JP2014180863A - Liquid jet apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting apparatus including a liquid ejecting head that ejects liquid from a nozzle opening, and more particularly to an ink jet recording apparatus that ejects ink as liquid.
液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。このインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズル開口に連通する圧力発生室を有する流路形成基板と、流路形成基板の他方面側に振動板を介して設けられた圧電アクチュエーターと、を具備し、圧電アクチュエーターの駆動によって振動板を変形させて、圧力発生室内に圧力変化を生じさせることにより、ノズル開口からインク滴を吐出させるものが提案されている。 A typical example of a liquid ejecting head that ejects droplets is an ink jet recording head that ejects ink droplets. The ink jet recording head includes, for example, a flow path forming substrate having a pressure generation chamber communicating with a nozzle opening, and a piezoelectric actuator provided on the other surface side of the flow path forming substrate via a vibration plate. In addition, there has been proposed an apparatus in which an ink droplet is ejected from a nozzle opening by deforming a diaphragm by driving a piezoelectric actuator and causing a pressure change in a pressure generating chamber.
このようなインクジェット式記録ヘッドでは、圧力発生室等の流路内にインク滴(液滴)として吐出されるインク(液体)が充填されていない状態から、インク滴(液滴)として吐出されるインク(液体)を最初に充填する、いわゆる初期充填を行う際に、ノズル開口の数が多いことから、各ノズル開口に均等に圧力が配分されず、充填不良が生じ、吐出不良や連続吐出性が損なわれるという問題がある。 In such an ink jet recording head, ink is discharged as ink droplets (droplets) from a state where ink (liquid) discharged as ink droplets (droplets) is not filled in a flow path such as a pressure generation chamber. When performing so-called initial filling with ink (liquid) for the first time, the number of nozzle openings is large, so pressure is not evenly distributed to each nozzle opening, resulting in poor filling, poor ejection, and continuous ejection. There is a problem that is damaged.
このため、インクの充填不良を抑制するために、例えば、大量のインクをノズル開口から排出(吸引)させる方法があるものの、大量のインクを廃棄しなくてはならないという問題がある。 For this reason, in order to suppress ink filling failure, for example, there is a method of discharging (suctioning) a large amount of ink from the nozzle opening, but there is a problem that a large amount of ink must be discarded.
また、例えば、出荷時に親水性の高い保存液を充填させることで、インクの充填性を向上するものが提案されている(例えば特許文献1参照)。 In addition, for example, there has been proposed an ink filling property that is improved by filling a highly hydrophilic storage solution at the time of shipment (see, for example, Patent Document 1).
さらに、インクに含まれる気泡や異物を排出するために、インクに高周波振動を印加して、気泡を破裂させて、気泡や異物を排出させ易くした充填方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Furthermore, in order to discharge bubbles and foreign matters contained in the ink, a filling method has been proposed in which high-frequency vibration is applied to the ink so that the bubbles are ruptured so that the bubbles and foreign matters are easily discharged (for example, Patent Documents). 2).
しかしながら、上記の何れの方法を用いたとしても、インクや流路構造等によって、初期充填した後の充填不良が生じる虞があり、更なる充填不良の抑制が望まれている。
なお、このような問題はインクを吐出するインクジェット式記録装置だけではなく、インク以外の液体を吐出する液体噴射装置においても同様に存在する。
本発明はこのような事情に鑑み、初期充填時の充填不良を抑制して、液体の吐出不良の抑制及び連続吐出特性を向上した液体噴射装置を提供することを目的とする。
However, even if any of the above methods is used, there is a risk that a filling failure after the initial filling may occur depending on the ink, the flow path structure, and the like, and further suppression of the filling failure is desired.
Such a problem exists not only in an ink jet recording apparatus that ejects ink but also in a liquid ejecting apparatus that ejects liquid other than ink.
In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a liquid ejecting apparatus that suppresses a filling failure at the time of initial filling, improves a liquid discharge failure, and improves continuous discharge characteristics.
