性、第2、第3パルスP12、P13は負極性、小滴用パルスパターンPP1を構成する第4パルスP14は正極性、抑制パルスP15は負極性である。   Here, the medium droplet pulse pattern PP2 is composed of only the first pulse P11, and the large droplet pulse pattern PP3 is composed of the first, second, and third pulses P11, P12, and P13, and the small droplet pulse pattern PP1. Consists of a fourth pulse P14 and a suppression pulse P15. The first pulse P11 constituting the medium drop pulse pattern PP2 is positive, the first pulse P11 constituting the large drop pulse pattern PP3 is positive, and the second and third pulses P12 and P13 are negative. The fourth pulse P14 constituting the drop pulse pattern PP1 has a positive polarity, and the suppression pulse P15 has a negative polarity.

この場合、各パルスパターンPP1、PP2、PP3には同じ数(PP1の場合)又は一方が他方より1つ多い(PP2、PP3の場合)関係で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンPP1〜PP3に含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数(3個)と負極性の電位を有するパルスの数(3個)が同じ関係である。補足的に説明すると、この駆動波形に含まれるパルスは第1〜第5パルスP11〜P15の5個であるが、パルスパターンPP1では2パルス、パルスパターンPP2では1パルス、パルスパターンPP3では3パルス(パルスパターンPP2の1パルスを含む)を有しているので、「すべてのパルスパターンに含まれるパルス数」というのは、3つのパルスパターンPP1〜PP3に含まれる合計6パルスになる。   In this case, each pulse pattern PP1, PP2, PP3 has the same number (in the case of PP1) or one more than the other (in the case of PP2, PP3) and a pulse having a positive potential and a negative potential. The number of pulses included in all the pulse patterns PP1 to PP3 is the same as the number of pulses having a positive potential (3) and the number of pulses having a negative potential (3). It is a relationship. As a supplementary explanation, the drive waveform includes five pulses of the first to fifth pulses P11 to P15. The pulse pattern PP1 has two pulses, the pulse pattern PP2 has one pulse, and the pulse pattern PP3 has three pulses. (Including one pulse of the pulse pattern PP2), the “number of pulses included in all pulse patterns” is a total of 6 pulses included in the three pulse patterns PP1 to PP3.

このように、ここでも、各パルスパターンには同じ数又は一方が他方より1つ多い関係で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンに含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数と負極性の電位を有するパルスの数が同じ又は一方が他方より1つ多い関係となるので、残留電荷を抑制しつつ、高い駆動周波数で駆動することができる。   Thus, again, each pulse pattern includes a pulse having a positive potential and a pulse having a negative potential in the same number or one more than the other, and all pulse patterns are included in all pulse patterns. The number of pulses included is the same as the number of pulses having a positive potential and the number of pulses having a negative potential, or one is one more than the other. Can be driven.

なお、抑制パルスを用いる場合、抑制パルス法の適用するパルスパターン1を構成している2パルスのうち後パルスはパルス幅が短い(図4の例でPW15<PW14)ので、「すべての駆動パルスパターンに含まれるパルス数」が奇数となる場合には、抑制パルスの後パルスと同じ極性のパルス数を1つ多くする方が好ましい。   When the suppression pulse is used, the post-pulse of the two pulses constituting the pulse pattern 1 to which the suppression pulse method is applied has a short pulse width (PW15 <PW14 in the example of FIG. 4). When the “number of pulses included in the pattern” is an odd number, it is preferable to increase the number of pulses having the same polarity as the subsequent pulse of the suppression pulse by one.

次に、駆動波形の第3例について図5を参照して説明する。
この駆動波形は、共通電極に印加する電位がグランド電位でない場合の例であり、各アクチュエータの個別電極には一方の電位(例えば、電位A)のパルスを印加し、共通電極には逆極性の電位(電位B)のパルスが印加される。また、ここでも、抑制パルス法(パルスパターンPP1)を用いた例としている。なお、図では電位Aと電位Bの大きさを略同じように表現しているが、必ずしもその必要はない。
Next, a third example of the drive waveform will be described with reference to FIG.
This drive waveform is an example in the case where the potential applied to the common electrode is not the ground potential. A pulse of one potential (for example, potential A) is applied to the individual electrode of each actuator, and the reverse polarity is applied to the common electrode. A pulse of potential (potential B) is applied. Also here, an example using the suppression pulse method (pulse pattern PP1) is used. In the figure, the magnitudes of the potential A and the potential B are expressed in substantially the same way, but it is not always necessary.

この駆動波形には、中滴形成のためのパルスパターンPP2と、大滴形成のためのパルスパターンPP3と、小滴形成のためのパルスパターンPP1と、が含まれる。そして、電位Aのパルスとして、パルスパターンPP1〜PP3を構成する第1〜第3パルスP21A〜P23A及び抑制パルスP24Aが、電位Bのパルスとして、パルスパターンPP1〜PP3を構成する第1〜第3パルスP21B〜P23B及び抑制パルスP24Bが、1駆動周期内で生成されて出力される。なお、この例における「小滴」、「中滴」、「大滴」の大きさも前記第1例の駆動波形の場合よりも相対的に小さくなる。   This drive waveform includes a pulse pattern PP2 for forming a medium droplet, a pulse pattern PP3 for forming a large droplet, and a pulse pattern PP1 for forming a small droplet. The first to third pulses P21A to P23A and the suppression pulse P24A constituting the pulse patterns PP1 to PP3 as the pulse of the potential A are used as the first to third pulses constituting the pulse patterns PP1 to PP3 as the pulse of the potential B. The pulses P21B to P23B and the suppression pulse P24B are generated and output within one driving cycle. Note that the sizes of “small droplet”, “medium droplet”, and “large droplet” in this example are also relatively smaller than in the case of the driving waveform of the first example.

ここで、中滴用パルスパターンPP2は第1パルスP21AとP21Bで構成され、大滴用パルスパターンPP3は第1〜第3パルスP21A〜P23AとP21B〜P23Bで構成され、小滴用パルスパターンPP1は第3パルスP23A及び抑制パルスP24Aと第3パルスP23B及び抑制パルスP24Bで構成される。   Here, the medium droplet pulse pattern PP2 is composed of first pulses P21A and P21B, and the large droplet pulse pattern PP3 is composed of first to third pulses P21A to P23A and P21B to P23B. Consists of a third pulse P23A, a suppression pulse P24A, a third pulse P23B, and a suppression pulse P24B.

