JP2014177092A - Liquid droplet discharge device and image formation apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a temperature distribution of the whole head without making the head larger in size nor higher in cost, and to suppress deterioration in image quality.SOLUTION: It is determined whether a liquid in a pressurized liquid chamber is discharged from a nozzle hole based upon a detected temperature difference of each temperature detection means without performing a liquid droplet discharging operation. When a detected temperature difference of each temperature detection means becomes equal to or larger than a desired temperature difference, a liquid in a common liquid chamber is sent to the pressurized liquid chamber to be discharged from the nozzle hole and the liquid in the pressurized liquid chamber is sucked from the nozzle hole without performing any liquid droplet discharging operation. Then the heated liquid in the pressurized liquid chamber is replaced with an unheated liquid.

Description

本発明は、ノズル孔から液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置、及び液滴吐出ヘッドから記録液剤を媒体上に吐出して画像を形成する画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to a droplet discharge device including a droplet discharge head that discharges droplets from nozzle holes, and an image forming apparatus that forms an image by discharging a recording liquid agent onto a medium from the droplet discharge head. .

この種の液滴吐出装置は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置として用いられる。ここでいう画像形成装置は、記録材上に画像を形成するものであるが、その記録材の材質は紙に限定されるものではなく、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等のあらゆる記録材に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を記録材に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を記録材に付与する(単に液滴を吐出する)ことをも意味する。また、液滴として吐出される液体は、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばDNA試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。   This type of droplet discharge apparatus is used as an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a plotter. The image forming apparatus here forms an image on a recording material, but the material of the recording material is not limited to paper, and is a thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, It means an apparatus for forming an image by discharging a liquid onto any recording material such as wood or ceramics. Image formation not only applies an image having a meaning such as a character or a figure to a recording material, but also applies an image having no meaning such as a pattern to the recording material (simply ejects a droplet). ) Also means. The liquid ejected as droplets is not limited to so-called ink, and is not particularly limited as long as it becomes liquid when ejected, and includes, for example, DNA samples, resists, pattern materials, and the like. It is.

このような画像形成装置における液滴吐出ヘッドの駆動方式では、現在、共通電極、圧電層及び個別電極から構成している圧電素子を用いた電気機械変換方式が主流になっている。この液滴吐出ヘッドでは、加圧液室の天井部分を構成する振動板を介して圧電素子の変形を加圧液室内の圧力変化に変換させることにより、加圧液室の底部分を構成するノズル板に設けられたノズル孔から液滴を吐出させる。このように液滴吐出ヘッドを駆動させると、圧電素子の発熱、駆動制御を行うドライバICの発熱、および、各配線における配線抵抗による発熱によりヘッドおよびインクの温度が上昇する。   As a driving method of the droplet discharge head in such an image forming apparatus, an electromechanical conversion method using a piezoelectric element composed of a common electrode, a piezoelectric layer, and an individual electrode is mainly used at present. In this droplet discharge head, the bottom portion of the pressurizing fluid chamber is configured by converting the deformation of the piezoelectric element into a pressure change in the pressurizing fluid chamber via a vibration plate constituting the ceiling portion of the pressurizing fluid chamber. Droplets are ejected from nozzle holes provided in the nozzle plate. When the droplet discharge head is driven in this way, the temperature of the head and ink rises due to heat generation of the piezoelectric element, heat generation of the driver IC that performs drive control, and heat generation due to wiring resistance in each wiring.

複数のノズル孔を有する液滴吐出ヘッドにおいて、温度上昇はノズル列全域にわたって同じではない。印刷データによっては、吐出頻度の高いノズルに連通する加圧液室に発熱が集中するので、ヘッドに温度分布が生じたりする。このような液滴吐出ヘッドのノズル列全域にわたる温度分布があると、ノズル孔毎にインクの吐出特性に差が生じ、印刷品質が低下するという問題がある。この問題を解決する方法として、温度差がある加圧液室のうち、低温の加圧液室のインクをヒータなどの加熱手段によって加熱して、加圧液室間の温度を略均一化する方法がある。しかし、ヒータを実装した場合、コストアップや大型化になるという問題がある。ヒータを実装せずに、加圧液室間の温度を略均一化する液滴吐出装置として、特許文献1に記載されたものが知られている。この特許文献1の液滴吐出装置では、ノズル孔から液体が吐出しない駆動波形である微駆動波形を圧電素子に印加する。これにより、ヒータを用いることなく、液滴を吐出させないようにしながら加圧液室のインクの温度を上昇させることができる。よって、ヘッド大型化やコストアップすることなく、加圧液室間の温度を略均一化して効率的に全ての加圧液室におけるインクの粘度を所望の粘度に略均一にすることができる。   In a droplet discharge head having a plurality of nozzle holes, the temperature rise is not the same across the entire nozzle array. Depending on the print data, heat is concentrated in the pressurized liquid chamber that communicates with nozzles that are frequently ejected, and thus a temperature distribution may occur in the head. If there is such a temperature distribution over the entire nozzle array of the droplet discharge head, there is a problem that a difference occurs in the ink discharge characteristics for each nozzle hole, resulting in a decrease in print quality. As a method for solving this problem, among the pressurized liquid chambers having a temperature difference, the ink in the low temperature pressurized liquid chamber is heated by a heating means such as a heater to substantially uniform the temperature between the pressurized liquid chambers. There is a way. However, when the heater is mounted, there is a problem that the cost is increased and the size is increased. A device disclosed in Patent Document 1 is known as a droplet discharge device that substantially equalizes the temperature between pressurized liquid chambers without mounting a heater. In the droplet discharge device of Patent Document 1, a fine drive waveform that is a drive waveform in which liquid is not discharged from a nozzle hole is applied to a piezoelectric element. Thereby, the temperature of the ink in the pressurized liquid chamber can be increased without using the heater and preventing the droplets from being discharged. Therefore, the temperature between the pressurized liquid chambers can be made substantially uniform and the viscosity of the ink in all the pressurized liquid chambers can be made substantially uniform to a desired viscosity without increasing the size of the head and increasing the cost.

しかしながら、上記特許文献1の液滴吐出装置では、各加圧液室間のインクの温度差が大きい場合、微駆動波形を用いて加圧液室内のインクを攪拌させただけでは所望の温度まで加熱しきれない虞があり、ヘッド全体における温度分布を低減することができないという問題があった。   However, in the droplet discharge device of Patent Document 1, when the temperature difference of the ink between the pressurized liquid chambers is large, the desired temperature can be obtained only by stirring the ink in the pressurized liquid chamber using the fine driving waveform. There is a possibility that heating cannot be completed, and there is a problem that the temperature distribution in the entire head cannot be reduced.

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ヘッド大型化やコストアップになることなく、ヘッド全体における温度分布を低減することができ、画像品質の悪化を抑制できる液滴吐出装置及び画像形成装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object thereof is a liquid that can reduce the temperature distribution in the entire head and suppress deterioration in image quality without increasing the size and cost of the head. To provide a droplet discharge device and an image forming apparatus.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、液滴を吐出する複数のノズル孔と、各ノズル孔に連通する加圧液室と、各加圧液室へ液体を供給する共通液室と、加圧液室を構成する一部に電気機械変換素子を備えた振動板が形成され、前記電気機械変換素子に駆動電圧を印加して前記電気機械変換素子を変形させて前記振動板を介して加圧液室内を圧力変化させる加圧手段とを有する液滴吐出ヘッドを搭載する液滴吐出装置において、前記各加圧液室内の液体温度を検出する複数の温度検出手段と、前記加圧液室内の液体を前記ノズル孔から排出する排液手段と、前記各温度検出手段の検出温度差に基づいて、前記加圧液室内の液体を前記ノズル孔から排出するか否を判断する判断手段と、前記判断手段の判断結果に基づいて、前記排液手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a common liquid that supplies a plurality of nozzle holes for discharging droplets, a pressurized liquid chamber communicating with each nozzle hole, and a liquid to each pressurized liquid chamber. And a diaphragm having an electromechanical conversion element formed in a part of the chamber and a pressurized liquid chamber, and applying the driving voltage to the electromechanical conversion element to deform the electromechanical conversion element, A plurality of temperature detecting means for detecting a liquid temperature in each of the pressurizing liquid chambers; Based on the detected temperature difference between the liquid discharge means for discharging the liquid in the pressurized liquid chamber from the nozzle hole and the temperature detecting means, it is determined whether or not the liquid in the pressurized liquid chamber is discharged from the nozzle hole. And a drainage hand based on the judgment result of the judgment means and the judgment means. And control means for controlling is characterized in that it comprises a.

本発明では、例えば、各温度検出手段によって検出した各加圧液室内の液体温度において検出温度差が所望の温度差以上になった場合は、加圧液室内の液体をノズル孔から排出するように、制御手段によって排液手段を制御する。具体的には、共通液室の液体を加圧液室に送液させたり、加圧液室内の液体をノズル孔から吸引させたりする。つまり、加熱された加圧液室内の液体を加熱されていない液体に入れ替える。この結果、加圧液室の液体の熱を素早く放出できる。これにより、短時間に、加圧液室内のインクを、温度の下がった状態にすることができる。よって、ヘッド大型化やコストアップになることなく、ヘッド全体における温度分布を短時間に低減することができ、画像品質の悪化を抑制できるという特有な効果が得られる。   In the present invention, for example, when the detected temperature difference is greater than or equal to a desired temperature difference in the liquid temperature in each pressurized liquid chamber detected by each temperature detecting means, the liquid in the pressurized liquid chamber is discharged from the nozzle hole. In addition, the drainage means is controlled by the control means. Specifically, the liquid in the common liquid chamber is fed to the pressurized liquid chamber, or the liquid in the pressurized liquid chamber is sucked from the nozzle hole. That is, the heated liquid in the pressurized liquid chamber is replaced with an unheated liquid. As a result, the heat of the liquid in the pressurized liquid chamber can be quickly released. Thereby, the temperature of the ink in the pressurized liquid chamber can be lowered in a short time. Therefore, it is possible to reduce the temperature distribution in the entire head in a short time without increasing the size of the head and increasing the cost, and a specific effect is obtained in that deterioration of image quality can be suppressed.