上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する流路と、該流路に圧力変化を生じさせる圧電アクチュエーターと、前記圧電アクチュエーターを駆動する駆動信号を発生させる制御手段と、を有する液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置であって、前記制御手段は、前記液体噴射ヘッドに液滴として吐出させる液体が充填されていない状態から、当該液体噴射ヘッドに液滴として吐出させる液体を充填する前に、前記圧電アクチュエーターを駆動する充填前駆動を行わせることを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、液滴として吐出される液体が充填されていない状態から、液滴として吐出される液体を充填する前に圧電アクチュエーターを駆動することで発熱させて、流路を加熱することにより、流路の濡れ性を向上して、液体の充填不良を抑制することができる。
An aspect of the present invention that solves the above problems includes a flow path that communicates with a nozzle opening that ejects liquid, a piezoelectric actuator that causes a pressure change in the flow path, and a control means that generates a drive signal that drives the piezoelectric actuator. A liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head, wherein the control unit ejects the liquid ejecting head as droplets from a state in which the liquid ejecting the liquid ejecting head as liquid droplets is not filled. In the liquid ejecting apparatus, the pre-filling drive for driving the piezoelectric actuator is performed before the liquid to be filled is filled.
In such an embodiment, from the state where the liquid ejected as droplets is not filled, the piezoelectric actuator is driven to generate heat before filling the liquid ejected as droplets, thereby heating the flow path. It is possible to improve the wettability of the flow path and suppress liquid filling defects.
ここで、前記制御手段が、前記圧電アクチュエーターの駆動回数を制御することが好ましい。これによれば、駆動回数によって発熱量を制御して、液体噴射ヘッドの温度を容易に調整することができる。 Here, it is preferable that the control means controls the number of times the piezoelectric actuator is driven. According to this, it is possible to easily adjust the temperature of the liquid ejecting head by controlling the heat generation amount by the number of times of driving.
また、前記制御手段が、複数の前記ノズル開口に対して、選択された前記ノズル開口に対応する前記圧電アクチュエーターを駆動することが好ましい。これによれば、圧電アクチュエーターを駆動する数を制御することで発熱量を制御して、液体噴射ヘッドの温度を容易に調整することができる。 Moreover, it is preferable that the control means drives the piezoelectric actuator corresponding to the selected nozzle opening with respect to the plurality of nozzle openings. According to this, it is possible to easily adjust the temperature of the liquid ejecting head by controlling the amount of heat generated by controlling the number of driving the piezoelectric actuator.
また、前記制御手段は、前記圧電アクチュエーターの駆動を制御し、液滴吐出時に前記圧電アクチュエーターに印加する電圧よりも前記充填前駆動時に前記圧電アクチュエーターに印加する電圧を下げることが好ましい。これによれば、圧電アクチュエーターの破壊を抑制して、寿命を延ばすことができる。 Preferably, the control means controls the driving of the piezoelectric actuator, and lowers the voltage applied to the piezoelectric actuator during the pre-filling driving than the voltage applied to the piezoelectric actuator during droplet ejection. According to this, it is possible to extend the life by suppressing the destruction of the piezoelectric actuator.
