JP2010125705A - Liquid ejecting apparatus - Google Patents

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Takashi Tokukura
喬 徳倉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid ejecting apparatus capable of suppressing a characteristic difference between and among nozzles. <P>SOLUTION: The liquid ejecting apparatus has first and second switchable modes. In the first mode, liquid is ejected from a nozzle in such a manner that an electric field is applied to a piezoelectric element 6 in a polarization direction of a piezoelectric material layer 15 so as to drive the piezoelectric element. In the second mode, liquid is ejected from the nozzle in such a manner that the electric field is applied to the piezoelectric element in a direction opposite to the polarization direction of the piezoelectric material layer so as to drive the piezoelectric element. The control of the ejection is performed by the first mode with respect to a nozzle of which the amount of ink to be ejected is comparatively large or by the second mode with respect to a nozzle of which the amount of ink to be ejected is comparatively small. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、インクジェット式記録ヘッド等の液体吐出ヘッドの駆動源として用いられる圧電素子を備えた液体吐出装置に関し、特に、ノズル間の吐出特性差を抑制することが可能な液体吐出装置に関する。   The present invention relates to a liquid ejection apparatus including a piezoelectric element used as a drive source for a liquid ejection head such as an ink jet recording head, and more particularly to a liquid ejection apparatus capable of suppressing a difference in ejection characteristics between nozzles. .

例えば、液体吐出装置は、液体を吐出可能な液体吐出ヘッドを備え、この液体吐出ヘッドから各種の液体を吐出する装置である。この液体吐出装置の代表的なものとして、例えば、液体吐出ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドという。)を備え、この記録ヘッドのノズルから液体状のインクを記録紙等の記録媒体(着弾対象物)に対して吐出・着弾させてドットを形成することで画像等の記録を行うインクジェット式プリンタ(以下、プリンタという。)等の画像記録装置を挙げることができる。また、近年においては、この画像記録装置に限らず、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造装置等、各種の製造装置にも液体吐出装置が応用されている。   For example, a liquid ejection apparatus is an apparatus that includes a liquid ejection head capable of ejecting liquid and ejects various liquids from the liquid ejection head. As a typical example of this liquid ejection apparatus, for example, an ink jet recording head (hereinafter simply referred to as a recording head) as a liquid ejection head is provided, and liquid ink is recorded on recording paper or the like from nozzles of this recording head. An image recording apparatus such as an ink jet printer (hereinafter referred to as a printer) that records an image or the like by ejecting and landing on a medium (landing target) to form dots can be given. In recent years, liquid ejecting apparatuses have been applied not only to this image recording apparatus but also to various manufacturing apparatuses such as a manufacturing apparatus for a color filter such as a liquid crystal display.

上記液体吐出ヘッドの一種である記録ヘッドには、インクを吐出するための駆動源として圧電素子を備えたものがある。この圧電素子は、圧電材料と電極材料を積層して構成されており、駆動電極と共通電極との間に電圧を印加することによって、伸縮変形、或いは、撓み変形する。この圧電素子を、ノズルに連通する圧力発生室の一部を区画する振動板に設け、駆動信号を印加して変形駆動させることによって振動板を変形させることができる。この振動板の変形によって圧力発生室の容積が変化して圧力発生室内のインクに圧力変動が生じ、この圧力変動を制御することによってノズルから液体状のインクを吐出(噴射)させることができる。   Some recording heads, which are a type of the liquid ejection head, include a piezoelectric element as a drive source for ejecting ink. This piezoelectric element is configured by laminating a piezoelectric material and an electrode material, and is stretched or deformed by applying a voltage between the drive electrode and the common electrode. The piezoelectric element can be deformed by being provided on a diaphragm that divides a part of a pressure generation chamber communicating with the nozzle and applying a drive signal for deformation driving. Due to the deformation of the vibration plate, the volume of the pressure generating chamber changes to cause a pressure fluctuation in the ink in the pressure generating chamber. By controlling this pressure fluctuation, liquid ink can be ejected (ejected) from the nozzle.

ところが、上記記録ヘッドを搭載したプリンタでは、ヘッド毎の個体差等により、圧電素子に同じ電圧を印加してもノズルから吐出されるインクの量(重量)がヘッド毎に異なる。このため、複数の記録ヘッド(ヘッドユニット)を備える液体吐出装置では、ノズルから吐出されるインクの量等の吐出特性に応じてランク分けを行い、このランクに基づいて記録ヘッドを組み合わせ、このランクに応じた駆動電圧を設定することが行われている(例えば、特許文献1参照)。   However, in a printer equipped with the recording head, the amount (weight) of ink ejected from the nozzle differs from head to head even when the same voltage is applied to the piezoelectric element due to individual differences between the heads. For this reason, in a liquid discharge apparatus including a plurality of print heads (head units), ranks are made according to discharge characteristics such as the amount of ink discharged from nozzles, and print heads are combined based on this rank. A drive voltage is set in accordance with (see, for example, Patent Document 1).

特開2006−082046号公報JP 2006-082046 A

ところで、上記記録ヘッドでは、部品精度、組み立て精度、或いは、構造上の問題から、複数のノズルを列設して成るノズル列(ノズル群)内における一部のノズルで、他のノズルよりも吐出インク量が著しく低下する場合がある。この場合、この吐出インク量の低下により画質の低下を招く問題があった。そして、このような局所的に吐出特性の差異が生じる記録ヘッドでは、上記ランクに基づく記録ヘッドの組み合わせによっても解消できなかった。
また、上記ランクに基づく記録ヘッドの組み合わせを行う場合でも、ランク数を多くすると製造時に同ランクの記録ヘッドが揃うまで待たなければいけなくなり、製造効率が低下する。その一方で、製造効率を向上させるべくランク数を少なくすると、同じ液体吐出装置における異なる記録ヘッドのノズル間の吐出特性のバラツキが大きくなり、画質の低下を招く問題があった。
By the way, in the recording head described above, due to parts accuracy, assembly accuracy, or structural problems, some nozzles in a nozzle row (nozzle group) in which a plurality of nozzles are arranged are ejected more than other nozzles. The amount of ink may be significantly reduced. In this case, there is a problem that the image quality is deteriorated due to the decrease in the amount of ejected ink. In such a recording head in which a difference in ejection characteristics locally occurs, it cannot be solved even by a combination of recording heads based on the rank.
Even in the case of combining the print heads based on the ranks, if the number of ranks is increased, it is necessary to wait until the print heads of the same rank are prepared at the time of manufacture, and the manufacturing efficiency is lowered. On the other hand, if the number of ranks is reduced in order to improve the production efficiency, there is a problem in that the variation in ejection characteristics between nozzles of different recording heads in the same liquid ejection apparatus increases, leading to a reduction in image quality.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノズル間の吐出特性差を抑制することが可能な液体吐出装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a liquid ejection apparatus capable of suppressing a difference in ejection characteristics between nozzles.