そして、中滴用パルスパターンPP2を構成する電位Aの第1パルスP21Aは正極性、電位Bの第1パルスP21Bは負極性、大滴用パルスパターンPP3を構成するは電位Aの第1パルスP21Aは正極性、電位Bの第1パルスP21Bは負極性、電位Aの第2、第3パルスP22A、P23Aは負極性、電位Bの第2、第3パルスP22B、P23Bは正極性、小滴用パルスパターンPP1を構成する電位Aの第3パルスP23Aは負極性、電位Bの第3パルスP23Bは正極性、電位Aの抑制パルスP24Aは正極性、電位Bの抑制パルスP24Bは負極性である。   The first pulse P21A of the potential A constituting the medium droplet pulse pattern PP2 is positive, the first pulse P21B of the potential B is negative, and the first pulse P21A of the potential A constituting the large droplet pulse pattern PP3. Is positive, first pulse P21B at potential B is negative, second and third pulses P22A and P23A at potential A are negative, and second and third pulses P22B and P23B at potential B are positive and for droplets The third pulse P23A of potential A constituting the pulse pattern PP1 is negative, the third pulse P23B of potential B is positive, the suppression pulse P24A of potential A is positive, and the suppression pulse P24B of potential B is negative.

この場合、各パルスパターンPP1、PP2、PP3には同じ数で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンPP1〜PP3に含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数と負極性の電位を有するパルスの数が同じ関係である。したがって、残留電荷を抑制しつつ、高い駆動周波数で駆動することができる。   In this case, each pulse pattern PP1, PP2, PP3 includes the same number of pulses having a positive potential and a pulse having a negative potential, and the number of pulses included in all the pulse patterns PP1 to PP3 is The number of pulses having a positive potential and the number of pulses having a negative potential have the same relationship. Therefore, it is possible to drive at a high driving frequency while suppressing residual charges.

なお、共通電極に印加される電位は、その電圧だけでは液滴を吐出させることのできない大きさである。したがって、液滴が吐出するのは、共通電極に与えられる電位とは逆極性の電位が個別電極にも与えられた場合のみである。ここで、個別電極にパルス電圧が印加されない場合でも、共通電極には1印字周期毎に4つのパルスが印加される。個別電極にパルスが印加されず、かつ、共通電極にパルスが印加される場合、液滴は吐出されないが、ノズル付近の液体粘度が上昇しないように流路系の液体を攪拌させることができ、アクチュエータとしては都合が良い。   Note that the potential applied to the common electrode has such a magnitude that droplets cannot be ejected only by the voltage. Therefore, the liquid droplet is discharged only when a potential having a polarity opposite to that applied to the common electrode is also applied to the individual electrode. Here, even when a pulse voltage is not applied to the individual electrodes, four pulses are applied to the common electrode every printing cycle. When a pulse is not applied to the individual electrode and a pulse is applied to the common electrode, droplets are not ejected, but the liquid in the flow path system can be stirred so that the liquid viscosity in the vicinity of the nozzle does not increase, It is convenient as an actuator.

次に、駆動波形の第4例について図6を参照して説明する。
この駆動波形も、共通電極に印加する電位がグランド電位でない場合の例であり、各アクチュエータの個別電極には一方の電位(例えば、電位A)のパルスを印加し、共通電極には逆極性の電位(電位B)のパルスが印加される。また、ここでは、抑制パルス法(パルスパターンPP1)を用いない例としている。なお、図では電位Aと電位Bの大きさを略同じように表現しているが、必ずしもその必要はない。
Next, a fourth example of the drive waveform will be described with reference to FIG.
This drive waveform is also an example in the case where the potential applied to the common electrode is not the ground potential, and a pulse of one potential (for example, potential A) is applied to the individual electrode of each actuator, and the reverse polarity is applied to the common electrode. A pulse of potential (potential B) is applied. Here, an example in which the suppression pulse method (pulse pattern PP1) is not used is shown. In the figure, the magnitudes of the potential A and the potential B are expressed in substantially the same way, but it is not always necessary.

この駆動波形には、小滴形成のためのパルスパターンPP1と、中滴形成のためのパルスパターンPP2と、大滴形成のためのパルスパターンPP3と、が含まれる。そして、電位Aのパルスとして、パルスパターンPP1〜PP3を構成する第1〜第4パルスP31A〜P34Aが、電位Bのパルスとして、パルスパターンPP1〜PP3を構成する第1〜第4パルスP31B〜P34Bが、1駆動周期内で生成されて出力される。   This drive waveform includes a pulse pattern PP1 for forming a small droplet, a pulse pattern PP2 for forming a medium droplet, and a pulse pattern PP3 for forming a large droplet. The first to fourth pulses P31A to P34A constituting the pulse patterns PP1 to PP3 as the pulses of the potential A, and the first to fourth pulses P31B to P34B constituting the pulse patterns PP1 to PP3 as the pulses of the potential B. Are generated and output within one driving cycle.

ここで、小滴用パルスパターンPP1は第1パルスP31AとP31Bで構成される。中滴用パルスパターンPP2は第1パルスP31AとP31B、第2パルスP32AとP32Bで構成され、大滴用パルスパターンPP3は第1〜第4パルスP31A〜P34AとP31B〜P34Bで構成される。   Here, the droplet pattern PP1 is composed of first pulses P31A and P31B. The medium drop pulse pattern PP2 is composed of first pulses P31A and P31B and second pulses P32A and P32B, and the large drop pulse pattern PP3 is composed of first to fourth pulses P31A to P34A and P31B to P34B.

そして、小滴用パルスパターンPP1を構成する電位Aの第1パルスP31Aは負極性、電位Bの第1パルスP31Bは正極性、中滴用パルスパターンPP2を構成する電位Aの第1パルスP31Aは正極性、電位Bの第1パルスP31Bは負極性、電位Aの第2パルスP32Aは負極性、電位Bの第2パルスP32Bは正極性、大滴用パルスパターンPP3を構成するは電位Aの第1パルスP31Aは正極性、電位Bの第1パルスP31Bは負極性、電位Aの第2パルスP32Aは負極性、電位Bの第2パルスP32Bは正極性、電位Aの第3パルスP33Aは正極性、電位Bの第3パルスP33Bは負極性、電位Aの第4パルスP34Aは負極性、電位Bの第4パルスP34Bは正極性である。   The first pulse P31A having the potential A constituting the droplet pattern PP1 has a negative polarity, the first pulse P31B having the potential B has a positive polarity, and the first pulse P31A having the potential A constituting the pulse pattern PP2 for the medium droplet has a negative polarity. Positive polarity, first pulse P31B of potential B is negative polarity, second pulse P32A of potential A is negative polarity, second pulse P32B of potential B is positive polarity, and the pulse pattern PP3 for large droplets is the first pulse of potential A. One pulse P31A is positive, first pulse P31B at potential B is negative, second pulse P32A at potential A is negative, second pulse P32B at potential B is positive, and third pulse P33A at potential A is positive. The third pulse P33B at the potential B is negative, the fourth pulse P34A at the potential A is negative, and the fourth pulse P34B at the potential B is positive.