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る記録装置の概略斜視図である。
インクジェット式記録ヘッド1(以下、記録ヘッド1とも言う)は、インク供給手段を構成するインクカートリッジ2が着脱可能に設けられ、この記録ヘッド1を搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付けられたキャリッジ軸5に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッド1は、例えば、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic perspective view of a recording apparatus according to
An ink jet recording head 1 (hereinafter also referred to as recording head 1) is provided with an
そして、駆動モーター6の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト7を介してキャリッジ3に伝達されることで、記録ヘッド1を搭載したキャリッジ3はキャリッジ軸5に沿って移動される。一方、装置本体4にはキャリッジ軸5に沿ってプラテン8が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートSがプラテン8に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
Then, the driving force of the driving motor 6 is transmitted to the
また、インクジェット式記録装置Iのキャリッジ3の移動方向の一端部側の非印刷領域には、詳しくは後述する記録ヘッド1のノズル開口56(図2参照)から流路内のインクや気泡等を吸引する吸引手段110が設けられている。
In addition, in a non-printing region on one end side in the moving direction of the
吸引手段110は、特に図示しないが、記録ヘッド1の液体噴射面を覆うキャップ部材と、キャップ部材にチューブ等を介して接続された真空ポンプ等の吸引装置とを具備する。
The
このような構成の吸引手段110は、キャップ部材を記録ヘッド1の液体噴射面に当接させて、吸引装置に吸引動作を行わせることでキャップ部材の内部を負圧として、ノズル開口56から流路内のインクや気体などを吸引する。この吸引手段110の吸引によって、記録ヘッド1内の流路にインクを充填する初期充填や、流路内のインクを気泡と共に吸引してクリーニングを行う。また、印刷休止中には、キャップ部材によってノズル開口56を封止することによりノズル開口56の乾燥を抑制するようにしてもよい。
また、インクジェット式記録装置Iには、詳しくは後述するが、当該インクジェット式記録装置Iの動作を制御する制御手段である制御装置100が設けられている。
The suction means 110 having such a configuration causes the cap member to abut the liquid ejection surface of the
The ink jet recording apparatus I is provided with a
ここで、このようなインクジェット式記録装置Iに搭載されたインクジェット式記録ヘッド1について説明する。図2は、本発明の実施形態1に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドを示す断面図である。
Here, the ink
図2に示すように、流路形成基板50はシリコン単結晶基板からなり、その一方面側の表層部分には、複数の隔壁51によって画成された圧力発生室52がその幅方向(短手方向)に並設されている。また、各圧力発生室52の長手方向一端部側には、各圧力発生室52に液体の一例であるインクを供給するためのマニホールド53が液体供給路の一例であるインク供給路54を介して連通されている。また、流路形成基板50の圧力発生室52の開口面側は振動板55で封止され、他方面側にはノズル開口56が穿設されたノズル形成部材の一例であるノズルプレート57が接着剤や熱溶着フィルムを介して接着されている。
As shown in FIG. 2, the flow
流路形成基板50上に形成された振動板55は、例えば、樹脂フィルム等の弾性部材からなる弾性膜55aと、この弾性膜55aを支持する、例えば、金属材料等からなる支持板55bとの複合板で形成されており、弾性膜55a側が流路形成基板50に接合されている。例えば、本実施形態では、弾性膜55aは、厚さが数μm程度のPPS(ポリフェニレンサルファイド)フィルムからなり、支持板55bは、厚さが数十μm程度のステンレス鋼板(SUS)からなる。また、振動板55の各圧力発生室52に対向する領域内には、圧電アクチュエーター11の先端部が当接する島部59が設けられている。すなわち、振動板55の各圧力発生室52の周縁部に対向する領域に他の領域よりも厚さの薄い薄肉部60が形成され、この薄肉部60の内側にそれぞれ島部59が設けられている。本実施形態では、振動板55に、島部59を設けることで、振動板55に他の領域(薄肉部60)よりも厚さの厚い厚肉部が設けられている。
The