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体を吐出するノズルを複数有し、駆動信号を圧電素子に供給して前記圧電素子を駆動することにより圧力発生室内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動によってノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置であって、
圧電素子に対して圧電体の分極方向に電界を印加することにより当該圧電素子を駆動してノズルから液体を吐出する第1のモードと、圧電素子に対して圧電体の分極方向と逆向きに電界を印加することにより当該圧電素子を駆動してノズルから液体を吐出する第2のモードと、を切り替え可能なモード切替制御部を備え、
前記複数のノズルは、第1のノズルと、第1のノズルと同じ駆動信号が圧電素子に供給された場合に第1のノズルよりも少ない液体を吐出する第2のノズルとを備え、
前記モード切替制御部は、前記第1のノズルに対しては前記第1のモードで、前記第2のノズルに対しては前記第2のモードで、それぞれ吐出制御を行うことを特徴とする。
なお、分極方向に対する電界の方向に関し、第1モードでは圧電素子の駆動期間中において電界が常に分極方向と同一方向である必要は無く、電界が分極方向に対して逆向きになる期間があっても良い。要は、圧電素子の1回の駆動における期間の大部分で電界が分極方向と同一方向となっていれば良い。同様に、第2モードでは圧電素子の駆動期間中において電界が常に分極方向と逆方向である必要は無く、電界が分極方向に対して順方向となる期間があっても良い。要は、圧電素子の1回の駆動における期間の大部分で電界が分極方向と逆方向となっていれば良い。
The present invention has been proposed in order to achieve the above object, and has a plurality of nozzles for discharging a liquid, and supplies a drive signal to the piezoelectric element to drive the piezoelectric element so as to drive the ink in the pressure generating chamber. A liquid ejection device including a liquid ejection head that causes pressure fluctuations and ejects liquid from the nozzles by the pressure fluctuations,
A first mode in which an electric field is applied to the piezoelectric element in the polarization direction of the piezoelectric body to drive the piezoelectric element to discharge liquid from the nozzle, and a direction opposite to the polarization direction of the piezoelectric body with respect to the piezoelectric element A mode switching control unit capable of switching between a second mode in which the piezoelectric element is driven by applying an electric field to discharge the liquid from the nozzle;
The plurality of nozzles includes a first nozzle and a second nozzle that discharges less liquid than the first nozzle when the same drive signal as the first nozzle is supplied to the piezoelectric element,
The mode switching control unit performs discharge control in the first mode for the first nozzle and in the second mode for the second nozzle, respectively.
Regarding the direction of the electric field with respect to the polarization direction, in the first mode, the electric field does not always have to be in the same direction as the polarization direction during the driving period of the piezoelectric element, and there is a period in which the electric field is opposite to the polarization direction. Also good. In short, it is only necessary that the electric field is in the same direction as the polarization direction in most of the period of one driving of the piezoelectric element. Similarly, in the second mode, the electric field does not always have to be opposite to the polarization direction during the driving period of the piezoelectric element, and there may be a period in which the electric field is forward with respect to the polarization direction. In short, it is sufficient that the electric field is in the direction opposite to the polarization direction in most of the period of one driving of the piezoelectric element.

上記構成によれば、圧電体の分極方向に対して順方向の電界を印加して圧電素子を駆動する第1のモードと比較して、圧電体の分極方向に対して逆方向の電界を印加して圧電素子を駆動する第2のモードでは圧電素子の変位量がより大きくなるので、吐出される液体の量が相対的に少ないノズルに対しては第2のモードで吐出制御を行うことにより、ノズルから吐出される液体の量を増加させることが可能となる。これにより、ノズル間での吐出特性の差を抑制することができ、記録紙などの着弾対象物における画像等の画質への影響を低減することができる。   According to the above configuration, an electric field in a direction opposite to the polarization direction of the piezoelectric body is applied as compared with the first mode in which a forward electric field is applied to the polarization direction of the piezoelectric body to drive the piezoelectric element. In the second mode in which the piezoelectric element is driven, the displacement amount of the piezoelectric element becomes larger. Therefore, by performing ejection control in the second mode for a nozzle with a relatively small amount of ejected liquid. The amount of liquid discharged from the nozzle can be increased. Thereby, the difference in the ejection characteristics between the nozzles can be suppressed, and the influence on the image quality such as the image of the landing target such as the recording paper can be reduced.

また、本発明は、前液体を吐出するノズルを複数列設して構成されるノズル群を複数有し、駆動信号を圧電素子に供給して前記圧電素子を駆動することにより圧力発生室内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動によってノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置であって、
圧電素子に対して圧電体の分極方向に電界を印加することにより当該圧電素子を駆動してノズルから液体を吐出する第1のモードと、圧電素子に対して圧電体の分極方向と逆向きに電界を印加することにより当該圧電素子を駆動してノズルから液体を吐出する第2のモードと、を切り替え可能なモード切替制御部を備え、
前記複数のノズル群は、第1のノズル群と、第1のノズル群と同じ駆動信号が圧電素子に供給された場合に第1のノズル群よりも少ない液体を吐出する第2のノズル群とを備え、
前記モード切替制御部は、前記第1のノズル群に対しては前記第1のモードで、前記第2のノズル群に対しては前記第2のモードで、それぞれ吐出制御を行うことを特徴とする。
In addition, the present invention has a plurality of nozzle groups configured by arranging a plurality of nozzles for discharging the previous liquid, and supplies the drive signal to the piezoelectric element to drive the piezoelectric element, thereby causing ink in the pressure generating chamber to A liquid ejection device including a liquid ejection head that causes pressure fluctuations and ejects liquid from the nozzles by the pressure fluctuations,
A first mode in which an electric field is applied to the piezoelectric element in the polarization direction of the piezoelectric body to drive the piezoelectric element to discharge liquid from the nozzle, and a direction opposite to the polarization direction of the piezoelectric body with respect to the piezoelectric element A mode switching control unit capable of switching between a second mode in which the piezoelectric element is driven by applying an electric field to discharge the liquid from the nozzle;
The plurality of nozzle groups includes a first nozzle group, a second nozzle group that discharges less liquid than the first nozzle group when the same drive signal as the first nozzle group is supplied to the piezoelectric element, and With
The mode switching control unit performs discharge control in the first mode for the first nozzle group and in the second mode for the second nozzle group, respectively. To do.

この構成によれば、複数のノズル群を有する液体吐出ヘッドにおいて吐出される液体の量が比較的少ないノズル群に対しては第2のモードで吐出制御を行うことにより、ノズル群間での吐出特性の差を抑制することができる。   According to this configuration, the ejection control between the nozzle groups is performed by performing the ejection control in the second mode for the nozzle group in which the amount of liquid ejected in the liquid ejection head having the plurality of nozzle groups is relatively small. Differences in characteristics can be suppressed.