この場合、各パルスパターンPP1、PP2、PP3には同じ数で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンPP1〜PP3に含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数と負極性の電位を有するパルスの数が同じ関係であるので、残留電荷を抑制しつつ、高い駆動周波数で駆動することができる。   In this case, each pulse pattern PP1, PP2, PP3 includes the same number of pulses having a positive potential and a pulse having a negative potential, and the number of pulses included in all the pulse patterns PP1 to PP3 is Since the number of pulses having a positive potential and the number of pulses having a negative potential are the same, it is possible to drive at a high driving frequency while suppressing residual charges.

なお、以上の各例においてはパルスパターンが3つの例で説明しているが、これに限るものではない。   In each of the above examples, three examples of pulse patterns have been described. However, the present invention is not limited to this.

次に、具体的な実施例について説明する。
(実施例1)
実施例1で用いた液体吐出ヘッドを構成する静電型アクチュエータの作製プロセスの概略について図7及び図8を参照して説明する。この静電型アクチュエータは振動板と対向電極との間のギャップを犠牲層エッチング形成したものである。
先ず、図7(a)に示すように、図示しないシリコン基板上に熱酸化膜30を形成し、熱酸化膜30上に対向電極となるポリシリコン31を0.5μm厚で積層する。そして、図7(b)に示すように、駆動時、可変電極と対向電極は可変電極側(振動板側)に設けられる凸部を介してのみ接触する構成とするため、この凸部、凸対応部を電気的にフロートにするためのスリット32を形成する。
Next, specific examples will be described.
(Example 1)
An outline of a manufacturing process of the electrostatic actuator constituting the liquid ejection head used in Example 1 will be described with reference to FIGS. In this electrostatic actuator, a gap between the diaphragm and the counter electrode is formed by sacrificial layer etching.
First, as shown in FIG. 7A, a thermal oxide film 30 is formed on a silicon substrate (not shown), and polysilicon 31 serving as a counter electrode is laminated on the thermal oxide film 30 to a thickness of 0.5 μm. As shown in FIG. 7B, during driving, the variable electrode and the counter electrode are in contact with each other only via a convex portion provided on the variable electrode side (diaphragm side). A slit 32 is formed to electrically float the corresponding part.

その後、図7(c)に示すように、絶縁膜となるHTO33を0.15μm厚で積層する。このとき、スリット32の部分でも他の部分同様、積層したHTO33の厚みは同じなので、スリット32の部分では段差が生じ、その後に積層される材料層でも段差が残ることになるが、この段差は図示していない。   Thereafter, as shown in FIG. 7C, an HTO 33 serving as an insulating film is laminated with a thickness of 0.15 μm. At this time, since the thickness of the laminated HTO 33 is the same in the slit 32 portion as in the other portions, a step occurs in the slit 32 portion, and a step remains in the material layer laminated thereafter. Not shown.

次に、図7(d)に示すように、対向する電極間のギャップ(Gap)空間を形成するために犠牲層34としてのポリシリコンを0.4μm厚で積層した後、対向電極同士を接触させる部分となる凸部を形成するため、同図(e)に示すように、犠牲層34の凸部に相当する部分に深さ0.04μmの掘り込み部35をエッチングして形成する。   Next, as shown in FIG. 7D, after forming polysilicon as a sacrificial layer 34 with a thickness of 0.4 μm in order to form a gap (Gap) space between the opposing electrodes, the opposing electrodes are brought into contact with each other. In order to form a convex portion to be a portion to be formed, a digging portion 35 having a depth of 0.04 μm is formed by etching in a portion corresponding to the convex portion of the sacrificial layer 34 as shown in FIG.

この後、図7(f)に示すように、絶縁膜となるHTO41を0.15μm厚で積層する。ここでも、掘り込み部35では他の部分同様、積層したHTO41の厚みは同じなので、掘り込み部35の部分では段差が生じ、その後、積層される材料層でも段差が残ることになるが、この段差は図示していない。   Thereafter, as shown in FIG. 7F, an HTO 41 serving as an insulating film is laminated with a thickness of 0.15 μm. Again, since the thickness of the stacked HTO 41 is the same as the other portions in the digging portion 35, a step is generated in the digging portion 35, and then a step remains in the laminated material layer. The step is not shown.

次に、図7(g)に示すように、HTO41上に可変電極の導電層となるAsを注入したポリシリコン42を0.2μm厚で積層した後、図8(a)に示すように、凸部を電気的にフロートにするためのスリット43を形成する。   Next, as shown in FIG. 7 (g), polysilicon 42 in which As serving as the conductive layer of the variable electrode is laminated on the HTO 41 with a thickness of 0.2 μm, and as shown in FIG. 8 (a), A slit 43 for electrically floating the convex portion is formed.

そして、図8(b)に示すように、ポリシリコン42上に引張内部応力を有するSi44を0.12μm厚で、この上に図8(c)に示すようにHTO45を0.6μm厚で順次積層形成する。ここでも、スリット43の部分に積層される材料には段差が生じるが図示していない。 Then, as shown in FIG. 8B, Si 3 N 4 44 having a tensile internal stress is formed on the polysilicon 42 to a thickness of 0.12 μm, and on this, HTO 45 is set to a thickness of 0.12 μm as shown in FIG. The layers are sequentially stacked with a thickness of 6 μm. Again, a step is produced in the material laminated on the slit 43, but this is not shown.

その後、図8(d)に示すように、犠牲層34を除去するための図示しない除去孔を通して犠牲層34であるポリシリコンをICPにより除去して、ギャップ空間53を形成する。このとき凸部47も形成される。最後に、図8(e)に示すように、接液層であるポリイミド層46を1μm厚で積層し、振動板51と対向電極52とがギャップ53を介して対向する静電アクチュエータを完成する。   After that, as shown in FIG. 8D, the polysilicon which is the sacrificial layer 34 is removed by ICP through a removal hole (not shown) for removing the sacrificial layer 34 to form a gap space 53. At this time, a convex portion 47 is also formed. Finally, as shown in FIG. 8E, a polyimide layer 46 that is a liquid contact layer is laminated with a thickness of 1 μm, and the electrostatic actuator in which the diaphragm 51 and the counter electrode 52 are opposed to each other through the gap 53 is completed. .