本実施形態のインクジェット記録装置の構成を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating a configuration of an ink jet recording apparatus according to an embodiment. 本実施形態のインクジェット記録装置の機構部の側面図である。It is a side view of the mechanism part of the inkjet recording device of this embodiment. 本実施形態の液滴吐出ヘッドの断面図である。It is sectional drawing of the droplet discharge head of this embodiment. 本実施形態の液滴吐出ヘッドのアクチュエータ部の部分平面図である。It is a partial top view of the actuator part of the droplet discharge head of this embodiment. 本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing process of the droplet discharge head of this embodiment. 本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造工程を示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows the manufacturing process of the droplet discharge head of this embodiment. 保護基板の上に共通液室基板を積層した状態の液滴吐出ヘッドを示す斜視図である。It is a perspective view showing a droplet discharge head in a state where a common liquid chamber substrate is laminated on a protective substrate. 液滴吐出ヘッド全体の平面図である。It is a top view of the whole droplet discharge head. 液滴吐出ヘッド内部の電気配線を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the electrical wiring inside a droplet discharge head. 共通液室及び加圧液室の内部を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the inside of a common liquid chamber and a pressurized liquid chamber. 本実施形態の液滴吐出ヘッドにおける液室温度調整処理の実施例1を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing Example 1 of liquid chamber temperature adjustment processing in the droplet discharge head of the present embodiment. キャップ部材及び吸引ポンプからなる回復装置を用いた送液手段を示す概略図である。It is the schematic which shows the liquid feeding means using the recovery apparatus which consists of a cap member and a suction pump. 本実施形態の液滴吐出ヘッドにおける液室温度調整処理の実施例2を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing Example 2 of liquid chamber temperature adjustment processing in the droplet discharge head of the present embodiment. chのブロック分割した液滴吐出ヘッド全体の平面図である。It is a top view of the whole droplet discharge head divided into blocks of ch. 微駆動波形及び駆動波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows a fine drive waveform and a drive waveform. 本実施形態の液滴吐出ヘッドの変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the modification of the droplet discharge head of this embodiment.

はじめに、本発明に係る液滴吐出装置の一例であるインクジェット記録装置の構成について図面を参照して説明する。図1は本実施形態のインクジェット記録装置の構成を示す斜視図、図2は本実施形態のインクジェット記録装置の機構部の側面図である。
図1及び図2に示す本実施形態のインクジェット記録装置100は、装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ101を備えている。そして、このキャリッジ101に搭載した液滴吐出ヘッド1及び液滴吐出ヘッド1に対してインクを供給するインクカートリッジ102等で構成される印字機構部103等を収納している。また、装置本体の下方部には前方側から多数枚の記録紙Pを積載可能な給紙カセット(或いは給紙トレイでもよい)104を抜き差し自在に装着されている。更に、記録紙Pを手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ105を有し、給紙カセット104あるいは手差しトレイ105から給送される記録紙Pを取り込む。そして、印字機構部103によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ106に排紙する。
First, the configuration of an ink jet recording apparatus which is an example of a liquid droplet ejection apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an ink jet recording apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is a side view of a mechanism portion of the ink jet recording apparatus according to the present embodiment.
The ink jet recording apparatus 100 of this embodiment shown in FIGS. 1 and 2 includes a carriage 101 that can move in the main scanning direction inside the apparatus main body. In addition, a droplet discharge head 1 mounted on the carriage 101 and a printing mechanism 103 including an ink cartridge 102 that supplies ink to the droplet discharge head 1 are stored. A paper feed cassette (or a paper feed tray) 104 on which a large number of recording sheets P can be stacked is detachably attached to the lower part of the apparatus main body from the front side. Further, it has a manual feed tray 105 that is opened to manually feed the recording paper P, and takes in the recording paper P fed from the paper feed cassette 104 or the manual feed tray 105. Then, after a required image is recorded by the printing mechanism unit 103, the image is discharged to a discharge tray 106 mounted on the rear side.

印字機構部103は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド107と従ガイドロッド108とでキャリッジ101を主走査方向に摺動自在に保持する。そして、このキャリッジ101には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する液滴吐出ヘッド1を複数のインク吐出口(ノズル)を主走査方向と直交する副走査方向に配列している。さらには、キャリッジ101には、液滴吐出ヘッド1をインク滴吐出方向を下方に向けて装着している。また、キャリッジ101には液滴吐出ヘッド1に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ102を交換可能に装着している。   The printing mechanism 103 holds the carriage 101 slidably in the main scanning direction with a main guide rod 107 and a sub guide rod 108 which are guide members horizontally mounted on left and right side plates (not shown). The carriage 101 has a plurality of ink discharge ports (nozzles) for a droplet discharge head 1 for discharging ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk). They are arranged in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction. Furthermore, the droplet discharge head 1 is mounted on the carriage 101 with the ink droplet discharge direction facing downward. In addition, each ink cartridge 102 for supplying ink of each color to the droplet discharge head 1 is replaceably mounted on the carriage 101.

インクカートリッジ102は上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッド1へインクを供給する供給口が設けられ、内部にはインクが充填された多孔質体を有している。多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッド1へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、液滴吐出ヘッド1としては各色毎に液滴吐出ヘッドを用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個の液滴吐出ヘッドでもよい。   The ink cartridge 102 is provided with an air opening communicating with the atmosphere above, and a supply opening for supplying ink to the droplet discharge head 1 below, and has a porous body filled with ink inside. The ink supplied to the droplet discharge head 1 is maintained at a slight negative pressure by the capillary force of the porous body. Further, although the droplet discharge head is used for each color as the droplet discharge head 1, one droplet discharge head having nozzles for discharging ink droplets of each color may be used.

ここで、キャリッジ101は後方側(用紙搬送方向の下流側)を主ガイドロッド107に摺動自在に嵌装し、前方側(用紙搬送方向の上流側)を従ガイドロッド108に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ101を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ109aで回転駆動される駆動プーリ110と従動プーリ111との間にタイミングベルト112を張装している。そして、このタイミングベルト112をキャリッジ101に固定し、主走査モータ109aの正逆回転によりキャリッジ101が往復に走査される。   Here, the carriage 101 is slidably fitted to the main guide rod 107 on the rear side (downstream side in the paper conveyance direction) and slidable on the front guide rod 108 on the front side (upstream side in the paper conveyance direction). It is placed. In order to move and scan the carriage 101 in the main scanning direction, a timing belt 112 is stretched between a driving pulley 110 and a driven pulley 111 that are rotationally driven by a main scanning motor 109a. The timing belt 112 is fixed to the carriage 101, and the carriage 101 is reciprocally scanned by forward and reverse rotation of the main scanning motor 109a.

一方、給紙カセット104にセットした記録紙Pを液滴吐出ヘッド1の下方側に搬送する。このために、給紙カセット104から記録紙Pを分離給装する給紙ローラ113及びフリクションパッド114と、記録紙Pを案内するガイド部材115とを有している。更には、給紙された記録紙Pを反転させて搬送する搬送ローラ116と、この搬送ローラ116の周面に押し付けられる搬送コロ117及び搬送ローラ116からの記録紙Pの送り出し角度を規定する先端コロ118を有している。搬送ローラ116は副走査モータ109bによってギヤ列を介して回転駆動される。   On the other hand, the recording paper P set in the paper feed cassette 104 is conveyed to the lower side of the droplet discharge head 1. For this purpose, a paper feed roller 113 and a friction pad 114 for separating and feeding the recording paper P from the paper feeding cassette 104 and a guide member 115 for guiding the recording paper P are provided. Furthermore, a conveyance roller 116 that reverses and conveys the fed recording paper P, a conveyance roller 117 that is pressed against the circumferential surface of the conveyance roller 116, and a leading edge that defines a feeding angle of the recording paper P from the conveyance roller 116. It has a roller 118. The conveyance roller 116 is rotationally driven via a gear train by the sub-scanning motor 109b.

そして、キャリッジ101の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ116から送り出された記録紙Pを液滴吐出ヘッド1の下方側で案内するため用紙ガイド部材である印写受け部材119を設けている。この印写受け部材119の用紙搬送方向下流側には、記録紙Pを排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ120と拍車121を設けている。さらには、記録紙Pを排紙トレイ106に送り出す排紙ローラ123と拍車124と、排紙経路を形成するガイド部材125、126とを配設している。   In addition, a printing receiving member 119 that is a paper guide member is provided to guide the recording paper P fed from the transport roller 116 below the droplet discharge head 1 in accordance with the moving range of the carriage 101 in the main scanning direction. ing. A conveyance roller 120 and a spur 121 that are rotationally driven to send the recording paper P in the paper discharge direction are provided on the downstream side of the printing receiving member 119 in the paper conveyance direction. Further, a paper discharge roller 123 and a spur 124 for feeding the recording paper P to the paper discharge tray 106, and guide members 125 and 126 for forming a paper discharge path are provided.

このインクジェット記録装置100で記録時には、キャリッジ101を移動させながら画像信号に応じて液滴吐出ヘッド1を駆動することにより、停止している記録紙Pにインクを吐出して1行分を記録し、その後、記録紙Pを所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または記録紙Pの後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ記録紙Pを排紙する。   When recording with the inkjet recording apparatus 100, the droplet discharge head 1 is driven in accordance with the image signal while moving the carriage 101, thereby discharging ink onto the stopped recording paper P to record one line. Thereafter, after the recording paper P is conveyed by a predetermined amount, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the recording paper P reaches the recording area, the recording operation is terminated and the recording paper P is discharged.

また、キャリッジ101の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド1の吐出不良を回復するための回復装置127を配置している。回復装置127はそれぞれ図示していないキャップ手段と吸引手段とワイピング手段とを有している。キャリッジ101は印字待機中にはこの回復装置127側に移動されてキャッピング手段で液滴吐出ヘッド1をキャッピングして吐出口部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、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。   A recovery device 127 for recovering the ejection failure of the droplet ejection head 1 is disposed at a position outside the recording area on the right end side in the movement direction of the carriage 101. Each of the recovery devices 127 includes a cap unit, a suction unit, and a wiping unit (not shown). During printing standby, the carriage 101 is moved to the recovery device 127 side, and the droplet discharge head 1 is capped by the capping unit to keep the discharge port portion in a wet state, thereby preventing discharge failure due to ink drying. Further, by ejecting ink that is not related to recording during recording or the like, the ink viscosity of all the ejection ports is made constant and stable ejection performance is maintained.