また、上記構成において、前記圧電素子は第1の電極、圧電体層、及び、第2の電極をこの順で積層して構成され、前記圧電体層の分極方向は前記第1の電極側から前記第2の電極側に向かう方向であり、
駆動電圧を発生する駆動電圧供給源と、一定のバイアス電圧を発生するバイアス電圧供給源と、前記駆動電圧供給源及び前記バイアス電圧供給源から前記第1の電極及び前記第2の電極までの経路に配置された経路切替手段と、を備え、
前記経路切替手段は、前記第1モードでは前記駆動電圧供給源からの駆動電圧が前記第1の電極に供給されると共に前記バイアス電圧供給源からのバイアス電圧が前記第2の電極に供給される経路に切り替え、前記第2モードでは前記駆動電圧供給源からの駆動電圧が前記第2の電極に供給されると共に前記バイアス電圧供給源からのバイアス電圧が前記第1の電極に供給される経路に切り替える構成を採用することができる。
In the above configuration, the piezoelectric element is configured by laminating a first electrode, a piezoelectric layer, and a second electrode in this order, and the polarization direction of the piezoelectric layer is from the first electrode side. A direction toward the second electrode,
A drive voltage supply source for generating a drive voltage, a bias voltage supply source for generating a constant bias voltage, and a path from the drive voltage supply source and the bias voltage supply source to the first electrode and the second electrode And a path switching means arranged in
In the first mode, the path switching unit supplies a driving voltage from the driving voltage supply source to the first electrode and supplies a bias voltage from the bias voltage supply source to the second electrode. In the second mode, the driving voltage from the driving voltage supply source is supplied to the second electrode and the bias voltage from the bias voltage supply source is supplied to the first electrode. A configuration for switching can be employed.

そして、上記各構成において、前記バイアス電圧供給源は、吐出される液体の量に応じて前記バイアス電圧を変更する構成を採用することも可能である。   In each of the above configurations, the bias voltage supply source may employ a configuration in which the bias voltage is changed according to the amount of liquid to be ejected.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下の説明は、本発明の液体吐出ヘッドとして、インクジェット式プリンタ(本発明の液体吐出装置の一種)に搭載されるインクジェット式記録ヘッド(以下、単に記録ヘッドという)を例に挙げて行う。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to these embodiments. In the following description, an ink jet recording head (hereinafter simply referred to as a recording head) mounted on an ink jet printer (a kind of the liquid ejecting apparatus of the present invention) is taken as an example of the liquid ejecting head of the present invention. .

図1は、本実施形態の記録ヘッド1の構成を示す分解斜視図である。また、図2(a)は記録ヘッド1の平面図、図2(b)は(a)におけるA−A′線断面図、図2(c)は圧力発生室9の幅方向(圧電素子短尺方向)の要部断面図である。本実施形態における記録ヘッド1は、流路形成基板2、ノズルプレート3、弾性体膜4、絶縁体膜5、圧電素子6、及び、保護基板7等を積層して構成されている。   FIG. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of the recording head 1 of the present embodiment. 2A is a plan view of the recording head 1, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA 'in FIG. 2A, and FIG. 2C is the width direction of the pressure generating chamber 9 (short piezoelectric element). It is principal part sectional drawing of (direction). The recording head 1 in this embodiment is configured by laminating a flow path forming substrate 2, a nozzle plate 3, an elastic film 4, an insulator film 5, a piezoelectric element 6, a protective substrate 7, and the like.

流路形成基板2は、本実施形態では面方位(110)のシリコン単結晶基板からなり、この流路形成基板2には、複数の圧力発生室9がその幅方向に並設されている。また、流路形成基板2の圧力発生室9の長手方向外側の領域には連通部10が形成され、連通部10と各圧力発生室9とが、圧力発生室9毎に設けられたインク供給路11を介して連通されている。なお、連通部10は、後述する保護基板7のリザーバ部20と連通して各圧力発生室9の共通のインク室となるリザーバ21の一部を構成する。インク供給路11は、圧力発生室9よりも狭い幅で形成されており、連通部10から圧力発生室9に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。   In this embodiment, the flow path forming substrate 2 is composed of a silicon single crystal substrate having a plane orientation (110), and a plurality of pressure generating chambers 9 are arranged in parallel in the width direction of the flow path forming substrate 2. In addition, a communication portion 10 is formed in a region in the longitudinal direction outside the pressure generation chamber 9 of the flow path forming substrate 2, and the communication portion 10 and each pressure generation chamber 9 are provided for each pressure generation chamber 9. Communication is made via a path 11. The communication unit 10 communicates with a reservoir unit 20 of the protective substrate 7 to be described later and constitutes a part of a reservoir 21 serving as a common ink chamber for the pressure generation chambers 9. The ink supply path 11 is formed with a narrower width than the pressure generation chamber 9, and maintains a constant flow path resistance of ink flowing into the pressure generation chamber 9 from the communication portion 10.

流路形成基板2の開口面側には、各圧力発生室9のインク供給路11とは反対側の端部に連通するノズル12が開設されたノズルプレート3が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。このノズルプレート3は、図3に示すように、インクを噴射するノズル12を複数列設してノズル列13(ノズル群の一種)を構成し、このノズル列13をノズル列設方向とは直交する方向に複数(本実施形態においては2列)形成している。1つのノズル列13は、例えば、360dpiのピッチで開設された360個のノズルから成る。そして、本実施形態においては、図3に示すように、1つのノズル列13をA〜Cの3つのブロックに区分している。   On the opening surface side of the flow path forming substrate 2, a nozzle plate 3 having a nozzle 12 communicating with an end portion of each pressure generating chamber 9 on the side opposite to the ink supply path 11 is provided with an adhesive, a heat welding film, or the like. It is fixed through. As shown in FIG. 3, the nozzle plate 3 includes a plurality of nozzles 12 for ejecting ink to form a nozzle row 13 (a kind of nozzle group), and the nozzle row 13 is orthogonal to the nozzle row setting direction. A plurality of (in this embodiment, two rows) are formed in the direction in which they are to be performed. One nozzle row 13 is composed of, for example, 360 nozzles opened at a pitch of 360 dpi. In this embodiment, as shown in FIG. 3, one nozzle row 13 is divided into three blocks A to C.

一方、流路形成基板2の開口面とは反対側には、例えば二酸化シリコン(SiO)からなる弾性膜4が形成され、この弾性膜4上には、酸化ジルコニウム(ZrO)からなる絶縁体膜5が形成されている。また、この絶縁体膜5上には、下電極膜14(本発明における第2の電極の一種)と、圧電体層15と、上電極膜16(本発明における第1の電極の一種)とが形成され、これらが積層状態で圧電素子6(薄膜圧電素子)を構成している。ここで、圧電素子6は、下電極膜14、圧電体層15、及び上電極膜16を含む部分をいう。一般的には、圧電素子6の何れか一方の電極を共通電極(グラウンド電極)とし、他方の電極(正極又は個別電極)及び圧電体層15を圧力発生室9毎にパターニングして構成する。そして、パターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層15から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。なお、本実施形態では、分極方向が上電極膜16から下電極膜14に向かう方向となるように圧電体層15が分極されている(図6における分極方向Pd)。また、下電極膜14は圧電素子6の共通電極とし、上電極膜16を圧電素子6の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合によってこれらを全体的に逆にする構成とすることもできる。何れの場合においても、圧力発生室9毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、このような各圧電素子6の上電極膜16には、例えば、金(Au)等からなるリード電極17がそれぞれ接続されている。 On the other hand, an elastic film 4 made of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ) is formed on the side opposite to the opening surface of the flow path forming substrate 2, and an insulating film made of zirconium oxide (ZrO 2 ) is formed on the elastic film 4. A body film 5 is formed. Further, on this insulator film 5, a lower electrode film 14 (a kind of second electrode in the present invention), a piezoelectric layer 15, and an upper electrode film 16 (a kind of first electrode in the present invention) Are formed, and these constitute a piezoelectric element 6 (thin film piezoelectric element) in a laminated state. Here, the piezoelectric element 6 refers to a portion including the lower electrode film 14, the piezoelectric layer 15, and the upper electrode film 16. In general, one electrode of the piezoelectric element 6 is used as a common electrode (ground electrode), and the other electrode (positive electrode or individual electrode) and the piezoelectric layer 15 are patterned for each pressure generating chamber 9. A portion that is composed of any one of the patterned electrodes and the piezoelectric layer 15 and in which piezoelectric distortion is generated by applying a voltage to both electrodes is referred to as a piezoelectric active portion. In the present embodiment, the piezoelectric layer 15 is polarized so that the polarization direction is from the upper electrode film 16 toward the lower electrode film 14 (polarization direction Pd in FIG. 6). In addition, the lower electrode film 14 is a common electrode of the piezoelectric element 6 and the upper electrode film 16 is an individual electrode of the piezoelectric element 6. However, these may be reversed as a whole depending on the convenience of the drive circuit and wiring. it can. In either case, a piezoelectric active part is formed for each pressure generating chamber 9. In addition, a lead electrode 17 made of, for example, gold (Au) or the like is connected to the upper electrode film 16 of each piezoelectric element 6.