また、振動板55のマニホールド53に対向する領域には、薄肉部60と同様に、支持板55bがエッチングにより除去されて実質的に弾性膜55aのみで構成されるコンプライアンス部61が設けられている。なお、このコンプライアンス部61は、マニホールド53内に圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部61の弾性膜55aが変形することによって圧力変化を吸収し、マニホールド53内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。
Further, in the region facing the
振動板55上には、図示しない複数の液体貯留体の一例であるインクカートリッジに接続される液体供給路の一例であるインク供給路を有するヘッドケース58が固定されており、且つこのヘッドケース58には、圧電アクチュエーターユニット10が高精度に位置決めされて固定されている。すなわち、ヘッドケース58は、貫通した収容部58aが設けられており、この収容部58aの一方の内面に圧電アクチュエーターユニット10が、各圧電アクチュエーター11の先端が振動板55上の各圧力発生室52に対応する領域に設けられた各島部59(厚肉部)に接着剤63を介して接着されて固定されている。
A
ここで、圧電アクチュエーターユニット10は、複数の圧電アクチュエーター11がその幅方向に並設された列を有する圧電アクチュエーター形成部材13と、圧電アクチュエーター形成部材13の先端部(一端部)側が自由端となるようにその基端部(他端部)側が固定端として接合される固定板14とを有する。
Here, the
圧電アクチュエーター形成部材13は、圧電材料層15と、圧電アクチュエーター11の2つの極を構成する内部電極、すなわち、隣接する圧電アクチュエーター11と電気的に独立する個別電極16と、隣接する圧電アクチュエーター11と電気的に共通する共通電極17とを交互に挟んで積層することにより形成されている。
The piezoelectric
この圧電アクチュエーター形成部材13には、例えば、ワイヤーソー等によって複数のスリット18が形成され、その先端部側が櫛歯状に切り分けられて圧電アクチュエーター11の列が形成されている。
The piezoelectric
また、圧電アクチュエーター11の固定板14に接合される領域は、振動に寄与しない不活性領域となっており、圧電アクチュエーター11を構成する個別電極16及び共通電極17間に電圧を印加すると、固定板14に接合されていない先端部側の領域のみが振動する。
The region joined to the fixed
このような圧電アクチュエーターユニット10は、固定板14が、圧電アクチュエーター形成部材13が固定された面とは反対側の面がヘッドケース58の収容部58aに固定される。また、各圧電アクチュエーター11の先端面が、振動板55の島部(厚肉部)59に接着剤63を介して接着される。
In such a
さらに、ヘッドケース58上には、回路基板30の各配線31がそれぞれ接続される複数の導電パッド32が設けられた配線基板33が固定されており、ヘッドケース58の収容部58aは、この配線基板33によって実質的に塞がれている。配線基板33には、ヘッドケース58の収容部58aに対向する領域にスリット状の開口部34が形成されており、回路基板30はこの配線基板33の開口部34から収容部58aの外側に折り曲げられて引き出されている。
Further, a
また、回路基板30には、記録ヘッド1の温度を検出する温度センサー等の温度検出部35が設けられている。なお、温度検出部35は、回路基板30等に設けるようにしてもよく、また、ヘッドケース58の配線基板33が設けられている面とは異なる面の表面などに設けられていてもよい。
The
ここで、圧電アクチュエーターユニット10を構成する回路基板30は、例えば、本実施形態では、圧電アクチュエーター11を駆動するための駆動IC(図示なし)が搭載されたチップオンフィルム(COF)からなる。そして、回路基板30の各配線31は、その基端部側では、例えば、半田、異方性導電材等によって圧電アクチュエーター11を構成する個別電極16及び共通電極17に接続されている。一方、先端部側では、各配線31は配線基板33の各導電パッド32に接合されている。具体的には、配線基板33の開口部34から収容部58aの外側に引き出された回路基板30の先端部が配線基板33の表面に沿って折り曲げられた状態で、各配線31は配線基板33の各導電パッド32に接合されている。
Here, the
なお、このようなインクジェット式記録ヘッド1では、インク滴を吐出する際に、圧電アクチュエーター11及び振動板55の変形によって各圧力発生室52の容積を変化させて所定のノズル開口56からインク滴を吐出させるようになっている。具体的には、図1に示すインクカートリッジ2からマニホールド53にインクが供給されると、インク供給路54を介して各圧力発生室52にインクが分配される。実際には、圧電アクチュエーター11に電圧を印加することにより圧電アクチュエーター11を収縮させる。これにより、振動板55が圧電アクチュエーター11と共に変形されて圧力発生室52の容積が広げられ、圧力発生室52内にインクが引き込まれる。そして、ノズル開口56に至るまで内部にインクを満たした後、配線基板33を介して供給される記録信号に従い、圧電アクチュエーター11の個別電極16及び共通電極17に印加していた電圧を解除する。これにより、圧電アクチュエーター11が伸張されて元の状態に戻ると共に振動板55も変位して元の状態に戻る。結果として圧力発生室52の容積が収縮して圧力発生室52内の圧力が高まりノズル開口56からインク滴が吐出される。