更に、吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド1の吐出口(ノズル)を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出す。続いて、吐出口面に付着したインクやゴミ等はワイピング手段により吐出口面を払拭することで除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜(不図示)に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。   Further, when a discharge failure occurs, the discharge port (nozzle) of the droplet discharge head 1 is sealed with a capping unit, and bubbles and the like are sucked out from the discharge port through the tube with a suction unit. Subsequently, ink, dust or the like adhering to the discharge port surface is removed by wiping the discharge port surface with a wiping means, and the discharge failure is recovered. Further, the sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) installed at the lower part of the main body and absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.

このように、このインクジェット記録装置100においてはアクチュエータユニットを有する液滴吐出ヘッドを搭載しているので、安定したインク滴吐出特性が得られ、画像品質を向上することができる。   As described above, since the ink jet recording apparatus 100 includes the liquid droplet ejection head having the actuator unit, stable ink droplet ejection characteristics can be obtained, and the image quality can be improved.

図3は本実施形態の液滴吐出ヘッドの断面図である。図4は本実施形態の液滴吐出ヘッドのアクチュエータ部の部分平面図である。同図に示す液滴吐出ヘッド1は、主として、ノズル基板10、液室基板20、振動板30及び保護基板40を重ねた積層構造となって構成されている。ノズル基板10には、厚さ30〜50[μm]のSUS(Steel Use Stainless)基板にプレス加工と研磨加工とによりノズル孔11が形成されている。このノズル孔11は液室基板の加圧液室と連通している。液室基板20は、シリコン基板上にシリコン酸化膜を介してシリコンが張り合わされたSOI基板を用いている。振動板30はSOI基板のSi層表面にパイロ酸化法を適用してシリコン酸化膜を形成されている。そして、振動板30の上において、アクチュエータ部が、共通電極である下部電極51となる白金膜、圧電体層(PZT)52、個別電極である上部電極53となる白金膜の多層構成からなる。このようなアクチュエータ部が、シリコンをエッチングすることで形成された加圧液室12に対向する領域に形成されている。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the droplet discharge head of this embodiment. FIG. 4 is a partial plan view of the actuator portion of the droplet discharge head of this embodiment. The droplet discharge head 1 shown in FIG. 1 mainly has a laminated structure in which a nozzle substrate 10, a liquid chamber substrate 20, a vibration plate 30, and a protective substrate 40 are stacked. Nozzle holes 11 are formed in the nozzle substrate 10 by pressing and polishing a SUS (Steel Use Stainless) substrate having a thickness of 30 to 50 [μm]. The nozzle hole 11 communicates with the pressurized liquid chamber of the liquid chamber substrate. The liquid chamber substrate 20 is an SOI substrate in which silicon is bonded to a silicon substrate via a silicon oxide film. The diaphragm 30 is formed with a silicon oxide film on the surface of the Si layer of the SOI substrate by applying a pyro-oxidation method. On the diaphragm 30, the actuator unit has a multilayer structure of a platinum film that becomes the lower electrode 51 that is a common electrode, a piezoelectric layer (PZT) 52, and a platinum film that becomes the upper electrode 53 that is an individual electrode. Such an actuator portion is formed in a region facing the pressurized liquid chamber 12 formed by etching silicon.

下部電極51及び上部電極53は、それぞれ配線部材54により引き出され、下部電極パッド部57および上部電極パッド部58に、それぞれ電気的に接続している。更に、下部電極51と配線部材54との層間に、および、上部電極53と配線部材54との層間に、それぞれ配置する層間絶縁膜55、及び配線部材54を保護するための耐湿層としてパッシベーション膜56がアクチュエータ部の上面及び側面を覆うように配置されている。また、保護基板40の共通液室から、液室基板20の加圧液室へインクを供給する流路となる部分の振動板に、複数の供給孔を作製した振動板フィルタ60を設けている。保護基板40は、共通液室としてインク流路となる溝部、圧電素子の保護及び変位を妨げないための圧電素子保護空間、及び、流路隔壁の剛性を高めて液室全体を支えるための柱を、形成した基板である。   The lower electrode 51 and the upper electrode 53 are drawn out by the wiring member 54 and are electrically connected to the lower electrode pad portion 57 and the upper electrode pad portion 58, respectively. Further, an interlayer insulating film 55 disposed between the lower electrode 51 and the wiring member 54 and between the upper electrode 53 and the wiring member 54, and a passivation film as a moisture resistant layer for protecting the wiring member 54, respectively. 56 is arranged so as to cover the upper surface and the side surface of the actuator portion. In addition, a diaphragm filter 60 having a plurality of supply holes is provided in a portion of the diaphragm that serves as a flow path for supplying ink from the common liquid chamber of the protective substrate 40 to the pressurized liquid chamber of the liquid chamber substrate 20. . The protective substrate 40 includes a groove serving as an ink flow path as a common liquid chamber, a piezoelectric element protection space for preventing the piezoelectric element from being protected and displaced, and a column for supporting the entire liquid chamber by increasing the rigidity of the flow path partition wall. Is a substrate formed.

次に、本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造方法について、製造工程を示す工程断面図である図5及び図6に従って説明する。
先ず、図5の(a)に示すように、厚み400[μm]の<100>シリコン基板201の表面にシリコン酸化膜202を0.2[μm]及びシリコンを2.0[μm]を張り合わせたSOI基板を用いる。このSOI基板表面にパイロ(Wet)酸化法によりシリコン酸化膜を0.3[μm]形成し、これを振動板層とする。その後、圧電素子の下部電極となる白金(Pt)層203をスパッタ法により振動板層の上に0.2[μm]成膜し、パターニングする。更に、図5の(c)に示すように、ゾルゲル法により圧電体層204を下部電極となる白金層203の上に2[μm]成膜し、さらに上部電極となる白金(Pt)層205を0.1[μm]成膜する。その後、リソエッチ法により上部電極及び圧電体層をパターニングする。後述するが温度検出手段としての測温抵抗体を上部電極となる白金層のパターニング工程で同時に作成している。この測温抵抗体は下部電極の白金層を用いることもできる。
Next, the manufacturing method of the droplet discharge head of this embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6 which are process cross-sectional views showing the manufacturing process.
First, as shown in FIG. 5A, a silicon oxide film 202 is bonded to a surface of a <100> silicon substrate 201 having a thickness of 400 [μm], and silicon is bonded to 2.0 [μm]. An SOI substrate is used. A silicon oxide film of 0.3 [μm] is formed on the surface of the SOI substrate by a pyro oxidation method, and this is used as a diaphragm layer. Thereafter, a platinum (Pt) layer 203 to be a lower electrode of the piezoelectric element is formed on the diaphragm layer by sputtering, and is patterned. Further, as shown in FIG. 5C, a piezoelectric layer 204 is formed by 2 [μm] on the platinum layer 203 serving as a lower electrode by a sol-gel method, and further a platinum (Pt) layer 205 serving as an upper electrode. Is formed to a thickness of 0.1 [μm]. Thereafter, the upper electrode and the piezoelectric layer are patterned by a lithoetch method. As will be described later, a resistance temperature detector as a temperature detecting means is formed at the same time in the patterning process of the platinum layer serving as the upper electrode. This resistance temperature detector can also use the platinum layer of the lower electrode.

次に、図5の(d)に示すように、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により層間絶縁膜206を0.3[μm]成膜し、リソエッチ法により配線コンタクトを取るためのビアホール207を形成する。層間絶縁膜206は、次に形成する配線部材と上部電極との導通部208と、バイパス配線部材への導通部209、およびインク供給孔となる貫通部210をパターニングしている。更に、図5の(e)に示すように、アルミ材料により、引き出し電極211を形成する。この引き出し電極211は、圧電体の駆動による振動板の振動による応力を受けるので、振動により断線しないように、やわらかいアルミ材料を使い、1[μm]程度の厚い膜厚で形成されている。   Next, as shown in FIG. 5D, an interlayer insulating film 206 is formed in a thickness of 0.3 [μm] by a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and a via hole 207 for making a wiring contact by a lithoetch method is formed. Form. The interlayer insulating film 206 patterns a conductive portion 208 between a wiring member and an upper electrode to be formed next, a conductive portion 209 to the bypass wiring member, and a through portion 210 that becomes an ink supply hole. Further, as shown in FIG. 5E, an extraction electrode 211 is formed of an aluminum material. Since the lead electrode 211 receives stress due to vibration of the diaphragm driven by the piezoelectric body, the lead electrode 211 is made of a soft aluminum material and has a thickness of about 1 [μm] so as not to be disconnected by vibration.

次に、図5の(f)に示すように、アルミ配線保護のためのパッシベーション膜としてプラズマCVD法によるシリコン窒化膜212を2[μm]成膜し、パターニングする。そして、振動板のインク供給孔となる部分213を事前にエッチングする。単にインク供給孔を開口するのではなく、ノズル孔の内径より小さい複数の供給孔を振動板の部材に形成する。供給孔を形成するマスクを変えるだけで、作製プロセスは大きな開口を作るのと同じであるため、コストアップすることなく異物侵入防止の振動板フィルタを作製することができる。本実施形態の開口を形成するには、加工に方向性のない誘導結合型プラズマ(Inductively Coupled Plasmas;ICP)ドライエッチングを使うのが使い勝手が良い。その後、図6の(a)に示すように、金をメッキ法により積層して、上部電極パッド部214と下部電極パッド部215とを同時に形成する。上部電極パッド部214及び下部電極パッド部215を金で形成することで、図示しないドライバICとの電気的接続を低温のワイヤボンディングで接続している。また、金は抵抗値が低く、上部電極及び下部電極の抵抗値を下げる効果が大きい。図示しないドライバICの実装は、ワイヤボンディングではなく、プリップチップ実装を用い、パッド部には図示しないドライバICのチップがフリップチップ実装している。更に、下部電極パッド部215は、上部電極パッド部214と形成工程を分けて形成してもよく、パッド部の材料として銅、アルミなどを使用することもできる。その場合は、外部と保護されていない上部電極パッド部214には腐食から保護する保護層が必要となる場合もある。   Next, as shown in FIG. 5F, a silicon nitride film 212 of 2 [μm] is formed by plasma CVD as a passivation film for protecting the aluminum wiring and patterned. Then, the portion 213 to be the ink supply hole of the diaphragm is etched in advance. Rather than simply opening the ink supply holes, a plurality of supply holes smaller than the inner diameter of the nozzle holes are formed in the member of the diaphragm. By simply changing the mask for forming the supply hole, the manufacturing process is the same as that for forming a large opening. Therefore, a diaphragm filter that prevents foreign matter from entering can be manufactured without increasing costs. In order to form the opening of this embodiment, it is convenient to use inductively coupled plasmas (ICP) dry etching which has no directivity for processing. Thereafter, as shown in FIG. 6A, gold is laminated by a plating method to form the upper electrode pad portion 214 and the lower electrode pad portion 215 at the same time. By forming the upper electrode pad portion 214 and the lower electrode pad portion 215 with gold, electrical connection with a driver IC (not shown) is connected by low-temperature wire bonding. Also, gold has a low resistance value, and has a great effect of lowering the resistance values of the upper electrode and the lower electrode. The driver IC (not shown) is mounted not by wire bonding but by flip chip mounting, and the driver IC chip (not shown) is flip-chip mounted on the pad portion. Furthermore, the lower electrode pad portion 215 may be formed separately from the upper electrode pad portion 214 and the formation process may be performed, and copper, aluminum, or the like may be used as a material for the pad portion. In this case, the upper electrode pad part 214 that is not protected from the outside may require a protective layer that protects against corrosion.