そして、図示しないが、この静電型アクチュエータの振動板51側に液室を形成した流路板及びノズルを形成したノズル板を積層して液体吐出ヘッドを完成する。   Although not shown, a liquid discharge head is completed by laminating a flow path plate in which a liquid chamber is formed on the vibration plate 51 side of the electrostatic actuator and a nozzle plate in which a nozzle is formed.

なお、導電層となるポリシリコン31、42は伝導率をあげるためにAsを注入している。また、ギャップ空間53内には可変電極(振動板)51の対向面への貼り付きを防止するため、撥水材料を塗布されている。   Note that polysilicon is implanted into the polysilicon 31 and 42 as the conductive layers in order to increase the conductivity. A water repellent material is applied in the gap space 53 in order to prevent the variable electrode (vibrating plate) 51 from sticking to the opposing surface.

(実施例2)
実施例2で用いた液体吐出ヘッドを構成する静電型アクチュエータの作製プロセスの概略について図9及び図10を参照して説明する。この静電型アクチュエータは振動板と対向電極との間のギャップを犠牲層エッチング形成したものである。
先ず、図9(a)に示すように、図示しないシリコン基板上に熱酸化膜30を形成し、熱酸化膜30上に対向電極となるポリシリコン31を0.5μm厚で積層する。その後、図9bc)に示すように、絶縁膜となるHTO33を0.15μm厚で積層する。
(Example 2)
An outline of a manufacturing process of the electrostatic actuator constituting the liquid ejection head used in Example 2 will be described with reference to FIGS. In this electrostatic actuator, a gap between the diaphragm and the counter electrode is formed by sacrificial layer etching.
First, as shown in FIG. 9A, a thermal oxide film 30 is formed on a silicon substrate (not shown), and a polysilicon 31 serving as a counter electrode is laminated on the thermal oxide film 30 to a thickness of 0.5 μm. Thereafter, as shown in FIG. 9bc), an HTO 33 serving as an insulating film is laminated with a thickness of 0.15 μm.

次に、図9(c)に示すように、対向する電極間のギャップ(Gap)空間を形成するために犠牲層34としてのポリシリコンを0.4μm厚で積層する。この後、図9(d)に示すように、絶縁膜となるHTO41を0.15μm厚で積層する。   Next, as shown in FIG. 9C, in order to form a gap (Gap) space between the opposing electrodes, polysilicon as a sacrificial layer 34 is stacked with a thickness of 0.4 μm. Thereafter, as shown in FIG. 9D, an HTO 41 serving as an insulating film is laminated with a thickness of 0.15 μm.

次に、図9(e)に示すように、HTO41上に可変電極の導電層となるAsを注入したポリシリコン42を0.2μm厚で積層する。そして、図10(a)に示すように、ポリシリコン42上に引張内部応力を有するSi44を0.12μm厚で、この上に図10(b)に示すようにHTO45を0.6μm厚で順次積層形成する。 Next, as shown in FIG. 9E, a polysilicon layer 42 having a thickness of 0.2 .mu.m is laminated on the HTO 41 with As implanted as a conductive layer of the variable electrode. Then, as shown in FIG. 10A, Si 3 N 4 44 having a tensile internal stress is formed on the polysilicon 42 to a thickness of 0.12 μm, and on this, HTO 45 is set to a thickness of 0.12 μm as shown in FIG. The layers are sequentially stacked with a thickness of 6 μm.

その後、図10(c)に示すように、犠牲層34を除去するための図示しない除去孔を通して犠牲層34であるポリシリコンをICPにより除去して、ギャップ空間53を形成する。最後に、図10(d)に示すように、接液層であるポリイミド層46を1μm厚で積層し、振動板51と対向電極52とがギャップ53を介して対向する静電アクチュエータを完成する。   Thereafter, as shown in FIG. 10C, the polysilicon which is the sacrificial layer 34 is removed by ICP through a removal hole (not shown) for removing the sacrificial layer 34 to form a gap space 53. Finally, as shown in FIG. 10D, a polyimide layer 46 that is a liquid contact layer is laminated to a thickness of 1 μm, and the electrostatic actuator in which the diaphragm 51 and the counter electrode 52 face each other through the gap 53 is completed. .

そして、図示しないが、この静電型アクチュエータの振動板51側に液室を形成した流路板及びノズルを形成したノズル板を積層して液体吐出ヘッドを完成する。   Although not shown, a liquid discharge head is completed by laminating a flow path plate in which a liquid chamber is formed on the vibration plate 51 side of the electrostatic actuator and a nozzle plate in which a nozzle is formed.

そこで、実施例1、2の静電型アクチュエータを用いて、片方の極性のパルスのみを印加した場合にアクチュエータにどれ程の残留電荷が発生するかを評価した。実施例1についての結果を図11に、実施例2についての結果を図12に示している。   Therefore, using the electrostatic actuators of Examples 1 and 2, it was evaluated how much residual charge was generated in the actuator when only one polarity pulse was applied. The results for Example 1 are shown in FIG. 11, and the results for Example 2 are shown in FIG.

実施例1の静電型アクチュエータに対する駆動条件は、駆動電圧+67V(正極性)、駆動周波数61kHz、パルス幅6μs、駆動時間23.7時間、駆動回数5.2E+9回とした。実施例2の静電型アクチュエータに対する駆動条件は、駆動電圧+67V(正極性)、駆動周波数61kHz、パルス幅6μs、駆動時間5分、駆動回数3.6E+7回とした。   The driving conditions for the electrostatic actuator of Example 1 were as follows: driving voltage +67 V (positive polarity), driving frequency 61 kHz, pulse width 6 μs, driving time 23.7 hours, driving frequency 5.2E + 9 times. The driving conditions for the electrostatic actuator of Example 2 were as follows: driving voltage +67 V (positive polarity), driving frequency 61 kHz, pulse width 6 μs, driving time 5 minutes, driving frequency 3.6E + 7 times.