流路形成基板2上の圧電素子6側の面には、圧電素子6に対向する領域にその変位を阻害しない程度の大きさの空間となる圧電素子保持部19を有する保護基板7が接合されている。圧電素子6は、この圧電素子保持部19内に収容されるため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。さらに、保護基板7には、流路形成基板2の連通部10に対応する領域にリザーバ部20が設けられている。このリザーバ部20は、保護基板7を厚さ方向に貫通して圧力発生室9の並設方向に沿って設けられており、上述したように流路形成基板2の連通部10と連通されて各圧力発生室9の共通のインク室となるリザーバ21を構成している。   On the surface of the flow path forming substrate 2 on the piezoelectric element 6 side, a protective substrate 7 having a piezoelectric element holding portion 19 that is a space that does not hinder the displacement is bonded to a region facing the piezoelectric element 6. ing. Since the piezoelectric element 6 is accommodated in the piezoelectric element holding part 19, it is protected in a state hardly affected by the external environment. Further, the protective substrate 7 is provided with a reservoir portion 20 in a region corresponding to the communication portion 10 of the flow path forming substrate 2. The reservoir portion 20 is provided along the direction in which the pressure generation chambers 9 are arranged so as to penetrate the protective substrate 7 in the thickness direction, and is communicated with the communication portion 10 of the flow path forming substrate 2 as described above. A reservoir 21 serving as an ink chamber common to the pressure generation chambers 9 is configured.

また、保護基板7の圧電素子保持部19とリザーバ部20との間の領域には、保護基板7を厚さ方向に貫通する貫通孔22が設けられ、この貫通孔22内に下電極膜14の一部及びリード電極17の先端部が露出されている。そして、リード電極17には、プリンタ本体側のバイアス電圧供給源29からのバイアス電圧が印加され、また、下電極膜14には、プリンタ本体側の駆動電圧供給源30からの駆動電圧が印加される(何れも、図5を参照しながら後述する)。保護基板7上には、封止膜23及び固定板24とからなるコンプライアンス基板25が接合されている。封止膜23は、剛性が低く可撓性を有する材料(例えば、ポリフェニレンサルファイドフィルム)からなり、この封止膜23によってリザーバ部20の一方面が封止されている。また、固定板24は、金属等の硬質の材料(例えば、ステンレス鋼等)で形成される。この固定板24のリザーバ21に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部26となっているため、リザーバ21の一方面は可撓性を有する封止膜23のみで封止されている。   A through hole 22 that penetrates the protective substrate 7 in the thickness direction is provided in a region between the piezoelectric element holding portion 19 and the reservoir portion 20 of the protective substrate 7, and the lower electrode film 14 is provided in the through hole 22. And the tip of the lead electrode 17 are exposed. A bias voltage from a bias voltage supply source 29 on the printer body side is applied to the lead electrode 17, and a drive voltage from a drive voltage supply source 30 on the printer body side is applied to the lower electrode film 14. (Both will be described later with reference to FIG. 5). A compliance substrate 25 including a sealing film 23 and a fixing plate 24 is bonded on the protective substrate 7. The sealing film 23 is made of a material having low rigidity and flexibility (for example, polyphenylene sulfide film), and one surface of the reservoir portion 20 is sealed by the sealing film 23. The fixing plate 24 is made of a hard material such as metal (for example, stainless steel). Since the area of the fixing plate 24 facing the reservoir 21 is an opening 26 that is completely removed in the thickness direction, one surface of the reservoir 21 is sealed only with a flexible sealing film 23. Has been.

上記構成の記録ヘッド1では、インク供給手段からインクを取り込み、リザーバ21からノズル12に至るまで内部をインクで満たした後、プリンタ本体側からの駆動電圧及びバイアス電圧の供給により、圧力発生室9に対応するそれぞれの下電極膜14と上電極膜16との間に吐出パルスP(図5参照)を印加し、弾性膜4、絶縁体膜5、下電極膜14及び圧電体層15を撓み変形させることにより圧力発生室9内の圧力が高まり、この圧力変動を制御することで、ノズル12からインクが吐出(噴射)される。   In the recording head 1 configured as described above, after the ink is taken in from the ink supply means and filled from the reservoir 21 to the nozzle 12 with the ink, the pressure generating chamber 9 is supplied by supplying the drive voltage and the bias voltage from the printer body side. A discharge pulse P (see FIG. 5) is applied between the lower electrode film 14 and the upper electrode film 16 corresponding to each of the elastic film 4, the insulator film 5, the lower electrode film 14, and the piezoelectric layer 15. By deforming, the pressure in the pressure generating chamber 9 is increased, and by controlling the pressure fluctuation, ink is ejected (ejected) from the nozzle 12.

図4は、プリンタの電気的な構成を説明するブロック図である。プリンタコントローラ36は、ROM37に記憶された制御プログラム等に従って各部を制御するCPU39と、各種データ処理のための制御プログラム等を記憶したROM37と、各種データ等を記憶するRAM38と、記録ヘッド1の圧電素子6を駆動するための駆動信号を発生する駆動信号発生回路40と、後述するノズル特性情報を記憶する不揮発性記憶素子41と、記録ヘッド1にデータを出力するインタフェース(I/F)部42とを相互に接続した状態で備えている。   FIG. 4 is a block diagram illustrating the electrical configuration of the printer. The printer controller 36 includes a CPU 39 that controls each unit in accordance with a control program stored in the ROM 37, a ROM 37 that stores a control program for various data processing, a RAM 38 that stores various data, and the piezoelectric of the recording head 1. A drive signal generation circuit 40 that generates a drive signal for driving the element 6, a nonvolatile storage element 41 that stores nozzle characteristic information described later, and an interface (I / F) unit 42 that outputs data to the recording head 1. And are connected to each other.