その後、図6の(b)に示すように別途ガラス基板にブラスト加工で柱を形成した保護基板216を液室基板側に接合し、図6の(c)に示すように液室基板の保護基板接合面とは反対面を、所望の厚さまで研磨する。保護基板216はシリコン基板にリソエッチ法で凹部を加工したものでも良く、シリコン基板をTMAH、KOHなどのアルカリエッチング液を用いたウェットエッチングにより加工したものでも構わない。また、樹脂モールドやメタルインジェクションモールドなどの成型部品でも構わない。また、ドライバ回路をアクチュエータ基板上に一体形成する際に、パイロ酸化法で形成した酸化膜をLOCOS(Local Oxidation of Silicon)酸化法で形成し、酸化膜の形成領域を選択することで、駆動回路を同一基板上に形成することもできる。その後、図6の(c)に示すようにシリコン基板である液室基板217の反対面にICPドライエッチングにより加圧液室218、流体抵抗部219及びインク供給部220となる凹部を形成する。最後に、図6の(d)に示すように、ノズル孔221を形成したノズル基板222を液室基板217の流路隔壁形成面に接着、圧電素子の上部電極及び下部電極と接続されたアルミ配線部を駆動回路に接続することで液滴吐出ヘッドが完成する。ノズル基板は別途厚さ30〜50[μm]のSUS基板にプレス加工と研磨加工を行い作製する。   Thereafter, as shown in FIG. 6B, a protective substrate 216 in which a column is separately formed on a glass substrate by blasting is bonded to the liquid chamber substrate side, and the liquid chamber substrate is protected as shown in FIG. 6C. The surface opposite to the substrate bonding surface is polished to a desired thickness. The protective substrate 216 may be a silicon substrate obtained by processing a recess by a lithoetch method, or may be a silicon substrate processed by wet etching using an alkaline etching solution such as TMAH or KOH. Further, it may be a molded part such as a resin mold or a metal injection mold. Further, when the driver circuit is integrally formed on the actuator substrate, an oxide film formed by a pyro-oxidation method is formed by a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) oxidation method, and a region for forming the oxide film is selected. Can also be formed on the same substrate. Thereafter, as shown in FIG. 6C, concave portions to be the pressure liquid chamber 218, the fluid resistance portion 219, and the ink supply portion 220 are formed on the opposite surface of the liquid chamber substrate 217, which is a silicon substrate, by ICP dry etching. Finally, as shown in FIG. 6 (d), the nozzle substrate 222 having the nozzle holes 221 formed thereon is bonded to the flow channel partition surface of the liquid chamber substrate 217, and the aluminum connected to the upper and lower electrodes of the piezoelectric element. A droplet discharge head is completed by connecting the wiring portion to the drive circuit. The nozzle substrate is separately manufactured by pressing and polishing a SUS substrate having a thickness of 30 to 50 [μm].

図7は保護基板の上に共通液室基板を積層した状態の液滴吐出ヘッドを示す斜視図である。同図に示す液滴吐出ヘッド300では、ノズル孔列が4列構成になっている。共通液室基板301は、SUS板のプレスで作製している。共通液室基板301の上部には、図示しないダンパ部材、フレーム部材を接合して、インク供給路を形成する。共通液室基板301には、インクが流入する供給口302の設置位置を示している。4本の共通液室303は、それぞれ加圧液室列の端部に向かって断面積が徐々に小さくなるようになることで、充填時のインク流速を確保している。インクの流れから共通液室303では、供給口302の箇所が上流、加圧液室列の端部の箇所が下流となる。外部回路との接続部304側は、共通液室303の下流となる。   FIG. 7 is a perspective view showing a droplet discharge head in a state where a common liquid chamber substrate is laminated on a protective substrate. In the liquid droplet ejection head 300 shown in the figure, the nozzle hole row has a four-row configuration. The common liquid chamber substrate 301 is manufactured by pressing a SUS plate. An ink supply path is formed on the common liquid chamber substrate 301 by joining a damper member and a frame member (not shown). In the common liquid chamber substrate 301, the installation position of the supply port 302 into which ink flows is shown. The four common liquid chambers 303 each have a gradually decreasing cross-sectional area toward the end of the pressurizing liquid chamber row, thereby ensuring the ink flow rate at the time of filling. From the ink flow, in the common liquid chamber 303, the location of the supply port 302 is upstream, and the location of the end of the pressurized liquid chamber row is downstream. The connection portion 304 side with the external circuit is downstream of the common liquid chamber 303.

図8は液滴吐出ヘッド全体の平面図、図9は液滴吐出ヘッド内部の電気配線を模式的に示したものである。図8及び図9に示す液滴吐出ヘッドでは、各圧電素子305の上部電極306から引き出した個別配線307に対して、外部接続パッド部308を作製し、ドライバIC309を直接フリップチップ実装している。このドライバIC309は、2列を直列に接続していると共に、ドライバIC309は両側の圧電素子305を制御している。薄膜ピエゾ型の液滴吐出ヘッドで、加圧液室を高密度で配置する場合、電気配線も高密度になり、立体配線になるパッド部からの取出しが難しい。フリップチップ実装はこのような高密度配線するには有利だが、ドライバIC309が液室基板310に密着するので、ドライバIC309の発熱が加圧液室のインクに伝わり易い。図8及び図9に示す液滴吐出ヘッドでは、ヘッド内に3個の温度検出手段としての測温抵抗体311a、311b、311cが設けられている。測温抵抗体311aの設置場所は、共通液室におけるインク供給口付近(上流)であり、測温抵抗体311b、311cの設置場所は、共通液室における両端部(下流)である。上述したように、測温抵抗体311は上部電極の形成工程を利用して同時に作製した。マスクパターンの変更だけで済むのでコストを抑えることができる。   FIG. 8 is a plan view of the entire droplet discharge head, and FIG. 9 schematically shows electrical wiring inside the droplet discharge head. In the liquid droplet ejection head shown in FIGS. 8 and 9, external connection pad portions 308 are produced for the individual wiring 307 drawn from the upper electrode 306 of each piezoelectric element 305, and the driver IC 309 is directly flip-chip mounted. . The driver IC 309 connects two rows in series, and the driver IC 309 controls the piezoelectric elements 305 on both sides. When a pressurized liquid chamber is arranged at a high density with a thin-film piezo-type droplet discharge head, the electrical wiring is also high in density, and it is difficult to take out from the pad portion that becomes a three-dimensional wiring. Flip chip mounting is advantageous for such high-density wiring, but since the driver IC 309 is in close contact with the liquid chamber substrate 310, the heat generated by the driver IC 309 is easily transmitted to the ink in the pressurized liquid chamber. In the liquid droplet ejection head shown in FIGS. 8 and 9, temperature measuring resistors 311a, 311b, and 311c are provided in the head as three temperature detecting means. The temperature measuring resistor 311a is installed near the ink supply port (upstream) in the common liquid chamber, and the temperature measuring resistors 311b and 311c are installed at both ends (downstream) in the common liquid chamber. As described above, the resistance temperature detector 311 was manufactured at the same time using the process of forming the upper electrode. Costs can be reduced because only the mask pattern needs to be changed.

このように圧電素子のch(chは液滴吐出ヘッドの構成全体を示す)が高密度化した液滴吐出ヘッドでは、吐出データによっては、駆動する圧電素子のchが偏るなどした場合、発熱箇所が偏り、液滴吐出ヘッド内の温度分布が大きくなる。また、共通液室及び保護基板の流路を通ってインクが供給されるが、インクの流線に沿って暖められたインクが流れてくるので、一様に駆動した場合でも共通液室の下流側の温度上昇が大きくなる。また、外部との接続部である外部接続パッド部308や個別配線307の部分も発熱源となり、電力供給側の下流がより温度上昇が高くなることがわかった。   As described above, in a droplet discharge head in which the ch of the piezoelectric element (ch represents the entire configuration of the droplet discharge head) is increased in density, depending on the discharge data, if the ch of the driven piezoelectric element is biased, the heat generation location Is biased, and the temperature distribution in the droplet discharge head is increased. Ink is supplied through the flow path of the common liquid chamber and the protective substrate, but the warmed ink flows along the flow line of the ink, so that even when driven uniformly, it is downstream of the common liquid chamber. The temperature rise on the side increases. Further, it was found that the external connection pad portion 308 and the individual wiring 307, which are external connection portions, also serve as heat generation sources, and the temperature rise is further increased downstream on the power supply side.