このように、実施例1、2ともに正極性のパルス電圧を61kHzの周波数で印加している。この場合、実施例2の静電型アクチュエータでは、駆動回数3.6E+7回で、可変電極が対向面に当接する電圧が61.4V→64.4Vになり、3.0V上昇している。つまり、3.0V分の残留電荷が発生したことになる。これに対して、実施例1の静電型アクチュエータでは、駆動回数5.2E+9回で、可変電極が対向面に当接する電圧が61.4V→63.9Vになり、2.5V上昇している。この結果から、実施例2の静電型アクチュエータの構成に対して、実施例1の静電型アクチュエータの構成では、残留電荷が発生し難い構成であることが分かる。   Thus, in both Examples 1 and 2, a positive pulse voltage is applied at a frequency of 61 kHz. In this case, in the electrostatic actuator of Example 2, the voltage at which the variable electrode is brought into contact with the opposing surface is 61.4 V → 64.4 V and increased by 3.0 V with the number of driving times of 3.6E + 7. That is, a residual charge of 3.0V is generated. On the other hand, in the electrostatic actuator of Example 1, the voltage at which the variable electrode abuts against the opposing surface is 61.4V → 63.9V, increasing by 2.5V when the number of driving times is 5.2E + 9. . From this result, it can be seen that the configuration of the electrostatic actuator of Example 1 is a configuration in which residual charges are less likely to be generated than the configuration of the electrostatic actuator of Example 2.

一方で、アクチュエータの構成にもよるが、駆動電圧値を3〜5V変化させると、吐出された滴の速度はおおよそ1m/s変化する。したがって、実施例2では同じ極性の電圧のみで15分程(20kHz)連続駆動すると、吐出される液滴の速度が1m/s低下することになる。実際の液体吐出装置では、あるアクチュエータに同じ極性の電圧が暫く連続して印加されるということは十分起こり得ることである。したがって、実施例2のように残留電荷が生じやすい構成のアクチュエータを利用するためには、例えば、各印字(1ドット形成する間)毎に、もしくはキャリッジが1往復する毎に残留電荷をキャンセルできるようにする必要がある。   On the other hand, depending on the configuration of the actuator, when the drive voltage value is changed by 3 to 5 V, the speed of the ejected droplet changes by approximately 1 m / s. Therefore, in Example 2, when the continuous driving is performed for about 15 minutes (20 kHz) with only the voltage having the same polarity, the speed of the ejected droplet is reduced by 1 m / s. In an actual liquid ejecting apparatus, it is fully possible that a voltage having the same polarity is continuously applied to a certain actuator for a while. Therefore, in order to use an actuator having a configuration in which residual charge is likely to be generated as in the second embodiment, for example, the residual charge can be canceled for each printing (while one dot is formed) or each time the carriage is reciprocated once. It is necessary to do so.

次に、実施例1の構成のアクチュエータに関して見てみる。現在のインクジェットプリンタなどの画像形成装置の駆動周波数は30kHz以下であり、通常のチャートにおける総ドット数は画像にもよるが、せいぜい1E+5のオーダーである。したがって、上記評価結果を考慮して、実施例1のアクチュエータを含む液体吐出ヘッドを画像形成装置に搭載した場合、短期的観点で見ると、実質的に残留電荷による滴吐出特性は変化しないと扱うことができる。   Next, the actuator having the configuration of the first embodiment will be considered. The driving frequency of current image forming apparatuses such as an ink jet printer is 30 kHz or less, and the total number of dots in a normal chart is at most on the order of 1E + 5 although it depends on the image. Therefore, in consideration of the above evaluation results, when the liquid ejection head including the actuator of Example 1 is mounted on the image forming apparatus, it is treated from the short-term viewpoint that the droplet ejection characteristics due to residual charges are not substantially changed. be able to.

一方で、データとして程度を示せないが、アクチュエータに生じた残留電荷は、駆動せずに放置しておけば、非常にゆっくりではあるが、減少していくことが分かっている。したがって、駆動により生じる残留電荷が実施例1の構成のアクチュエータのように極僅かであれば、画像形成装置を使用しない時間も含めた半年,1年というような長期的観点から見て、この僅かな残留電荷を無視することができる。   On the other hand, although it is not possible to indicate the degree as data, it has been found that the residual charge generated in the actuator decreases very slowly if left without being driven. Therefore, if the residual charge generated by the drive is very small like the actuator of the configuration of the first embodiment, this slight amount is seen from a long-term viewpoint such as half a year including the time when the image forming apparatus is not used. Residual charge can be ignored.

つまり、実施例1の構成のように残留電荷が発生し難い静電型アクチュエータに対して本発明に係る駆動波形を与えて駆動することによって、実質的な(滴吐出特性に影響を与える)残留電荷の発生を抑えることができる。   In other words, by driving the electrostatic actuator that is unlikely to generate residual charges as in the configuration of the first embodiment by applying the driving waveform according to the present invention, the residual (which affects the droplet ejection characteristics) is substantially reduced. Generation of electric charges can be suppressed.

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドのヘッド駆動制御装置を搭載した本発明に係る液体吐出装置を含む画像形成装置の一例について図13及び図14を参照して説明する。なお、図13は本発明に係る画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図14は同装置の要部平面説明図である。
この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド101とガイドレール102とでキャリッジ103を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ104で、駆動プーリ106と従動プーリ107との間に張り渡したタイミングベルト105を介して図14で矢示方向(主走査方向)に移動走査する。
Next, an example of an image forming apparatus including the liquid ejection apparatus according to the present invention on which the head drive control device for the liquid ejection head according to the present invention is mounted will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is an explanatory side view for explaining the overall configuration of the image forming apparatus according to the present invention, and FIG. 14 is an explanatory plan view of the main part of the apparatus.
In this image forming apparatus, a carriage 103 is slidably held in a main scanning direction by a guide rod 101 and a guide rail 102 that are horizontally mounted on left and right side plates (not shown). Moving and scanning is performed in the direction indicated by the arrow (main scanning direction) in FIG. 14 via a timing belt 105 stretched between 106 and a driven pulley 107.

このキャリッジ103には、例えば、それぞれイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)のインク滴を吐出する液体吐出ヘッドからなる4個の記録ヘッド107を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。記録ヘッド107を構成する液体吐出ヘッドとしては、前述したように静電型アクチュエータを含む静電型液体吐出ヘッドを用いている。なお、異なる色を吐出する複数のノズル列を備えた1又は複数の液体吐出ヘッドで記録ヘッドを構成することもできる。   For example, four recording heads 107 each including a liquid discharge head that discharges yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk) ink droplets are provided on the carriage 103. The outlets are arranged in a direction crossing the main scanning direction, and the ink droplet ejection direction is directed downward. As the liquid discharge head constituting the recording head 107, the electrostatic liquid discharge head including the electrostatic actuator is used as described above. Note that the recording head can also be configured by one or a plurality of liquid ejection heads provided with a plurality of nozzle rows that eject different colors.