In such an ink
ここで、このようなインクジェット式記録ヘッド1を具備するインクジェット式記録装置Iを制御する制御装置100について説明する。なお、図3は、本発明の実施形態1に係る記録装置の制御系を示すブロック図である。
Here, the
図3に示すように、インクジェット式記録装置Iでは、実際の印刷を行う機構部となる記録ヘッド1と、記録ヘッド1のノズル開口56からインクを吸引する吸引手段110と、記録ヘッド1及び吸引手段110の動作を制御する制御装置100と、を具備する。
制御装置100は、印刷制御手段101、記録ヘッド駆動回路102、印刷位置制御手段103及び吸引制御手段104を具備する。
As shown in FIG. 3, in the ink jet recording apparatus I, the
The
印刷制御手段101は、記録ヘッド1の印刷動作を制御し、例えば、印刷信号の入力に伴って記録ヘッド駆動回路102を介して圧電アクチュエーター11に駆動パルスを印加して、記録ヘッド1からインクを吐出させる。
The
また、印刷制御手段101は、温度検出部35が検出した記録ヘッドの温度に基づいて、詳しくは後述する初期充填する前に圧電アクチュエーター11の駆動を制御する(充填前駆動)。もちろん、印刷制御手段101は、温度検出部35が検出した記録ヘッドの温度に基づいて、記録ヘッド1の温度に最適なインク滴の吐出特性となるように駆動信号を補正して、圧電アクチュエーター11を駆動するようにしてもよい。
Further, the
印刷位置制御手段103は、記録ヘッド1の印刷時、キャッピング時、クリーニング動作時等の主走査方向及び副走査方向の位置決めを行う。詳しくは、印刷位置制御手段103は、駆動モーター6を駆動してキャリッジ3を主走査方向に移動することで記録ヘッド1の主走査方向の位置決めを行い、図示しない紙送りモーターを駆動してプラテン8を回転し記録シートSを副走査方向に移動することで記録シートSに対する記録ヘッド1の副走査方向の位置決めを行っている。つまり、主走査方向とはキャリッジ3の移動方向のことであり、副走査方向とは主走査方向に交差する方向、本実施形態では、記録シートSの搬送方向のことである。そして、印刷位置制御手段103は、印刷時には記録ヘッド1が搭載されたキャリッジ3を主走査方向に移動させながら、記録シートSを副走査方向に移動させる。また、印刷停止時やクリーニング動作時などのキャッピング時には、記録ヘッド1が搭載されたキャリッジ3を非印刷領域に設けられた吸引手段110側に移動させる。
The print position control means 103 performs positioning in the main scanning direction and sub-scanning direction such as during printing, capping, and cleaning operation of the
吸引制御手段104は、吸引手段110の吸引動作を制御する。すなわち、吸引制御手段104は、所定のタイミングで吸引手段110の吸引装置を動作させて、吸引手段110による記録ヘッド1の流路内の気体や液体(インク)の吸引動作を行わせる。詳しくは、吸引制御手段104は、印刷位置制御手段103を介して記録ヘッド1を吸引手段110に対向する位置に移動し、記録ヘッド1を吸引手段のキャップ部材でキャッピングさせて吸引装置を駆動することで吸引動作を行わせる。
このような吸引制御手段104は、クリーニング動作や、詳しくは後述するインクの初期充填時などの所定のタイミングで吸引動作を行わせる。
The
Such a
ここで、本実施形態の印刷制御手段が圧電アクチュエーター11に印加する駆動信号について図4を参照して説明する。なお、図4は、本実施形態の駆動信号を示す駆動波形である。
Here, a drive signal applied to the
圧電アクチュエーター11に入力される駆動波形は、共通電極を基準電位(本実施形態では0V)として、個別電極に印加されるものである。
通常の印刷時に圧電アクチュエーター11を駆動する駆動信号の駆動波形120は、図4(a)に示すように、中間電位Vmを維持した状態から第1電位V1まで上昇させる第1膨張要素P01と、第1電位V1を一定時間維持する第1ホールド要素P02と、第1電位V1から中間電位Vmまで降下させる第1収縮要素P03と、を具備する。そして、このような駆動波形120が圧電アクチュエーター11に供給されると、第1膨張要素P01によって、圧電アクチュエーター11が圧力発生室52の容積を膨張させる方向に変形して、ノズル開口56内のメニスカスが圧力発生室52側に引き込まれると共に、圧力発生室52にはマニホールド53側からインクが供給される。そして、圧力発生室52の膨張状態は、第1ホールド要素P02で維持される。次に、第1収縮要素P03が供給されて圧電アクチュエーター11が伸長する。これにより、圧力発生室52は膨張容積から中間電位Vmに対応する容積まで急激に収縮され、圧力発生室52内のインクが加圧されてノズル開口56からインク滴が吐出される。なお、このような第1膨張要素P01、第1ホールド要素P02及び第1収縮要素P03からなる駆動波形120が、一定周期Tで繰り返し発生され、所定のタイミングで圧電アクチュエーター11に選択的に印加される。
The drive waveform input to the