そこで、液滴吐出ヘッド内に3個の測温抵抗体311a、311b、311cを設けて、各検出温度の差が所定温度以上になった場合は、印刷を中断して、加圧液室内の液体を送液する。ヘッドの温度上昇で加熱された液体を送液して加圧液室から排出することは、加圧液室の温度を放熱するには非常に効果がある。この放熱処理により、ヘッド温度上昇前の状態に近づくのでヘッド内の温度を均一化できる。特に、上述のように、ヘッド内の温度分布は共通液室の流線に沿って下流側の温度が上昇し易い。図10に示すように、共通液室321の下流側端部にダミー液室322を設けておくことで、吸引あるいは加圧による送液により、ダミー液室322のノズル孔から共通液室321の加熱された液体が排出される。供給口323からは、加熱されていない液体が共通液室321を流れて共通液室321のインクの温度を均一化して、効率よくヘッド内の温度を均一化する。具体的には、加圧液室324の列の両端側にダミー液室322を設け、このダミー液室322には振動板フィルタ325及び流体抵抗部(不図示)を設けていない。このため、流体抵抗値が小さいので、加圧あるいは吸引力により、共通液室321の液体が排出され易い。   Therefore, when three temperature measuring resistors 311a, 311b, 311c are provided in the droplet discharge head and the difference between the detected temperatures becomes equal to or higher than a predetermined temperature, printing is interrupted and the inside of the pressurized liquid chamber is stopped. Deliver liquid. Sending the liquid heated by the head temperature rise and discharging it from the pressurizing liquid chamber is very effective for radiating the temperature of the pressurizing liquid chamber. By this heat dissipation treatment, the temperature in the head can be made uniform because it approaches the state before the head temperature rises. In particular, as described above, the temperature distribution in the head tends to increase the downstream temperature along the streamline of the common liquid chamber. As shown in FIG. 10, by providing a dummy liquid chamber 322 at the downstream end of the common liquid chamber 321, the liquid of the common liquid chamber 321 is discharged from the nozzle hole of the dummy liquid chamber 322 by liquid feeding by suction or pressurization. The heated liquid is discharged. From the supply port 323, an unheated liquid flows through the common liquid chamber 321 to equalize the temperature of the ink in the common liquid chamber 321 and efficiently equalize the temperature in the head. Specifically, dummy liquid chambers 322 are provided on both ends of the row of pressurized liquid chambers 324, and the diaphragm filter 325 and a fluid resistance portion (not shown) are not provided in the dummy liquid chamber 322. For this reason, since the fluid resistance value is small, the liquid in the common liquid chamber 321 is easily discharged by pressurization or suction force.

図11は本実施形態の液滴吐出ヘッドにおける冷却シーケンスの実施例1を示すフローチャートである。同図において、記録命令を受けると、通常通り印刷準備を行う(ステップS101)。印刷準備とは、キャップ部材からヘッド部を外すだけでなく、増粘したインクを空吐出受けに吐出して排除する印刷前の空吐出などを含む。キャッピングの経過時間などに依っては、吸引機構で増粘インクを排除するメンテナンス処理を実行する場合もあるが、それらを含んでいる。印刷準備の後、通常は、印刷モード(普通紙高速、普通紙号画質、光沢紙など)と、検出温度に基づいて駆動波形を選択する。複数の測温抵抗体を設けて、各測温抵抗体の検出温度の温度差が所定温度以内かを判断する(ステップS102、S103)。本実施例では、温度検出手段としての測温抵抗体を3個設けていて、3つの検出温度の温度差が5[℃]以内かを判断する。温度補償として2[℃]で駆動波形を切り替えているが頻繁に送液すると液体消費を早めてしまうので、印刷を停止して送液処理する所定温度の5[℃]は、広めに設定した判断基準温度である。   FIG. 11 is a flowchart showing Example 1 of the cooling sequence in the droplet discharge head of this embodiment. In FIG. 10, when a recording command is received, preparation for printing is performed as usual (step S101). Preparation for printing includes not only the removal of the head from the cap member but also the ejection before printing in which the thickened ink is ejected to the idle ejection receptacle and removed. Depending on the elapsed time of capping, etc., there may be a case where a maintenance process for removing the thickened ink is performed by the suction mechanism, but these are included. After the print preparation, the drive waveform is usually selected based on the print mode (plain paper high speed, plain paper image quality, glossy paper, etc.) and the detected temperature. A plurality of resistance thermometers are provided, and it is determined whether the temperature difference between the detected temperatures of the resistance thermometers is within a predetermined temperature (steps S102 and S103). In this embodiment, three temperature measuring resistors are provided as temperature detecting means, and it is determined whether the temperature difference between the three detected temperatures is within 5 [° C.]. As the temperature compensation, the drive waveform is switched at 2 [° C.], but if the liquid is sent frequently, the liquid consumption will be accelerated, so the predetermined temperature of 5 [° C.] for stopping the printing and sending the liquid is set wider. This is the reference temperature.

各温度センサの検出温度の温度差が所定温度以内の場合は、検出温度の平均値を参照して、駆動波形を選択、選択した駆動波形で、画像データに従い印刷動作(吐出動作)を行う(ステップS104:YES、ステップS105、S106)。本実施例では、印刷動作は1ページ単位としている。1ページ印刷終了後、温度検出のステップS102に戻り、検出温度差(ヘッド内の温度分布)の判断、および駆動波形の選択を行う。1ページ単位で印刷しているが(1ページの間、駆動波形は入れ換えない)、印刷単位を1scanに変えて、1scan毎にヘッド内の温度分布をチェックしても良い。そして、各測温抵抗体の検出温度の温度差が所定温度差を越えた場合は、ヘッド内の温度分布が大きいと判断して、印刷動作を中断して、共通液室及び加圧液室内の液体を送液して排出する(ステップS104:NO、ステップS108)。   When the temperature difference between the detected temperatures of the temperature sensors is within a predetermined temperature, the drive waveform is selected with reference to the average value of the detected temperatures, and the printing operation (ejection operation) is performed according to the image data with the selected drive waveform ( Step S104: YES, steps S105 and S106). In this embodiment, the printing operation is performed in units of one page. After printing one page, the process returns to step S102 for temperature detection, and the detected temperature difference (temperature distribution in the head) is determined and the drive waveform is selected. Although printing is performed in units of one page (the drive waveform is not changed during one page), the print unit may be changed to 1 scan, and the temperature distribution in the head may be checked every scan. If the temperature difference between the detected temperatures of each resistance temperature detector exceeds a predetermined temperature difference, it is determined that the temperature distribution in the head is large, the printing operation is interrupted, and the common liquid chamber and the pressurized liquid chamber are The liquid is fed and discharged (step S104: NO, step S108).

本実施例の送液手段は、図12に示すように、通常の液滴吐出ヘッド400が備えているキャップ部材402及び吸引ポンプ403からなる回復装置404を転用している。このようにノズル孔から排出する場合は、印刷制御手段406からの制御信号に基づいてヘッド制御手段411によって印刷を停止させ、クリーニングモード選択手段407によって冷却シーケンス用のクリーングモードを選択する。そして、クリーニング制御手段408によってポンプ制御手段410を介して吸引ポンプ403を駆動させキャップ部材402で覆われたヘッド内のインクを吸引して排液タンク405に排出する。メニスカスが維持されないので、送液後、吐出可能な状態にするために、ワイピングにより、ノズル孔にメニスカスを形成することはいうまでもない。送液処理とワイピングは、気泡排出やメニスカス再形成にも効果があるので、液滴が吐出しないで駆動することによる部分的な温度上昇を、根本からリセットすることができる。送液処理を実施してもヘッド内の温度分布が所定温度差に収まらない場合は、再度、送液処理を実行する。しかし、2、3回実施しても温度分布が所定温度差に収まらない場合は、異常状態になっている可能性が高いので、エラー表示して停止するなど、エラー処理に移行する。本実施例では、回復装置404によりノズル孔から吸引して送液しているが、共通液室から上流側に、加圧手段を別途設けて、加圧して送液しても良い。また、送液はノズルから排出するに限らず、循環タイプの共通液室では、液を循環すれば良い。更に、加圧液室が循環タイプの場合は、共通液室から加圧液室を経由して循環させても良い。この循環タイプの液滴吐出ヘッドでは気泡排出性の向上などから循環させているが、ヘッド内の温度差を検出して循環させているわけではない。   As shown in FIG. 12, the liquid feeding means of the present embodiment diverts a recovery device 404 including a cap member 402 and a suction pump 403 provided in a normal droplet discharge head 400. When discharging from the nozzle hole in this way, printing is stopped by the head control unit 411 based on a control signal from the print control unit 406, and a cleaning mode for the cooling sequence is selected by the cleaning mode selection unit 407. Then, the suction control pump 403 is driven by the cleaning control means 408 via the pump control means 410, and the ink in the head covered with the cap member 402 is sucked and discharged to the drain tank 405. Since the meniscus is not maintained, it goes without saying that a meniscus is formed in the nozzle hole by wiping in order to make it possible to discharge after feeding. Since the liquid feeding process and wiping are also effective for discharging bubbles and re-forming the meniscus, it is possible to fundamentally reset a partial temperature increase caused by driving without discharging droplets. If the temperature distribution in the head does not fall within the predetermined temperature difference even after performing the liquid feeding process, the liquid feeding process is performed again. However, if the temperature distribution does not fall within the predetermined temperature difference even after a few implementations, there is a high possibility that an abnormal state has occurred, and the process proceeds to error processing, such as displaying an error and stopping. In this embodiment, the liquid is sucked from the nozzle hole and fed by the recovery device 404, but a pressurizing means may be separately provided upstream from the common liquid chamber, and the liquid may be fed under pressure. In addition, the liquid supply is not limited to being discharged from the nozzle, and the liquid may be circulated in the circulation type common liquid chamber. Furthermore, when the pressurized liquid chamber is a circulation type, it may be circulated from the common liquid chamber via the pressurized liquid chamber. This circulation type droplet discharge head is circulated for the purpose of improving the bubble discharge performance, but it is not necessarily circulated by detecting the temperature difference in the head.