キャリッジ103には、記録ヘッド107に各色のインクを供給するための各色のサブタンク108を搭載している。このサブタンク108にはインク供給チューブ109を介して図示しないメインタンク(インクカートリッジ)からインクが補充供給される。   The carriage 103 is equipped with a sub tank 108 for each color for supplying each color ink to the recording head 107. Ink is supplied to the sub tank 108 from a main tank (ink cartridge) (not shown) via an ink supply tube 109.

一方、給紙カセット110などの用紙積載部(圧板)111上に積載した用紙112を給紙するための給紙部として、用紙積載部111から用紙112を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙ローラ)113及び給紙ローラ113に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド114を備え、この分離パッド114は給紙ローラ113側に付勢されている。   On the other hand, as a paper feeding unit for feeding paper 112 stacked on a paper stacking unit (pressure plate) 111 such as a paper feeding cassette 110, a half-moon roller (separately feeding paper 112 one by one from the paper stacking unit 111) A separation pad 114 made of a material having a large friction coefficient is provided opposite to the sheet feeding roller 113 and the sheet feeding roller 113, and the separation pad 114 is urged toward the sheet feeding roller 113 side.

そして、この給紙部から給紙された用紙112を記録ヘッド107の下方側で搬送するための搬送部として、用紙112を静電吸着して搬送するための搬送ベルト121と、給紙部からガイド115を介して送られる用紙112を搬送ベルト121との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ122と、略鉛直上方に送られる用紙112を略90°方向転換させて搬送ベルト121上に倣わせるための搬送ガイド123と、押さえ部材124で搬送ベルト121側に付勢された先端加圧コロ125とを備えている。また、搬送ベルト121表面を帯電させるための帯電ローラ126を備えている。   As a transport unit for transporting the paper 112 fed from the paper feed unit below the recording head 107, a transport belt 121 for electrostatically attracting and transporting the paper 112, and a paper feed unit A counter roller 122 for transporting the paper 112 fed through the guide 115 while sandwiching it between the transport belt 121 and the paper 112 fed substantially vertically upward is changed by about 90 ° and copied on the transport belt 121. A conveying guide 123 for adjusting the pressure and a tip pressure roller 125 urged toward the conveying belt 121 by a pressing member 124. In addition, a charging roller 126 for charging the surface of the conveyance belt 121 is provided.

ここで、搬送ベルト121は、無端状ベルトであり、搬送ローラ127とテンションローラ128との間に掛け渡されて、副走査モータ131からタイミングベルト132及びタイミングローラ133を介して搬送ローラ127が回転されることで、図11のベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。なお、搬送ベルト121の裏面側には記録ヘッド107による画像形成領域に対応してガイド部材129を配置している。   Here, the conveyance belt 121 is an endless belt, is stretched between the conveyance roller 127 and the tension roller 128, and the conveyance roller 127 is rotated from the sub-scanning motor 131 via the timing belt 132 and the timing roller 133. By doing so, it is configured to circulate in the belt conveyance direction (sub-scanning direction) of FIG. A guide member 129 is disposed on the back side of the conveyance belt 121 in correspondence with the image forming area formed by the recording head 107.

また、キャリッジ103の前方側には、図13に示すように、スリットを形成したエンコーダスケール142を設け、キャリッジ103の前面側にはエンコーダスケール142のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ143を設け、これらによって、キャリッジ103の主走査方向位置を検知するためのエンコーダ144を構成している。   Further, as shown in FIG. 13, an encoder scale 142 having slits is provided on the front side of the carriage 103, and an encoder sensor comprising a transmission type photosensor that detects the slits of the encoder scale 142 on the front side of the carriage 103. The encoder 144 for detecting the position of the carriage 103 in the main scanning direction is configured by these.

さらに、記録ヘッド107で記録された用紙112を排紙するための排紙部として、搬送ベルト121から用紙112を分離するための分離部と、排紙ローラ152及び排紙コロ153と、排紙される用紙112をストックする排紙トレイ154とを備えている。   Further, as a paper discharge unit for discharging the paper 112 recorded by the recording head 107, a separation unit for separating the paper 112 from the conveying belt 121, a paper discharge roller 152 and a paper discharge roller 153, and paper discharge A paper discharge tray 154 for stocking the paper 112 to be printed.

また、背部には両面給紙ユニット161が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット161は搬送ベルト121の逆方向回転で戻される用紙112を取り込んで反転させて再度カウンタローラ122と搬送ベルト121との間に給紙する。   A double-sided paper feeding unit 161 is detachably attached to the back. The double-sided paper feeding unit 161 takes in the paper 112 returned by the reverse rotation of the transport belt 121, reverses it, and feeds it again between the counter roller 122 and the transport belt 121.

さらに、キャリッジ103の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド107のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構191を配置している。   Further, a maintenance / recovery mechanism 191 for maintaining and recovering the nozzle state of the recording head 107 is disposed in a non-printing area on one side of the carriage 103 in the scanning direction.

この維持回復機構191は、記録ヘッド107の各ノズル面をキャピングするための各キャップ192a〜192d(区別しないときは「キャップ192」という。)と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード193と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行なうときの液滴を受ける空吐出受け194などを備えている。   The maintenance and recovery mechanism 191 includes caps 192a to 192d for capping each nozzle surface of the recording head 107 (referred to as “cap 192” when not distinguished) and a wiper that is a blade member for wiping the nozzle surface. A blade 193 and a blank discharge receptacle 194 for receiving droplets when performing blank discharge for discharging droplets that do not contribute to recording in order to discharge the thickened recording liquid are provided.

このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙112が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙112はガイド115で案内され、搬送ベルト121とカウンタローラ122との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド123で案内されて先端加圧コロ125で搬送ベルト121に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。   In the image forming apparatus configured as described above, the sheets 112 are separated and fed one by one from the sheet feeding unit, and the sheet 112 fed substantially vertically upward is guided by the guide 115, and includes the conveyance belt 121 and the counter roller 122. The leading end is guided by the conveying guide 123 and pressed against the conveying belt 121 by the leading end pressure roller 125, and the conveying direction is changed by approximately 90 °.