駆動信号発生回路40は、バイアス電圧供給源29と駆動電圧供給源30とを備えている(図6参照)。駆動電圧供給源30は、例えば、図5に例示する駆動電圧VPを発生する。この駆動電圧VPは、中間電位(基準電位)Vbを基準として上下に変化するパルス電圧となっている。一方、バイアス電圧供給源(DC電圧供給源)29は、一定のバイアス電圧(直流電圧)VCを発生する。このバイアス電圧は、少なくとも駆動電圧供給源30が発生する駆動電圧の中間電位Vbよりも低く設定される。駆動電圧供給源30が発生する駆動電圧VPが上電極膜16に印加されると共に、バイアス電圧供給源29が発生するバイアス電圧VCが下電極膜14に印加されることにより、圧電素子6には図5に示す吐出パルスPが印加される。この吐出パルスPは、圧力発生室9の容積の基準容積に対応する基準電位Vmから最低電位VLまで比較的緩やかな勾配で電位を降下させる電位下降要素p1と、最低電位VLを所定時間保持する第1電位ホールド要素p2と、最低電位VLから最高電位VHまで急勾配で電位を上昇させる電位上昇要素p3と、最高電位VHを所定時間保持する第2電位ホールド要素p4と、最高電位VHから基準電位Vmまで電位を下降させる復帰要素p5とを含んで構成されている。   The drive signal generation circuit 40 includes a bias voltage supply source 29 and a drive voltage supply source 30 (see FIG. 6). The drive voltage supply source 30 generates, for example, the drive voltage VP illustrated in FIG. The drive voltage VP is a pulse voltage that changes up and down with respect to the intermediate potential (reference potential) Vb. On the other hand, the bias voltage supply source (DC voltage supply source) 29 generates a constant bias voltage (DC voltage) VC. This bias voltage is set lower than at least the intermediate potential Vb of the drive voltage generated by the drive voltage supply source 30. The drive voltage VP generated by the drive voltage supply source 30 is applied to the upper electrode film 16, and the bias voltage VC generated by the bias voltage supply source 29 is applied to the lower electrode film 14. The ejection pulse P shown in FIG. 5 is applied. The discharge pulse P holds the potential lowering element p1 for lowering the potential with a relatively gentle gradient from the reference potential Vm corresponding to the reference volume of the pressure generating chamber 9 to the lowest potential VL, and the lowest potential VL for a predetermined time. A first potential hold element p2, a potential increase element p3 that raises the potential steeply from the lowest potential VL to the highest potential VH, a second potential hold element p4 that holds the highest potential VH for a predetermined time, and a reference from the highest potential VH And a return element p5 that lowers the potential to the potential Vm.

電位下降要素p1が圧電素子6に供給されると、圧電素子6が圧力発生室9とは反対側に撓んで弾性膜4を変形させることにより圧力発生室9が比較的緩やかに膨張し圧力発生室9が減圧される。続いて、第1ホールド要素p2が供給されることで圧力発生室9の膨張状態が維持される。その後、電位上昇要素p3が供給されて圧電素子6が圧力発生室9側に撓み、圧力発生室9がごく短時間で収縮することにより、圧力発生室9内のインクが急激に加圧されてノズル12からインクが吐出される。その後、第2ホールド要素p4の後に続いて復帰要素p5が供給されて圧力発生室9が緩やかに膨張され、インクが吐出された後のノズル12におけるメニスカスの振動が収束される。   When the potential lowering element p1 is supplied to the piezoelectric element 6, the piezoelectric element 6 bends in the opposite direction to the pressure generating chamber 9 and deforms the elastic film 4, whereby the pressure generating chamber 9 expands relatively slowly and generates pressure. Chamber 9 is depressurized. Subsequently, the expanded state of the pressure generating chamber 9 is maintained by supplying the first hold element p2. Thereafter, the potential increasing element p3 is supplied, the piezoelectric element 6 is bent toward the pressure generating chamber 9, and the pressure generating chamber 9 contracts in a very short time, whereby the ink in the pressure generating chamber 9 is rapidly pressurized. Ink is ejected from the nozzles 12. Thereafter, the return element p5 is supplied after the second hold element p4, the pressure generating chamber 9 is gently expanded, and the meniscus vibration in the nozzle 12 after the ink is discharged is converged.

ところで、本発明に係るプリンタは、各ノズル12の吐出特性に応じて、圧電素子6に対して圧電体層15の分極方向Pdと同方向に電界を印加することにより圧電素子6を駆動する第1のモードと、圧電素子6に対して圧電体層15の分極方向Pdと逆向きに電界を印加することにより圧電素子6を駆動する第2のモードとを切り替えるように構成されている。以下、この点について説明する。   By the way, the printer according to the present invention drives the piezoelectric element 6 by applying an electric field to the piezoelectric element 6 in the same direction as the polarization direction Pd of the piezoelectric layer 15 according to the ejection characteristics of each nozzle 12. The first mode and the second mode for driving the piezoelectric element 6 by applying an electric field to the piezoelectric element 6 in the direction opposite to the polarization direction Pd of the piezoelectric layer 15 are switched. Hereinafter, this point will be described.

図6は、駆動信号発生回路40から圧電素子6までの信号供給経路を示す簡易回路図であり、(a)は第1のモードにおける切り替え状態、(b)は第2のモードにおける切り替え状態をそれぞれ示している。同図に示すように、本実施形態におけるプリンタには、駆動電圧供給源30及びバイアス電圧供給源29から圧電素子6の上電極膜16及び下電極膜14までの経路を切り替える経路切替手段としてスイッチ回路31を設けている。本実施形態において、これらの経路及びスイッチ回路31は、上述した各ノズル列13のブロック(A〜C)毎にそれぞれ独立して設けられている。そして、上記スイッチ回路31は、モード切替制御部として機能するCPU39によって切り替えが制御されるようになっている。   6A and 6B are simplified circuit diagrams showing a signal supply path from the drive signal generation circuit 40 to the piezoelectric element 6. FIG. 6A shows a switching state in the first mode, and FIG. 6B shows a switching state in the second mode. Each is shown. As shown in the figure, the printer according to this embodiment includes a switch as a path switching unit that switches a path from the drive voltage supply source 30 and the bias voltage supply source 29 to the upper electrode film 16 and the lower electrode film 14 of the piezoelectric element 6. A circuit 31 is provided. In the present embodiment, these paths and the switch circuit 31 are provided independently for each block (A to C) of each nozzle row 13 described above. The switching of the switch circuit 31 is controlled by a CPU 39 functioning as a mode switching control unit.