印刷速度が遅ければ、ヘッド内の温度分布は発生し難いが、ヘッド内で温度分布が発生するよな極端に使用ノズル孔が遍在する画像データを印刷すること自体少ないので、印刷速度を遅く設定するのは、プリンタとして印刷全体の生産性が低下してしまう。従って、本実施形態のように、極端な画像データの場合には、均一化処理する方がプリンタとしての生産性を確保することができる。本発明により、生産性を確保すると共に、ヘッド内の温度分布によるインクの温度の違いが原因で発生する滴速度、滴体積の差を抑制でき、着弾位置の乱れ、濃度の濃淡、異常吐出によるノズルダウンなどの問題を抑制することができる。なお、本実施例では、測温抵抗体の数を3個としているが、測温抵抗体の数はこれに限ったものではない。   If the printing speed is slow, the temperature distribution in the head is unlikely to occur. However, printing of image data with extremely ubiquitous nozzle holes, such as the occurrence of temperature distribution in the head itself, is rare. What is set is that the productivity of printing as a printer is lowered. Therefore, in the case of extreme image data as in the present embodiment, it is possible to ensure the productivity as a printer by performing the equalization process. According to the present invention, productivity can be ensured, and the difference in droplet velocity and droplet volume caused by the difference in ink temperature due to the temperature distribution in the head can be suppressed. Problems such as nozzle down can be suppressed. In this embodiment, the number of resistance thermometers is three, but the number of resistance thermometers is not limited to this.

図13は本実施形態の液滴吐出ヘッドにおける冷却シーケンスの実施例2を示すフローチャートである。同図において、同図において、記録命令を受けると、通常通り上記印刷準備を行う(ステップS201)。印刷準備の後、通常は、印刷モード(普通紙高速、普通紙号画質、光沢紙など)と、検出温度に基づいて駆動波形を選択する。複数の測温抵抗体を設けて、各測温抵抗体の検出温度の温度差Tが所定温度ΔT1=2[℃]以内か、所定温度ΔT2=5[℃]以内かを判断する(ステップS102、S103)。本実施例では、測温抵抗体を3個設け、3つの測温抵抗体の検出温度の温度差TがΔT1=2[℃]以上、ΔT2=5[℃]未満になった場合は、印刷を停止して、温度の低い部分に、液滴を吐出しない駆動波形である微駆動波形を印加して加熱する(ステップS104:NO、ステップS208:YES、ステップS109)。これにより、ヘッド内の温度の均一化処理をする。測温抵抗体の検出温度の温度差Tが、所定温度差ΔT2=5[℃]以上になった場合、ヘッド内の温度差が大きく、微駆動による加熱では均一化するのに時間がかかるため、送液処理を行う。送液処理は上記実施例1と同様に、キャップ部材と吸引ポンプの回復装置を利用して実施する構成とした。これにより、ヘッド内の温度差が大きい場合でも、いち早く均一化することができる。   FIG. 13 is a flowchart showing Example 2 of the cooling sequence in the droplet discharge head of this embodiment. In the figure, when a recording command is received in the figure, the above-described printing preparation is performed as usual (step S201). After the print preparation, the drive waveform is usually selected based on the print mode (plain paper high speed, plain paper image quality, glossy paper, etc.) and the detected temperature. A plurality of resistance temperature detectors are provided, and it is determined whether the temperature difference T of the detected temperatures of each resistance temperature detector is within a predetermined temperature ΔT1 = 2 [° C.] or within a predetermined temperature ΔT2 = 5 [° C.] (step S102). , S103). In this embodiment, three resistance temperature detectors are provided, and when the temperature difference T between the detected temperatures of the three resistance temperature detectors is equal to or greater than ΔT1 = 2 [° C.] and less than ΔT2 = 5 [° C.], printing is performed. Is stopped, and a fine driving waveform that is a driving waveform that does not eject droplets is applied to a low temperature portion to heat (step S104: NO, step S208: YES, step S109). Thereby, the temperature in the head is equalized. When the temperature difference T of the detection temperature of the resistance temperature detector is equal to or greater than the predetermined temperature difference ΔT2 = 5 [° C.], the temperature difference in the head is large, and it takes time to equalize the heating by fine driving. The liquid feeding process is performed. In the same manner as in the first embodiment, the liquid feeding process is performed using a cap member and a recovery device for a suction pump. Thereby, even when the temperature difference in the head is large, uniformization can be achieved quickly.

なお、所定温度差ΔT1=2[℃]以上を設定しているのは、本実施例の液滴吐出ヘッドの場合、同じ駆動波形で吐出させた時、2[℃]以内ならば、滴速度、滴体積が許容範囲であることを確認しているからである。実際、温度補償として用意している駆動波形は、2度のステップで波形を切り替えている。本実施例では、図14のように測温抵抗体の3個に合わせて、液滴吐出ヘッドのchを3つのブロックに分けて処理している。測温抵抗体を2個にする場合は後述する変形例に記載する。測温抵抗体を増やした場合は、測温抵抗体に対応した領域で液滴吐出ヘッドのchのブロック化すれば良い。ヘッド内の温度均一化処理は、検出温度順に並べて、その温度差から、例えば、微駆動の周波数を段階的に変えていくなど、中間処理をすれば良い。なお、印刷再開前には、一度、ヘッド全体のノズルを空吐出して、増粘インクを排出してから印刷を実行する。   Note that the predetermined temperature difference ΔT1 = 2 [° C.] or more is set in the case of the droplet discharge head of this embodiment when the droplet is discharged within the same drive waveform and the droplet speed is within 2 [° C.]. This is because it has been confirmed that the drop volume is within the allowable range. Actually, the drive waveform prepared for temperature compensation is switched in two steps. In this embodiment, as shown in FIG. 14, the ch of the droplet discharge head is divided into three blocks for processing according to the three resistance temperature detectors. In the case of using two resistance temperature detectors, it is described in a later-described modification. If the number of resistance temperature detectors is increased, the ch of the droplet discharge head may be blocked in a region corresponding to the resistance temperature detector. The temperature equalization processing in the head may be performed in the order of the detected temperatures, and intermediate processing may be performed, for example, by changing the frequency of fine driving stepwise from the temperature difference. Note that before resuming printing, the nozzles of the entire head are once ejected to discharge the thickened ink, and then printing is performed.

また、ヘッド内の温度差が大きくなる原因として、気泡巻き込みなど吐出不良による放熱不足で部分的に温度上昇していることが疑われるが、本実施例のように加圧液室の液体も送液する処理は、気泡排出やメニスカス再形成にも効果がある。この結果、液滴が吐出しないで駆動することによる部分的な温度上昇を、根本からリセットすることができる。また、ヘッド内における測温抵抗体の検出温度の温度差Tが、所定温度差ΔT1=2[℃]以上、所定温度差ΔT2=5[℃]未満の場合の微駆動による均一化処理において、上記の薄膜ピエゾ型の液滴吐出ヘッドの場合がある。この場合は、ピエゾへの充放電がドライバICでの消費電力(発熱量)に直接関係する。このため、図15(b)のように傾きが小さく電圧値が大きい微駆動の方が、図15(a)のように電圧の小さい微駆動よりもドライバICの発熱が大きい。図15(c)は参考としての吐出波形である。従って、ドライバICでの発熱で温度を上げて、速く均一化したい場合には、微駆動波形は図15(b)のように傾きを小さく(必然的に液室共振から外れる)、電圧値が大きい微駆動波形を使うことが好ましい。   In addition, it is suspected that the temperature difference in the head becomes large, and it is suspected that the temperature has risen partially due to insufficient heat radiation due to ejection failure such as bubble entrainment, but the liquid in the pressurized liquid chamber is also sent as in this example. The liquid treatment is also effective for bubble discharge and meniscus re-formation. As a result, it is possible to fundamentally reset a partial temperature rise due to driving without discharging droplets. Further, in the equalizing process by fine driving when the temperature difference T of the temperature sensing resistor in the head is not less than the predetermined temperature difference ΔT1 = 2 [° C.] and less than the predetermined temperature difference ΔT2 = 5 [° C.] There is a case of the above-described thin film piezo type droplet discharge head. In this case, charging / discharging to the piezo is directly related to power consumption (heat generation amount) in the driver IC. For this reason, the fine driving with a small inclination and a large voltage value as shown in FIG. 15B generates more heat from the driver IC than the fine driving with a small voltage as shown in FIG. FIG. 15C shows a discharge waveform as a reference. Therefore, when the temperature is raised by heat generated by the driver IC and it is desired to make it uniform quickly, the fine drive waveform has a small inclination (inevitably deviating from the liquid chamber resonance) as shown in FIG. It is preferable to use a large fine drive waveform.

図16は本実施形態の液滴吐出ヘッドの変形例を示す平面図である。本変形例では、温度検出手段としての測温抵抗体311dをインク供給口付近の上流部に、測温抵抗体311eを電力供給側の下流部にそれぞれ設けている。ヘッド内の温度分布(温度勾配)を精度よく計測するには、測温抵抗体の数を多くすることが好ましいが、配線の引き回しや、パッド数の増加で、ヘッド面積を大きくなるため、小型化、低コスト化の面からは好ましくない。ヘッド内の温度分布(少なくとも温度傾斜)を計測するためには、測温抵抗体は少なくとも2個必要である。そして、2個の測温抵抗体の配置は、インク供給の流線の上流部、つまり供給口付近と、電力供給側下流部、つまり、外部配線パッド側の共通液室端部付近が好ましい。駆動によりヘッド自体が発熱するため、インクよりもヘッド流路の温度が高く、その中を通って来る間にインクが蓄熱する。このため、流線が長い方がヘッド温度も上昇しやすい。   FIG. 16 is a plan view showing a modification of the droplet discharge head of this embodiment. In this modification, a temperature measuring resistor 311d as temperature detecting means is provided in the upstream portion near the ink supply port, and a temperature measuring resistor 311e is provided in the downstream portion on the power supply side. In order to accurately measure the temperature distribution (temperature gradient) in the head, it is preferable to increase the number of resistance thermometers. However, because the head area increases due to the routing of wiring and the increase in the number of pads, it is small. This is not preferable from the viewpoint of cost reduction and cost reduction. In order to measure the temperature distribution in the head (at least the temperature gradient), at least two resistance temperature detectors are required. The arrangement of the two resistance temperature detectors is preferably upstream of the ink supply streamline, that is, near the supply port, and downstream of the power supply side, that is, near the end of the common liquid chamber on the external wiring pad side. Since the head generates heat by driving, the temperature of the head flow path is higher than that of the ink, and the ink is stored while passing through it. For this reason, the longer the streamline, the higher the head temperature.