このとき、図示しない制御部のACバイアス供給部から帯電ローラ126に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト21が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト121上に用紙112が給送されると、用紙112が搬送ベルト121に静電力で吸着され、搬送ベルト121の周回移動によって用紙112が副走査方向に搬送される。   At this time, a charging voltage pattern in which a positive output and a negative output are alternately repeated from the AC bias supply unit of the control unit (not shown) to the charging roller 126, that is, an alternating voltage is applied, and the conveying belt 21 is alternating. That is, plus and minus are alternately charged in a band shape with a predetermined width in the sub-scanning direction which is the circumferential direction. When the paper 112 is fed onto the conveyance belt 121 charged alternately with plus and minus, the paper 112 is attracted to the conveyance belt 121 by electrostatic force, and the paper 112 is conveyed in the sub-scanning direction by the circular movement of the conveyance belt 121. Is done.

そこで、キャリッジ103を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド107を駆動することにより、停止している用紙112にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙112を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙112の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙112を排紙トレイ154に排紙する。   Therefore, by driving the recording head 107 according to the image signal while moving the carriage 103, ink droplets are ejected onto the stopped paper 112 to record one line, and after the paper 112 is conveyed by a predetermined amount, Record the next line. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 112 has reached the recording area, the recording operation is finished, and the paper 112 is discharged onto the paper discharge tray 154.

また、両面印刷の場合には、表面(最初に印刷する面)の記録が終了したときに、搬送ベルト121を逆回転させることで、記録済みの用紙112を両面給紙ユニット161内に送り込み、用紙112を反転させて(裏面が印刷面となる状態にして)再度カウンタローラ122と搬送ベルト121との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル121上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ154に排紙する   In the case of double-sided printing, when recording on the front surface (surface to be printed first) is completed, the recording belt 112 is fed into the double-sided paper feeding unit 161 by rotating the conveyor belt 121 in the reverse direction. The paper 112 is reversed (with the back surface being the printing surface), and is fed again between the counter roller 122 and the conveyor belt 121. The timing is controlled, and the sheet is conveyed onto the conveyor bell 121 as described above. After recording on the back side, the sheet is discharged to the discharge tray 154.

また、印字(記録)待機中にはキャリッジ103は維持回復機構191側に移動されて、キャップ192で記録ヘッド107のノズル面がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ192で記録ヘッド107をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し(「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。)し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド107のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード193でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド107の安定した吐出性能を維持する。   Further, during printing (recording) standby, the carriage 103 is moved to the maintenance / recovery mechanism 191 side, the nozzle surface of the recording head 107 is capped by the cap 192, and the nozzles are kept in a wet state. To prevent. In addition, the recording liquid is sucked from the nozzle in a state where the recording head 107 is capped with the cap 192 (referred to as “nozzle suction” or “head suction”), and a recovery operation is performed to discharge the thickened recording liquid or bubbles. Wiping is performed by the wiper blade 193 in order to clean and remove ink adhering to the nozzle surface of the recording head 107 by this recovery operation. In addition, an idle ejection operation for ejecting ink not related to recording is performed before the start of recording or during recording. Thereby, the stable ejection performance of the recording head 107 is maintained.

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図15を参照して説明する。なお、同図は同制御部の全体ブロック説明図である。
この制御部200は、装置全体の制御を司るCPU201と、CPU201が実行するプログラム、その他の固定データを格納するROM202と、画像データ等を一時格納するRAM203と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ(NVRAM)204と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するASIC205とを備えている。
Next, an outline of the control unit of the image forming apparatus will be described with reference to FIG. This figure is an overall block diagram of the control unit.
The control unit 200 includes a CPU 201 that controls the entire apparatus, a ROM 202 that stores programs executed by the CPU 201 and other fixed data, a RAM 203 that temporarily stores image data, and the like, while the apparatus is powered off. 1 includes a non-volatile memory (NVRAM) 204 for holding data, an image processing for performing various signal processing and rearrangement on image data, and an ASIC 205 for processing input / output signals for controlling the entire apparatus. Yes.

また、この制御部200は、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置(あるいはデータ処理装置)であるホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのI/F206と、記録ヘッド107を駆動するための駆動波形を生成する手段である駆動波形生成部207と、記録ヘッド107を駆動制御するヘッドドライバ208と、主走査モータ104を駆動するための主走査モータ駆動部211と、副走査モータ131を駆動するための副走査モータ駆動部213と、帯電ローラ126に対してACバイアス電圧を供給するACバイアス供給部214と、環境温度及び/又は環境湿度を検出する環境センサ218、図示しない各種センサからの検知信号を入力するためのI/O216などを備えている。   The control unit 200 also has an I / F 206 for transmitting and receiving data and signals to and from the host, which is an image processing apparatus (or data processing apparatus) such as a personal computer, and a drive for driving the recording head 107. A drive waveform generation unit 207 that is a means for generating a waveform, a head driver 208 that drives and controls the recording head 107, a main scanning motor drive unit 211 that drives the main scanning motor 104, and a sub-scanning motor 131 are driven. Detection from a sub-scanning motor driving unit 213 for the purpose, an AC bias supply unit 214 for supplying an AC bias voltage to the charging roller 126, an environmental sensor 218 for detecting environmental temperature and / or environmental humidity, and various sensors (not shown). An I / O 216 for inputting a signal is provided.

また、この制御部200には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル217が接続されている。   The control unit 200 is connected to an operation panel 217 for inputting and displaying information necessary for the apparatus.

ここで、制御部200は、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの画像データを含む印刷データ(印字データ)等をケーブル或いはネットを介してI/F206で受信する。   Here, the control unit 200 transmits print data (print data) including image data from the host side such as an image processing apparatus such as a personal computer, an image reading apparatus such as an image scanner, an imaging apparatus such as a digital camera, or the like. The data is received by the I / F 206 via the net.

そして、CPU201は、I/F206に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ASIC205にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッドドライバ208に画像データを転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えばROM202にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしても良い。   The CPU 201 reads and analyzes the print data in the reception buffer included in the I / F 206, performs necessary image processing, data rearrangement processing, and the like in the ASIC 205, and transfers the image data to the head driver 208. The dot pattern data for image output may be generated by storing font data in the ROM 202, for example, or the image data is developed into bitmap data by a host-side printer driver and transferred to this apparatus. You may do it.

駆動波形生成部207は、駆動パルスのパターンデータをD/A変換するD/A変換器等で構成され、1ないし複数のパルスで構成される複数のパルスパターンを含む駆動波形をヘッドドライバ208に対して出力する。   The drive waveform generation unit 207 is configured by a D / A converter that performs D / A conversion on the drive pulse pattern data, and the drive waveform including a plurality of pulse patterns including one to a plurality of pulses is supplied to the head driver 208. Output.