Drive waveform of a drive signal for driving the
これに対して、本実施形態の印刷制御手段は、記録ヘッドから吐出されるインクが最初に充填される前に圧電アクチュエーター11を駆動して(充填前駆動)、記録ヘッド1を加熱する。
On the other hand, the print control unit of the present embodiment drives the piezoelectric actuator 11 (first driving before filling) to heat the
ここで、初期充填とは、記録ヘッド1内に吐出に用いるインクが充填されていない状態から、初めて吐出に用いられるインクが充填されることを言う。つまり、記録ヘッド1の流路内が空の状態(気体が充填されている状態)や、搬送用の保護液等の吐出に用いない液体が充填された状態から、インク滴として吐出されるインクが充填されることを言う。
Here, the initial filling means that the ink used for ejection is filled for the first time from the state where the
本実施形態では、初期充填前に記録ヘッド1を加熱する際に、圧電アクチュエーター11に、インク滴を吐出させる際に印加する電圧よりも低い電圧を印加するようにしている。
In the present embodiment, when the
つまり、初期充填前に印加する駆動信号の駆動波形は、図4(b)に示すように、中間電位Vmを維持した状態から第1電位V1よりも低い第2電位V2まで上昇させる第2膨張要素P11と、第2電位V2を一定時間維持する第2ホールド要素P12と、第2電位V2から中間電位Vmまで降下させる第2収縮要素P13と、を具備する。そして、このような駆動波形121が圧電アクチュエーター11に供給されると、圧電アクチュエーター11は、駆動によって発熱する。このとき、第2電位V2は、インクの吐出に用いる駆動波形120の第1電位V1よりも低い電圧であるため、圧電アクチュエーター11が破壊され難く、圧電アクチュエーター11の寿命が短くなるのを抑制することができる。すなわち、圧力発生室52等の流路内にインクが充填されていない状態で、圧電アクチュエーター11を駆動すると、インクの抵抗がないため、圧電アクチュエーター11がインクの吐出時よりも大きく変位する。このため、流路内にインクが充填されていない状態で、インクを吐出するときの電圧(第1電位V1)と同じ電圧を圧電アクチュエーター11に印加すると変異し過ぎて破壊する虞があると共に、分極の一部が固定して変位低下が生じるなどの不具合が発生する虞があるからである。
That is, the driving waveform of the driving signal to be applied before the initial filling, as shown in FIG. 4 (b), is raised from the state of maintaining the intermediate potential V m second to a potential V 2 lower than the electric potential V 1 includes a second expansion element P11, a second hold element P12 maintaining the second electric potential V 2 fixed time, and the second contraction element P13 of lowering from the second potential V 2 to the intermediate potential V m, a. When such a
ここで、濡れ性(接触角)は、温度に依存するものであり、流路が形成された部材の温度が高くなれば、濡れ性が向上する(接触角が小さくなる)。このため、記録ヘッド1を圧電アクチュエーター11の駆動によって加熱することで、ヘッドケース58及び流路形成基板50等に形成された流路の濡れ性を向上して、インクの充填不良を抑制することができる。
Here, the wettability (contact angle) depends on the temperature, and the wettability improves (the contact angle decreases) if the temperature of the member in which the flow path is formed increases. For this reason, heating the
ここで、このようなインクジェット式記録装置Iの動作、特に初期充填動作について説明する。なお、図5は、本実施形態のインクジェット式記録装置の初期充填動作を示すフローチャートである。 Here, the operation of the ink jet recording apparatus I, particularly the initial filling operation will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the initial filling operation of the ink jet recording apparatus of the present embodiment.