更に、このように高密度化したヘッドでは、配線や、外部接続の電力供給経路自体の発熱も無視できない。そのため、電力供給側の共通液室端部がこのヘッドでは温度上昇する割合が高い。均一に駆動した場合に、この部分の温度上昇が一番大きいことを確認している。逆に、インク供給口付近は、新しいインクが流入してくるので、インクの蓄熱が少なく、温度上昇し難い。つまり、確率的に温度差が一番大きくなるのが、インク供給口付近の上流部と、電力供給側の下流部であるので、測温抵抗体の数を絞って、ヘッド内の温度分布(温度勾配)を検出するには、この配置が好ましい。chをブロック化する必要から、供給口付近(上流)の測温抵抗体の配置は、供給口から、電力供給部の反対側に少し移動した位置に設けることが好ましい。   Furthermore, in such a high-density head, heat generated in the wiring and the externally connected power supply path itself cannot be ignored. For this reason, the common liquid chamber end on the power supply side has a high rate of temperature rise in this head. It has been confirmed that the temperature rise in this part is the largest when driven uniformly. Conversely, since new ink flows in the vicinity of the ink supply port, there is little heat storage of the ink, and the temperature does not easily rise. In other words, since the temperature difference stochastically becomes the largest in the upstream portion near the ink supply port and the downstream portion on the power supply side, the number of temperature measuring resistors is reduced to reduce the temperature distribution in the head ( This arrangement is preferred for detecting (temperature gradient). Since it is necessary to block ch, it is preferable that the temperature measuring resistor in the vicinity of the supply port (upstream) is provided at a position slightly moved from the supply port to the opposite side of the power supply unit.

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様1)
各加圧液室内の液体温度を検出する複数の温度検出手段と、加圧液室内の液体をノズル孔から排出する排液手段と、各温度検出手段の検出温度差に基づいて、加圧液室内の液体をノズル孔から排出するか否を判断する判断手段と、判断手段の判断結果に基づいて、排液手段を制御する制御手段と、を備えた。これによれば、上記実施形態の実施例1について説明したように、測温抵抗体311a〜311e等の各温度検出手段の検出温度差が所望の温度差以上になった場合は、液滴吐出動作を行くことなく加圧液室内の液体をノズル孔から排出する。具体的には、共通液室の液体を加圧液室に送液したり、加圧液室内の液体をノズル孔から吸引したりする。つまり、加熱された加圧液室内の液体を加熱されていない液体に入れ替える。この結果、加圧液室の液体の熱を素早く放出できる。これにより、短時間に、加圧液室内のインクを、温度の下がった状態にすることができる。よって、ヘッド大型化やコストアップになることなく、ヘッド全体における温度分布を短時間に低減することができ、画像劣化を防止できる。
(態様2)
(態様1)において、温度検出温度の検出温度差が、所定の第1温度差ΔT1よりも大きく、所定の第2温度差ΔT2(>ΔT1)よりも小さい場合には、液滴吐出を停止して温度の低い加圧液室に液滴の吐出しない駆動波形の電圧を印加して加圧液室内の液体を攪拌させ、検出温度差が所定の第2温度差ΔT2よりも大きい場合には、冷却シーケンスを実施する。これによれば、上記実施形態の実施例2について説明したように、ヘッド内の温度差の程度によって、微駆動による加熱でヘッド内の温度を均一化する場合と、送液によりヘッド内の温度差を均一化する場合を分けることで、速く復帰できる。
(態様3)
(態様1)又は(態様2)において、温度検出手段は、共通の駆動波形の電圧が印加される各加圧液室において、共通液室の液体の流線において上流と下流に相当する位置に設けられている。これによれば、上記実施形態の実施例2について説明したように、駆動動作によって加熱されたインクが共通液室に流れて温度分布が発生し易い。このため、ヘッド内の温度差を検出するには共通液室の流線に沿って測温抵抗体311a〜311e等の温度検出手段を設けるのが好ましい。
(態様4)
(態様1)又は(態様2)において、排液手段は、ヘッド部を覆うキャップ部材と、該キャップ部材402及びノズル孔を介して加圧液室内の液体を吸引する吸引ポンプ403とを備える。これによれば、上記実施形態について説明したように、通常の装置に設けられているキャップ部材402及び吸引ポンプ403を含む回復装置を転用することで、追加の構成が不要になる、よって、コストアップを抑制できる。
(態様5)
(態様1)又は(態様2)において、共通液室に液体を供給する供給口を上流側とし共通液室の下流側の端部には、加圧液室の流体抵抗より小さいダミー液室が形成され、冷却シーケンスを実施した場合、共通液室内の液体をダミー液室のノズル孔から排出する。これによれば、上記実施形態について説明したように、温度上昇し易い共通液室の下流側の液体をダミー液室のノズル孔から排出し易くなり、共通液室内の温度を効率良く、かつ素早く均一化できる。
(態様6)
(態様1)又は(態様2)において、温度検出手段は、少なくとも電力供給配線側に設ける。これによれば、上記実施形態について説明したように、電力供給用の配線も発熱源になるため、配線の少ない上流側よりも、配線が集中する下流側に設ける。ヘッド内の温度差を精度よく検出することができる。
(態様7)
(態様1)において、電気機械変換素子は、振動板上に電極層を挟んで焼成した圧電層を含んで積層構造の圧電素子である。これによれば、上記実施形態について説明したように、所謂薄膜ピエゾ型の電気機械変換素子は電界強度及び歪み量も大きいため、素子自体が発熱し易く、ヘッド内に温度分布ができやすい。このため、排液手段によって加圧液室内の液体をノズル孔から排出することで温度分布を低減するのに有効である。
(態様8)
(態様7)において、温度検出手段は、圧電層を挟んだ電極層あるいは電極層の一部をパターニングして形成している。上記実施形態について説明したように、所謂薄膜ピエゾ型の電気機械変換素子における上部電極層あるいは下部電極層は、白金などの貴金属層を形成する。この貴金属層をパターニングすることで、白金抵抗体の温度による抵抗値変化に代表される測温抵抗体を形成することが可能となる。これにより、プロセスを増やさずに温度検出手段が形成できる。
(態様9)
(態様1)において、判断手段及び制御手段の少なくとも1つは、電気機械変換素子が形成された基板上にフリップチップ実装している。これによれば、上記実施形態について説明したように、ドライバICの発熱がヘッド内の温度分布の原因になるため、加圧液室内の液体をノズル孔から排出することで温度分布を低減するのに有効である。
(態様10)
(態様1)〜(態様9)のいずれかの液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッドで記録液剤を媒体に吐出して画像形成を行う。これによれば、上記実施形態について説明したように、吐出特性に優れ、安定した画像形成を行うことができる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect 1)
A plurality of temperature detecting means for detecting the liquid temperature in each pressurized liquid chamber, a drain means for discharging the liquid in the pressurized liquid chamber from the nozzle hole, and a pressurized liquid based on the detected temperature difference between each temperature detecting means A determination unit that determines whether or not to discharge the liquid in the chamber from the nozzle hole, and a control unit that controls the drainage unit based on the determination result of the determination unit. According to this, as described in Example 1 of the above embodiment, when the detected temperature difference of each temperature detecting means such as the resistance temperature detectors 311a to 311e becomes equal to or larger than the desired temperature difference, the droplet discharge The liquid in the pressurized liquid chamber is discharged from the nozzle hole without moving. Specifically, the liquid in the common liquid chamber is fed to the pressurized liquid chamber, or the liquid in the pressurized liquid chamber is sucked from the nozzle hole. That is, the heated liquid in the pressurized liquid chamber is replaced with an unheated liquid. As a result, the heat of the liquid in the pressurized liquid chamber can be quickly released. Thereby, the temperature of the ink in the pressurized liquid chamber can be lowered in a short time. Therefore, the temperature distribution in the entire head can be reduced in a short time without increasing the size of the head and increasing the cost, and image deterioration can be prevented.
(Aspect 2)
In (Aspect 1), when the detected temperature difference between the temperature detection temperatures is larger than the predetermined first temperature difference ΔT1 and smaller than the predetermined second temperature difference ΔT2 (> ΔT1), the droplet discharge is stopped. If the detected temperature difference is larger than the predetermined second temperature difference ΔT2 by applying a voltage of a driving waveform that does not discharge droplets to the pressurized liquid chamber having a low temperature to stir the liquid in the pressurized liquid chamber, Perform a cooling sequence. According to this, as explained in Example 2 of the above embodiment, the temperature in the head is made uniform by heating by fine driving according to the degree of the temperature difference in the head, and the temperature in the head by liquid feeding. By separating the case where the difference is equalized, it can be recovered quickly.
(Aspect 3)
In (Aspect 1) or (Aspect 2), the temperature detecting means is located at a position corresponding to upstream and downstream in the liquid flow line of the common liquid chamber in each pressurized liquid chamber to which a voltage having a common driving waveform is applied. Is provided. According to this, as described in Example 2 of the above embodiment, the ink heated by the driving operation flows into the common liquid chamber and the temperature distribution is likely to occur. For this reason, in order to detect a temperature difference in the head, it is preferable to provide temperature detection means such as resistance temperature detectors 311a to 311e along the flow line of the common liquid chamber.
(Aspect 4)
In (Aspect 1) or (Aspect 2), the drainage means includes a cap member that covers the head portion, and a suction pump 403 that sucks the liquid in the pressurized liquid chamber through the cap member 402 and the nozzle hole. According to this, as described in the above embodiment, an additional configuration is not required by diverting the recovery device including the cap member 402 and the suction pump 403 provided in the normal device. Up can be suppressed.
(Aspect 5)
In (Aspect 1) or (Aspect 2), the supply port for supplying the liquid to the common liquid chamber is the upstream side, and a dummy liquid chamber smaller than the fluid resistance of the pressurized liquid chamber is provided at the downstream end of the common liquid chamber. When the cooling sequence is formed, the liquid in the common liquid chamber is discharged from the nozzle hole of the dummy liquid chamber. According to this, as described in the above embodiment, it is easy to discharge the liquid downstream of the common liquid chamber, which is likely to rise in temperature, from the nozzle hole of the dummy liquid chamber, and the temperature of the common liquid chamber can be efficiently and quickly adjusted. It can be made uniform.
(Aspect 6)
In (Aspect 1) or (Aspect 2), the temperature detection means is provided at least on the power supply wiring side. According to this, as described in the above embodiment, the power supply wiring is also a heat generation source, and therefore, it is provided on the downstream side where the wiring is concentrated rather than the upstream side where there are few wirings. The temperature difference in the head can be detected with high accuracy.
(Aspect 7)
In (Aspect 1), the electromechanical conversion element is a piezoelectric element having a laminated structure including a piezoelectric layer fired with an electrode layer sandwiched on a diaphragm. According to this, as described in the above embodiment, since the so-called thin-film piezo-type electromechanical conversion element has a large electric field strength and strain, the element itself easily generates heat and a temperature distribution is easily generated in the head. For this reason, it is effective to reduce the temperature distribution by discharging the liquid in the pressurized liquid chamber from the nozzle hole by the drainage means.
(Aspect 8)
In (Aspect 7), the temperature detecting means is formed by patterning an electrode layer sandwiching the piezoelectric layer or a part of the electrode layer. As described in the above embodiment, the upper electrode layer or the lower electrode layer in the so-called thin film piezoelectric electromechanical conversion element forms a noble metal layer such as platinum. By patterning this noble metal layer, it becomes possible to form a resistance temperature detector represented by a change in resistance value due to the temperature of the platinum resistor. Thereby, the temperature detection means can be formed without increasing the number of processes.
(Aspect 9)
In (Aspect 1), at least one of the determination unit and the control unit is flip-chip mounted on the substrate on which the electromechanical conversion element is formed. According to this, as described in the above embodiment, since the heat generation of the driver IC causes the temperature distribution in the head, the temperature distribution is reduced by discharging the liquid in the pressurized liquid chamber from the nozzle hole. It is effective for.
(Aspect 10)
An image is formed by discharging a recording liquid onto a medium by a droplet discharge head provided in any of the droplet discharge apparatuses according to (Aspect 1) to (Aspect 9). According to this, as described in the above embodiment, the discharge characteristics are excellent and stable image formation can be performed.