ヘッドドライバ208は、シリアルに入力される記録ヘッド107の1行分に相当する画像データ(ドットパターンデータ)に基づいて駆動波形生成部207から与えられる駆動波形を構成する複数の駆動パルスを選択的に記録ヘッド7の振動板と対向電極との間に印加してヘッドを駆動する。   The head driver 208 selectively selects a plurality of drive pulses constituting a drive waveform provided from the drive waveform generation unit 207 based on image data (dot pattern data) corresponding to one line of the recording head 107 input serially. The head is driven by applying between the diaphragm of the recording head 7 and the counter electrode.

この制御部200のCPU291と駆動波形生成部207及びヘッドドライバ208によって液体吐出ヘッドである記録ヘッドを駆動する本発明に係るアクチュエータ駆動装置を構成している。   The CPU 291, the drive waveform generation unit 207, and the head driver 208 of the control unit 200 constitute an actuator driving device according to the present invention that drives a recording head that is a liquid ejection head.

したがって、駆動波形生成部207で生成する駆動波形として、前述したように、各パルスパターンについて正極性パルスの数と負極性のパルスの数が同じ、又は一方の極性のパルス数が一つだけ多い場合で、かつ、すべてのパルスパターンに含まれるすべてのパルスを見た場合、正極性パルスの数と負極性のパルスの数が同じ、又は一方の極性のパルス数が一つだけ多い関係の駆動波形を用いることで、実用的に、十分に残留電荷の発生を抑えることができ、駆動周波数を下げることなく、残留電荷の影響を最小限に抑えながら液体吐出ヘッドを駆動することができる。   Therefore, as described above, the drive waveform generated by the drive waveform generation unit 207 has the same number of positive pulses and the number of negative pulses for each pulse pattern, or one more pulse of one polarity. If all of the pulses included in all pulse patterns are seen, the number of positive pulses and the number of negative pulses are the same, or the number of pulses of one polarity is one more drive By using the waveform, it is possible to practically sufficiently suppress the generation of the residual charge, and it is possible to drive the liquid discharge head while minimizing the influence of the residual charge without lowering the driving frequency.

本発明を適用する静電型液体吐出ヘッドの一例を示す液室短手方向に沿う断面説明図である。FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view along the lateral direction of the liquid chamber showing an example of an electrostatic liquid discharge head to which the present invention is applied. 本発明に係るアクチュエータ駆動装置の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the actuator drive device which concerns on this invention. 駆動波形の第1例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 1st example of a drive waveform. 駆動波形の第2例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 2nd example of a drive waveform. 駆動波形の第3例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 3rd example of a drive waveform. 駆動波形の第4例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 4th example of a drive waveform. 実施例1の静電型アクチュエータを製造工程ととともに示す断面説明図である。It is sectional explanatory drawing which shows the electrostatic actuator of Example 1 with a manufacturing process. 同じく図7に続く工程を示す断面説明図である。FIG. 8 is a cross-sectional explanatory view showing the process following FIG. 7. 実施例2の静電型アクチュエータを製造工程ととともに示す断面説明図である。It is sectional explanatory drawing which shows the electrostatic actuator of Example 2 with a manufacturing process. 同じく図7に続く工程を示す断面説明図である。FIG. 8 is a cross-sectional explanatory view showing the process following FIG. 7. 実施例1の静電型アクチュエータの駆動結果の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the drive result of the electrostatic actuator of Example 1. FIG. 実施例2の静電型アクチュエータの駆動結果の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the drive result of the electrostatic actuator of Example 2. FIG. 本発明に係る画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図である。1 is an explanatory side view illustrating an overall configuration of an image forming apparatus according to the present invention. 同画像形成装置の要部平面説明図である。FIG. 2 is an explanatory plan view of a main part of the image forming apparatus. 同画像形成装置の制御部の概要を説明するブロック図である。2 is a block diagram illustrating an overview of a control unit of the image forming apparatus. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…ノズル
2…ノズル板
3…液室
4…流路板
5…振動板
6…ギャップ
7…対向電極
10…アクチュエータ駆動装置
11…駆動波形生成部
12…選択部
207…駆動波形生成部
208…ドライバ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Nozzle 2 ... Nozzle plate 3 ... Liquid chamber 4 ... Flow path plate 5 ... Vibrating plate 6 ... Gap 7 ... Counter electrode 10 ... Actuator drive device 11 ... Drive waveform generation part 12 ... Selection part 207 ... Drive waveform generation part 208 ... driver

Claims (3)

1駆動周期内で1ないし複数のパルスを含む複数のパルスパターンを生成出力して静電型アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動装置において、
各パルスパターンには同じ数又は一方が他方より1つ多い関係で正極性の電位を有するパルスと負極性の電位を有するパルスが含まれ、かつ、すべてのパルスパターンに含まれるパルス数は正極性の電位を有するパルスの数と負極性の電位を有するパルスの数が同じ又は一方が他方より1つ多い関係である
ことを特徴とするアクチュエータ駆動装置。
In an actuator driving device for driving and generating an electrostatic actuator by generating and outputting a plurality of pulse patterns including one to a plurality of pulses within one driving cycle,
Each pulse pattern includes pulses having the same number or one having one more potential than the other and having a positive potential and pulses having a negative potential, and the number of pulses included in all pulse patterns is positive. An actuator driving device characterized in that the number of pulses having a negative potential and the number of pulses having a negative potential are the same or one is one more than the other.
静電型アクチュエータを含む液体吐出ヘッドと、前記静電型アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ駆動装置とを備える液体吐出装置において、前記静電型アクチュエータを駆動制御する請求項1に記載のアクチュエータ駆動装置を備えていることを特徴とする液体吐出装置。   The actuator driving device according to claim 1, wherein the electrostatic driving device is driven and controlled in a liquid discharging device including a liquid discharging head including an electrostatic actuator and an actuator driving device that drives and controls the electrostatic actuator. A liquid ejecting apparatus comprising the liquid ejecting apparatus. 静電型アクチュエータを含む液体吐出ヘッドから液滴を吐出させて画像を形成する画像形成装置において、前記静電型アクチュエータを駆動制御する請求項1に記載のアクチュエータ駆動装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus for forming an image by ejecting liquid droplets from a liquid ejection head including an electrostatic actuator includes the actuator driving device according to claim 1, wherein the electrostatic actuator is driven and controlled. An image forming apparatus.
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