本実施形態におけるプリンタの不揮発性記憶素子41には、各ノズル列13のブロックA〜C毎の平均吐出インク量がそれぞれ記憶されている。この平均吐出インク量は、例えば、製造時の検査工程でノズル12からインクを吐出したときのインク重量(吐出インク1滴あたりの重量、又は、所定回数吐出したときの総重量)について各ノズル列13のブロックA〜C毎に平均を算出したものである。CPU39は、本発明におけるモード切替制御部として機能し、各ノズル列13のブロックA〜C毎の平均吐出インク量を比較する。この吐出インク量の比較については、予め閾値を定めておき、この閾値と比較するようにしても良い。そして、CPU39は、平均吐出インク量が相対的に多い(或いは、閾値よりも多い)ブロックでは、モードを第1のモードに設定し、図6(a)に示すように、駆動電圧供給源30からの駆動電圧VPが個別電極(正極)としての上電極膜16に供給されると共にバイアス電圧供給源29からのバイアス電圧VCが共通電極(グラウンド電極)としての下電極膜14に供給される経路となるように、スイッチ回路31を切り替える。この第1のモードにおける吐出制御では、図5を用いて先述したように、駆動電圧供給源30からの駆動電圧VPが上電極膜16に印加されると共に、バイアス電圧供給源29からのバイアス電圧VCが下電極膜14に印加されることにより、圧電素子6には図5に示す吐出パルスPが印加される。この吐出パルスPは、全体的にプラス側の電圧となる。したがって、この第1モードでは、圧電素子6に対して圧電体膜15の分極方向Pdに電界が印加されることになる。   The non-volatile storage element 41 of the printer according to the present embodiment stores the average ejection ink amount for each of the blocks A to C of each nozzle row 13. This average discharge ink amount is, for example, for each nozzle row with respect to the ink weight (weight per drop of discharged ink or the total weight when discharged a predetermined number of times) when ink is discharged from the nozzle 12 in the inspection process at the time of manufacture. The average is calculated for each of 13 blocks A to C. The CPU 39 functions as a mode switching control unit in the present invention, and compares the average ejection ink amount for each of the blocks A to C of each nozzle row 13. For the comparison of the amount of ejected ink, a threshold value may be determined in advance and compared with this threshold value. Then, the CPU 39 sets the mode to the first mode in the block in which the average amount of ejected ink is relatively large (or larger than the threshold), and as shown in FIG. From which the drive voltage VP is supplied to the upper electrode film 16 as an individual electrode (positive electrode) and the bias voltage VC from the bias voltage supply source 29 is supplied to the lower electrode film 14 as a common electrode (ground electrode) The switch circuit 31 is switched so that In the ejection control in the first mode, as described above with reference to FIG. 5, the drive voltage VP from the drive voltage supply source 30 is applied to the upper electrode film 16 and the bias voltage from the bias voltage supply source 29 is applied. By applying VC to the lower electrode film 14, the ejection pulse P shown in FIG. 5 is applied to the piezoelectric element 6. The ejection pulse P becomes a positive voltage as a whole. Therefore, in this first mode, an electric field is applied to the piezoelectric element 6 in the polarization direction Pd of the piezoelectric film 15.

一方、平均吐出インク量が相対的に少ない(或いは、閾値よりも少ない)ブロックでは、モード切替制御部としてのCPU39は、モードを第2のモードに設定し、図6(b)に示すように、駆動電圧供給源30からの駆動電圧VPが下電極膜14に供給されると共にバイアス電圧供給源29からのバイアス電圧VCが上電極膜16に供給される経路となるように、スイッチ回路31を切り替える。この第2のモードでは、圧電素子6に印加される吐出パルスPは、極性が反転して全体的にマイナス側の電圧となる。換言すると、この第2モードでは、圧電素子6に対して圧電体膜15の分極方向とは逆の方向に電界が印加されることになる。   On the other hand, in a block where the average amount of ejected ink is relatively small (or smaller than the threshold value), the CPU 39 as the mode switching control unit sets the mode to the second mode, as shown in FIG. The switch circuit 31 is arranged so that the drive voltage VP from the drive voltage supply source 30 is supplied to the lower electrode film 14 and the bias voltage VC from the bias voltage supply source 29 is supplied to the upper electrode film 16. Switch. In this second mode, the ejection pulse P applied to the piezoelectric element 6 is inverted in polarity and becomes a negative voltage as a whole. In other words, in the second mode, an electric field is applied to the piezoelectric element 6 in a direction opposite to the polarization direction of the piezoelectric film 15.

ここで、図7は、圧電素子6の印加電圧に対する変位量(撓み量)の特性を示すグラフである。同図に示すように、印加電圧を変化させると、これに応じて圧電素子6の変位量は図において矢印で示す軌跡を描くように変化する。そして、同じ絶対値の電圧を印加した場合に、印加電圧をプラス側で変化させる構成、即ち、圧電体膜15の分極方向に対して順方向の電界を印加する第1のモードと比較して、印加電圧をマイナス側で変化させる構成、即ち、圧電体膜15の分極方向に対して逆方向の電界を印加する第2のモードでは圧電素子6の変位量がより大きくなることが分かった。具体的には、第2のモードでは、第1のモードの場合と比べて、十数%〜数十%くらい圧電素子6の変位量が大きくなる。   Here, FIG. 7 is a graph showing the characteristics of the displacement amount (deflection amount) with respect to the applied voltage of the piezoelectric element 6. As shown in the figure, when the applied voltage is changed, the amount of displacement of the piezoelectric element 6 changes in accordance with this to draw a locus indicated by an arrow in the figure. And when the voltage of the same absolute value is applied, compared with the 1st mode which applies the electric field of the forward direction with respect to the polarization direction of the piezoelectric material film 15, in which the applied voltage is changed on the plus side. In the configuration in which the applied voltage is changed on the minus side, that is, in the second mode in which the electric field in the direction opposite to the polarization direction of the piezoelectric film 15 is applied, the displacement amount of the piezoelectric element 6 becomes larger. Specifically, in the second mode, the displacement amount of the piezoelectric element 6 is increased by about several tens to several tens of% compared to the case of the first mode.

このため、吐出されるインクの量が比較的多いノズル12(本発明における第1のノズルに相当)に対しては第1のモードで、吐出されるインクの量が比較的少ないノズル12(本発明における第2のノズルに相当)に対しては第2のモードで、それぞれ吐出制御を行うことにより、ノズル間での吐出特性の差を抑制することができる。例えば、図8に例示すように、あるノズル列13において、ブロックA〜Cのうち、ブロックBに属するノズル12から吐出されるインクの量(平均値)が、他のブロックA,Cに属するノズル12から吐出されるインクの量(平均値)よりも相対的に低い場合(或いは、所定の閾値よりも低い場合)、ブロックA,Cに属するノズル12については第1のモードに設定して吐出制御を行い、ブロックBに属するノズル12については第2のモードに設定して吐出制御を行う。第2のモードでは、上述したように圧電体膜15の分極方向に対して逆方向の電界を印加して圧電素子6を駆動することにより、第1のモードと比べて圧電素子6の変位量を向上することが可能となる。これにより、図8において破線で示すように、ブロックBに属するノズル12から吐出されるインクの量を全体的に高めることができる。このため、ノズル間における吐出特性の差を可及的に抑制することができ、その結果、記録紙などの着弾対象物における画像等の画質への影響を低減することができる。   For this reason, in the first mode, for the nozzle 12 having a relatively large amount of ejected ink (corresponding to the first nozzle in the present invention), the nozzle 12 having a relatively small amount of ejected ink (this (Corresponding to the second nozzle in the invention), by controlling the discharge in the second mode, the difference in the discharge characteristics between the nozzles can be suppressed. For example, as shown in FIG. 8, in a certain nozzle row 13, the amount (average value) of ink ejected from the nozzles 12 belonging to the block B among the blocks A to C belongs to the other blocks A and C. When the amount of ink ejected from the nozzles 12 (average value) is relatively lower (or lower than a predetermined threshold), the nozzles 12 belonging to the blocks A and C are set to the first mode. Discharge control is performed, and the nozzles 12 belonging to the block B are set to the second mode to perform discharge control. In the second mode, as described above, by applying an electric field in a direction opposite to the polarization direction of the piezoelectric film 15 to drive the piezoelectric element 6, the displacement amount of the piezoelectric element 6 compared to the first mode is achieved. Can be improved. Thereby, as shown by a broken line in FIG. 8, the amount of ink ejected from the nozzles 12 belonging to the block B can be increased as a whole. For this reason, the difference in the ejection characteristics between the nozzles can be suppressed as much as possible, and as a result, the influence on the image quality such as the image of the landing target such as the recording paper can be reduced.