300 液滴吐出ヘッド
301 共通液室基板
302 供給口
303 共通液室
304 接続部
305 圧電素子
306 上部電極
307 個別配線
308 外部接続パッド部
309 ドライバIC
310 液室基板
311a 測温抵抗体
311b 測温抵抗体
311c 測温抵抗体
311d 測温抵抗体
311e 測温抵抗体
321 共通液室
322 ダミー液室
323 供給口
324 加圧液室
325 振動板フィルタ
400 液滴吐出ヘッド
401 インクタンク
402 キャップ部材
403 吸引ポンプ
404 回復装置
405 排液タンク
406 印刷制御手段
407 クリーングモード選択手段
408 クリーニング制御手段
409 CL指令検知手段
410 ポンプ制御手段
411 ヘッド制御手段
300 Liquid droplet ejection head 301 Common liquid chamber substrate 302 Supply port 303 Common liquid chamber 304 Connection unit 305 Piezoelectric element 306 Upper electrode 307 Individual wiring 308 External connection pad unit 309 Driver IC
310 Liquid chamber substrate 311a Resistance temperature detector 311b Resistance temperature detector 311c Resistance temperature detector 311d Resistance temperature detector 311e Resistance temperature detector 321 Common liquid chamber 322 Dummy liquid chamber 323 Supply port 324 Pressure liquid chamber 325 Vibration plate filter 400 Droplet discharge head 401 Ink tank 402 Cap member 403 Suction pump 404 Recovery device 405 Drain tank 406 Print control means 407 Cleaning mode selection means 408 Cleaning control means 409 CL command detection means 410 Pump control means 411 Head control means

特開2009−183866号公報JP 2009-183866 A

Claims (10)

液滴を吐出する複数のノズル孔と、各ノズル孔に連通する加圧液室と、各加圧液室へ液体を供給する共通液室と、加圧液室を構成する一部に電気機械変換素子を備えた振動板が形成され、前記電気機械変換素子に駆動電圧を印加して前記電気機械変換素子を変形させて前記振動板を介して加圧液室内を圧力変化させる加圧手段とを有する液滴吐出ヘッドを搭載する液滴吐出装置において、
前記各加圧液室内の液体温度を検出する複数の温度検出手段と、
前記加圧液室内の液体を前記ノズル孔から排出する排液手段と、
前記各温度検出手段の検出温度差に基づいて、前記加圧液室内の液体を前記ノズル孔から排出するか否を判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に基づいて、前記排液手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
A plurality of nozzle holes for discharging droplets, a pressurized liquid chamber communicating with each nozzle hole, a common liquid chamber for supplying liquid to each pressurized liquid chamber, and an electric machine in a part of the pressurized liquid chamber A pressure plate configured to form a diaphragm including a conversion element, and to apply a driving voltage to the electromechanical conversion element to deform the electromechanical conversion element to change the pressure in the pressurized liquid chamber through the vibration plate; In a droplet discharge apparatus equipped with a droplet discharge head having
A plurality of temperature detecting means for detecting a liquid temperature in each pressurized liquid chamber;
Drainage means for discharging the liquid in the pressurized liquid chamber from the nozzle hole;
Determining means for determining whether or not to discharge the liquid in the pressurized liquid chamber from the nozzle hole based on the detected temperature difference between the temperature detecting means;
Control means for controlling the drainage means based on the judgment result of the judgment means;
A droplet discharge apparatus comprising:
請求項1記載の液滴吐出装置において、
前記検出温度差が、所定の第1温度差ΔT1よりも大きく、所定の第2温度差ΔT2(>ΔT1)よりも小さい場合には、温度の低い前記加圧液室に液滴の吐出しない駆動波形の電圧を印加して前記加圧液室内の液体を攪拌させ、前記検出温度差が所定の第2温度差ΔT2よりも大きい場合には、前記排液手段によって前記加圧液室内の液体を前記ノズル孔から排出することを特徴とする液滴吐出装置。
The droplet discharge device according to claim 1,
When the detected temperature difference is larger than the predetermined first temperature difference ΔT1 and smaller than the predetermined second temperature difference ΔT2 (> ΔT1), the driving is performed so as not to discharge droplets into the pressurized liquid chamber having a low temperature. When the voltage in the waveform is applied to stir the liquid in the pressurized liquid chamber and the detected temperature difference is larger than a predetermined second temperature difference ΔT2, the liquid in the pressurized liquid chamber is caused to flow by the draining means. A droplet discharge device that discharges from the nozzle hole.
請求項1又は2に記載の液滴吐出装置において、
前記温度検出手段は、共通の駆動波形の電圧が印加される前記各加圧液室において、前記共通液室の液体の流線において上流と下流に相当する位置に設けられていることを特徴とする液滴吐出装置。
The liquid droplet ejection apparatus according to claim 1 or 2,
The temperature detecting means is provided in positions corresponding to upstream and downstream in a flow line of liquid in the common liquid chamber in each of the pressurized liquid chambers to which a voltage having a common driving waveform is applied. Droplet discharge device.
請求項1又は2に記載の液滴吐出装置において、
前記排液手段は、ヘッド部を覆うキャップ部材と、該キャップ部材及び前記ノズル孔を介して前記加圧液室内の液体を吸引する吸引ポンプとを備えることを特徴とする液滴吐出装置。
The liquid droplet ejection apparatus according to claim 1 or 2,
The liquid discharge device includes a cap member that covers a head portion, and a suction pump that sucks the liquid in the pressurized liquid chamber through the cap member and the nozzle hole.
請求項1又は2に記載の液滴吐出装置において、
前記共通液室に液体を供給する供給口を上流側とし前記共通液室の下流側の端部には、流体抵抗値が前記加圧液室より小さいダミー液室が形成され、前記排液手段によって前記共通液室内の液体を前記ダミー液室のノズル孔から排出することを特徴とする液滴吐出装置。
The liquid droplet ejection apparatus according to claim 1 or 2,
A dummy liquid chamber having a fluid resistance value smaller than that of the pressurized liquid chamber is formed at the downstream end of the common liquid chamber, the supply port supplying the liquid to the common liquid chamber being upstream, and the draining means The liquid discharge apparatus according to claim 1, wherein the liquid in the common liquid chamber is discharged from a nozzle hole in the dummy liquid chamber.
請求項1又は2に記載の液滴吐出装置において、
前記温度検出手段は、少なくとも電力供給配線側に設けることを特徴とする液滴吐出装置。
The liquid droplet ejection apparatus according to claim 1 or 2,
The temperature detecting means is provided at least on the power supply wiring side.
請求項1記載の液滴吐出装置において、
前記電気機械変換素子は、前記振動板上に電極層を挟んで焼成した圧電層を含んで積層構造の圧電素子であることを特徴とする液滴吐出装置。
The droplet discharge device according to claim 1,
The electro-mechanical conversion element is a piezoelectric element having a laminated structure including a piezoelectric layer fired with an electrode layer sandwiched on the diaphragm.
請求項7記載の液滴吐出装置において、
前記温度検出手段は、圧電層を挟んだ電極層あるいは電極層の一部をパターニングして形成していることを特徴とする液滴吐出装置。
In the droplet discharge device according to claim 7,
The droplet detecting apparatus, wherein the temperature detecting means is formed by patterning an electrode layer or a part of the electrode layer sandwiching a piezoelectric layer.
請求項1記載の液滴吐出装置において、
前記判断手段及び前記制御手段の少なくとも1つは、前記電気機械変換素子が形成された基板上にフリップチップ実装していることを特徴とする液滴吐出装置。
The droplet discharge device according to claim 1,
At least one of the determination unit and the control unit is flip-chip mounted on a substrate on which the electromechanical conversion element is formed.
請求項1〜9のいずれかに記載の液滴吐出装置が備える液滴吐出ヘッドで記録液剤を媒体に吐出して画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus, wherein a recording liquid agent is ejected onto a medium by a liquid droplet ejection head provided in the liquid droplet ejection apparatus according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016159618A (en) * 2015-03-05 2016-09-05 キヤノン株式会社 Inkjet recording device, inkjet recording method and recording head
JP7622463B2 (en) 2021-02-16 2025-01-28 セイコーエプソン株式会社 LIQUID EJECTION HEAD AND LIQUID EJECTION APPARATUS

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