ここで、モードの切り替え制御に加え、バイアス電圧供給源29が発生するバイアス電圧VCを変更することにより、ノズル間での吐出特性をより近づけることができる。
図9は、バイアス電圧VCを変化させたときの圧電素子6の変位量を示すグラフである。同図に示すように、バイアス電圧VCを変化させることによって、圧電素子6の変位量が変化することが分かる。この例では、バイアス電圧VCを−2V〜−1Vに設定することで、最大の変位量が得られ、これよりもプラス側或いはマイナス側に変化させることで、変位量が低下する傾向にある。この特性を利用して、吐出インク量に応じてバイアス電圧VCを設定することにより、各ノズル12の吐出インク量の差を一層低減することができる。
Here, in addition to the mode switching control, by changing the bias voltage VC generated by the bias voltage supply source 29, the ejection characteristics between the nozzles can be made closer.
FIG. 9 is a graph showing the amount of displacement of the piezoelectric element 6 when the bias voltage VC is changed. As shown in the figure, it is understood that the displacement amount of the piezoelectric element 6 is changed by changing the bias voltage VC. In this example, the maximum amount of displacement is obtained by setting the bias voltage VC to −2V to −1V, and the amount of displacement tends to decrease by changing the bias voltage VC to the plus side or the minus side. By utilizing this characteristic and setting the bias voltage VC according to the amount of ejected ink, the difference in the ejected ink amount of each nozzle 12 can be further reduced.

同様にして、駆動電圧供給源30が発生する駆動電圧VPの駆動電圧(最高電位から最低電位までの電位差)を変更することで、圧電素子6の変位量を調整してノズル間での吐出特性をより近づけることもできる。この場合、駆動電圧VPの駆動電圧を高める程、圧電素子6の変位量が大きくなるので、その分、ノズル12から吐出されるインクの量も増加し、逆に、駆動電圧VPの駆動電圧を低くする程、圧電素子6の変位量が小さくなるので、その分、ノズル12から吐出されるインクの量も低下する。   Similarly, by changing the drive voltage (potential difference from the highest potential to the lowest potential) of the drive voltage VP generated by the drive voltage supply source 30, the displacement amount of the piezoelectric element 6 is adjusted, and the ejection characteristics between the nozzles. Can be made closer. In this case, as the drive voltage of the drive voltage VP is increased, the amount of displacement of the piezoelectric element 6 is increased. Therefore, the amount of ink ejected from the nozzle 12 is increased, and conversely, the drive voltage of the drive voltage VP is increased. The lower the value is, the smaller the displacement amount of the piezoelectric element 6 is, and accordingly, the amount of ink ejected from the nozzle 12 is also reduced.

ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。   By the way, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made based on the description of the scope of claims.

例えば、駆動電圧VPの形状は、上記実施形態で例示したものには限られず、任意の波形を採用することができる。
また、上記実施形態では、薄膜圧電素子である圧電素子6を例示したが、これには限られず、他の構成の圧電素子にも適用することができる。
For example, the shape of the drive voltage VP is not limited to that illustrated in the above embodiment, and an arbitrary waveform can be adopted.
Moreover, in the said embodiment, although the piezoelectric element 6 which is a thin film piezoelectric element was illustrated, it is not restricted to this, It can apply also to the piezoelectric element of another structure.

また、上記実施形態では、1つのノズル列13を複数のブロックに区分し、ブロックごとにモードを設定する構成を例示したが、これには限られない。例えば、駆動信号の供給経路及びスイッチ回路31をノズル毎にそれぞれ独立して設け、ノズル毎にモードを設定する構成を採用することもできる。この構成によれば、ノズル単位で吐出量を調整できるので、ノズル間の吐出特性をより確実に揃えることが可能となる。   In the above embodiment, the configuration in which one nozzle row 13 is divided into a plurality of blocks and the mode is set for each block is exemplified, but the present invention is not limited to this. For example, it is possible to employ a configuration in which a drive signal supply path and a switch circuit 31 are provided independently for each nozzle, and a mode is set for each nozzle. According to this configuration, since the discharge amount can be adjusted in units of nozzles, it is possible to more reliably align the discharge characteristics between the nozzles.

さらに、記録ヘッド1が、ノズル列13(ノズル群)を複数有する構成では、ノズル列毎にモードを設定する構成を採用することもできる。即ち、この構成では、モード切替制御部としてのCPU39は、吐出されるインクの量(平均値)が比較的多いノズル列13(第1のノズル群に相当)に対しては第1のモードで、吐出されるインクの量(平均値)が比較的少ないノズル列13(第2のノズル群に相当)に対しては第2のモードで、それぞれ吐出制御を行う。この構成によれば、ノズル列間で吐出特性の差がある場合に、モードを適切に設定することによりノズル列間の吐出特性の差を抑制することが可能となる。   Further, in the configuration in which the recording head 1 includes a plurality of nozzle rows 13 (nozzle groups), a configuration in which a mode is set for each nozzle row can be employed. That is, in this configuration, the CPU 39 as the mode switching control unit performs the first mode for the nozzle row 13 (corresponding to the first nozzle group) with a relatively large amount (average value) of ejected ink. For the nozzle row 13 (corresponding to the second nozzle group) with a relatively small amount (average value) of ejected ink, ejection control is performed in the second mode. According to this configuration, when there is a difference in ejection characteristics between the nozzle rows, it is possible to suppress the difference in ejection characteristics between the nozzle rows by appropriately setting the mode.

そして、本発明は、例示したプリンタに限らず、プロッタ、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置や、記録装置以外の液体吐出装置、例えば、ディスプレー製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。   The present invention is not limited to the exemplified printer, but various ink jet recording apparatuses such as plotters, facsimile apparatuses, and copiers, and liquid ejection apparatuses other than the recording apparatus, such as display manufacturing apparatuses, electrode manufacturing apparatuses, and chip manufactures. It can also be applied to devices and the like.

記録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of a recording head. 記録ヘッドの平面図及び断面図である。2A and 2B are a plan view and a sectional view of a recording head. ノズルプレートの平面図である。It is a top view of a nozzle plate. プリンタの電気的な構成を説明するブロック図である。2 is a block diagram illustrating an electrical configuration of a printer. FIG. 圧電素子に印加される駆動電圧等の波形図である。It is a wave form diagram, such as a drive voltage applied to a piezoelectric element. 駆動信号発生回路から圧電素子までの信号供給経路を示す簡易回路図である。It is a simple circuit diagram which shows the signal supply path | route from a drive signal generation circuit to a piezoelectric element. 圧電素子の印加電圧に対する変位量(撓み量)の特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the displacement amount (deflection amount) with respect to the applied voltage of a piezoelectric element. 全ノズルの吐出インク量を示すグラフである。It is a graph which shows the discharge ink amount of all the nozzles. バイアス電圧を変化させたときの圧電素子の変位量を示すグラフである。It is a graph which shows the displacement amount of a piezoelectric element when a bias voltage is changed.

符号の説明Explanation of symbols

1…記録ヘッド,6…圧電素子,12…ノズル,13…ノズル列,14…下電極膜,15…圧電体膜,29…バイアス電圧供給源,30…駆動電圧供給源,31…スイッチ回路,39…CPU,40…駆動信号発生回路   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Recording head, 6 ... Piezoelectric element, 12 ... Nozzle, 13 ... Nozzle row, 14 ... Lower electrode film, 15 ... Piezoelectric film, 29 ... Bias voltage supply source, 30 ... Drive voltage supply source, 31 ... Switch circuit, 39 ... CPU, 40 ... drive signal generation circuit

Claims (4)

液体を吐出するノズルを複数有し、駆動信号を圧電素子に供給して前記圧電素子を駆動することにより圧力発生室内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動によってノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置であって、
圧電素子に対して圧電体の分極方向に電界を印加することにより当該圧電素子を駆動してノズルから液体を吐出する第1のモードと、圧電素子に対して圧電体の分極方向と逆向きに電界を印加することにより当該圧電素子を駆動してノズルから液体を吐出する第2のモードと、を切り替え可能なモード切替制御部を備え、
前記複数のノズルは、第1のノズルと、第1のノズルと同じ駆動信号が圧電素子に供給された場合に第1のノズルよりも少ない液体を吐出する第2のノズルとを備え、
前記モード切替制御部は、前記第1のノズルに対しては前記第1のモードで、前記第2のノズルに対しては前記第2のモードで、それぞれ吐出制御を行うことを特徴とする液体吐出装置。
A liquid that has a plurality of nozzles that discharge liquid, supplies a drive signal to the piezoelectric element, and drives the piezoelectric element to cause pressure fluctuation in the ink in the pressure generating chamber, and the liquid that discharges liquid from the nozzle by the pressure fluctuation A liquid discharge apparatus including a discharge head,
A first mode in which an electric field is applied to the piezoelectric element in the polarization direction of the piezoelectric body to drive the piezoelectric element to discharge liquid from the nozzle, and a direction opposite to the polarization direction of the piezoelectric body with respect to the piezoelectric element A mode switching control unit capable of switching between a second mode in which the piezoelectric element is driven by applying an electric field to discharge the liquid from the nozzle;
The plurality of nozzles includes a first nozzle and a second nozzle that discharges less liquid than the first nozzle when the same drive signal as the first nozzle is supplied to the piezoelectric element,
The mode switching control unit performs discharge control in the first mode for the first nozzle and in the second mode for the second nozzle, respectively. Discharge device.
液体を吐出するノズルを複数列設して構成されるノズル群を複数有し、駆動信号を圧電素子に供給して前記圧電素子を駆動することにより圧力発生室内のインクに圧力変動を生じさせ、この圧力変動によってノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置であって、
圧電素子に対して圧電体の分極方向に電界を印加することにより当該圧電素子を駆動してノズルから液体を吐出する第1のモードと、圧電素子に対して圧電体の分極方向と逆向きに電界を印加することにより当該圧電素子を駆動してノズルから液体を吐出する第2のモードと、を切り替え可能なモード切替制御部を備え、
前記複数のノズル群は、第1のノズル群と、第1のノズル群と同じ駆動信号が圧電素子に供給された場合に第1のノズル群よりも少ない液体を吐出する第2のノズル群とを備え、
前記モード切替制御部は、前記第1のノズル群に対しては前記第1のモードで、前記第2のノズル群に対しては前記第2のモードで、それぞれ吐出制御を行うことを特徴とする液体吐出装置。
A plurality of nozzle groups configured by arranging a plurality of nozzles for discharging liquid, supplying a driving signal to the piezoelectric element to drive the piezoelectric element, thereby causing pressure fluctuation in the ink in the pressure generating chamber; A liquid discharge apparatus including a liquid discharge head for discharging liquid from a nozzle by this pressure fluctuation,
A first mode in which an electric field is applied to the piezoelectric element in the polarization direction of the piezoelectric body to drive the piezoelectric element to discharge liquid from the nozzle, and a direction opposite to the polarization direction of the piezoelectric body with respect to the piezoelectric element A mode switching control unit capable of switching between a second mode in which the piezoelectric element is driven by applying an electric field to discharge the liquid from the nozzle;
The plurality of nozzle groups includes a first nozzle group, a second nozzle group that discharges less liquid than the first nozzle group when the same drive signal as the first nozzle group is supplied to the piezoelectric element, and With
The mode switching control unit performs discharge control in the first mode for the first nozzle group and in the second mode for the second nozzle group, respectively. Liquid ejecting device.
前記圧電素子は第1の電極、圧電体層、及び、第2の電極をこの順で積層して構成され、前記圧電体層の分極方向は前記第1の電極側から前記第2の電極側に向かう方向であり、
駆動電圧を発生する駆動電圧供給源と、一定のバイアス電圧を発生するバイアス電圧供給源と、前記駆動電圧供給源及び前記バイアス電圧供給源から前記第1の電極及び前記第2の電極までの経路に配置された経路切替手段と、を備え、
前記経路切替手段は、前記第1モードでは前記駆動電圧供給源からの駆動電圧が前記第1の電極に供給されると共に前記バイアス電圧供給源からのバイアス電圧が前記第2の電極に供給される経路に切り替え、前記第2モードでは前記駆動電圧供給源からの駆動電圧が前記第2の電極に供給されると共に前記バイアス電圧供給源からのバイアス電圧が前記第1の電極に供給される経路に切り替えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液体吐出装置。
The piezoelectric element is configured by laminating a first electrode, a piezoelectric layer, and a second electrode in this order, and the polarization direction of the piezoelectric layer is changed from the first electrode side to the second electrode side. The direction towards
A drive voltage supply source for generating a drive voltage, a bias voltage supply source for generating a constant bias voltage, and a path from the drive voltage supply source and the bias voltage supply source to the first electrode and the second electrode And a path switching means arranged in
In the first mode, the path switching unit supplies a driving voltage from the driving voltage supply source to the first electrode and supplies a bias voltage from the bias voltage supply source to the second electrode. In the second mode, the driving voltage from the driving voltage supply source is supplied to the second electrode and the bias voltage from the bias voltage supply source is supplied to the first electrode. The liquid ejection apparatus according to claim 1, wherein the liquid ejection apparatus is switched.
前記バイアス電圧供給源は、吐出される液体の量に応じて前記バイアス電圧を変更することを特徴とする請求項3に記載の液体吐出装置。

The liquid discharge apparatus according to claim 3, wherein the bias voltage supply source changes the bias voltage according to an amount of liquid to be discharged.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017170652A (en) * 2016-03-18 2017-09-28 株式会社リコー Unit for ejecting droplet, droplet ejecting device, and control method for droplet ejecting head

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