図5に示すように、ステップS1でインクカートリッジ2が取り付けられた際に、印刷制御手段101は、初期充填か否かを判断する。この判断は、例えば、インクカートリッジ2が取り付けられる部分に、当該インクカートリッジ2が取り付けられることで投入されるスイッチやインクカートリッジ2の着脱を識別するセンサーなどを設けて判別するようにしてもよく、インクジェット式記録装置Iを使用するユーザーがスイッチ等を投入することで判別するようにしてもよい。
As shown in FIG. 5, when the
このステップS1で、初期充填ではないと判断した場合には(ステップS1:No)、ステップS4で印刷位置制御手段103が、キャリッジ3を吸引手段110に相対向する非印刷領域に移動し、吸引制御手段104が吸引手段110を制御して、吸引手段110にノズル開口56側から吸引動作を行わせることで、インクカートリッジ2のインクをインクジェット式記録ヘッド1の流路内に充填する(初期充填動作)。
If it is determined in this step S1 that it is not initial filling (step S1: No), the printing position control means 103 moves the
また、ステップS1で、初期充填であると判断した場合(ステップS1:Yes)、ステップS2で、印刷制御手段101は温度検出部35が検出した温度に基づいて記録ヘッド1の温度が所定温度以上になったか判断する。ステップS2で記録ヘッド1の温度が所定温度に達していないと判断した場合には(ステップS2:No)、ステップS3で印刷制御手段101は、上述した加熱用の駆動波形121を圧電アクチュエーター11に入力して、圧電アクチュエーター11を駆動することにより記録ヘッドを加熱する。すなわち、記録ヘッド1が所定温度に達するまでステップS2及びステップS3を繰り返し行って、記録ヘッド1を加熱する。
When it is determined in step S1 that the initial filling is performed (step S1: Yes), in step S2, the
ステップS2で印刷制御手段101が記録ヘッド1の温度が所定温度以上になったと判断した場合には(ステップS2:Yes)、ステップS4で印刷位置制御手段103が、キャリッジ3を吸引手段110に相対向する非印刷領域に移動し、吸引制御手段104が吸引手段110を制御して、吸引手段110にノズル開口56側から吸引動作を行わせることで、インクカートリッジ2のインクをインクジェット式記録ヘッド1の流路内に充填する。
If the print control means 101 determines in step S2 that the temperature of the
このように、記録ヘッド1の吐出に用いるインクを当該記録ヘッド1に初期充填する際に、圧電アクチュエーター11を駆動して発熱させて、記録ヘッド1を所定温度まで加熱することで、記録ヘッド1の流路内にインクを確実に充填することができる。特に、各ノズル開口56に連通する圧力発生室52等の個別流路に均等に圧力を分配することができ、個別流路へのインクの充填不良を抑制して、充填後の吐出不良及び連続吐出時の吐出不良を抑制することができる。このため、流路の断面積が小さくなることや、複雑な形状となることで、流路抵抗が大きくなったとしても、充填不良を抑制することができるため、ノズル開口の多ノズル化及び高密度化を実現できる。
また、流路の濡れ性を向上して充填不良を抑制することができるため、吸引手段によって多くのインクを吸引する必要がなく、無駄なインクの消費を抑制することができる。
As described above, when the
Further, since the wettability of the flow path can be improved and filling failure can be suppressed, it is not necessary to suck a large amount of ink by the suction means, and wasteful ink consumption can be suppressed.
さらに、本実施形態では、記録ヘッド1に温度検出部35を設け、温度検出部35が検出した記録ヘッド1の温度が所定の温度より高い温度とならないように駆動するようにした。このため、記録ヘッド1を加熱し過ぎて、記録ヘッド1が熱により破壊されるのを抑制することができる。例えば、記録ヘッド1の回路基板30に搭載された駆動IC(図示なし)が破壊される温度が、記録ヘッド1を構成する部品の中で最も低い温度の場合には、この駆動ICが破壊される温度に達しないように記録ヘッド1を加熱するようにすればよい。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、初期充填前に圧電アクチュエーター11にインクを吐出する際に印加する電圧よりも低い電圧を印加するようにした。これにより、流路内にインクが充填されていない状態で圧電アクチュエーター11を駆動する駆動電圧を低くして、圧電アクチュエーター11の破壊を抑制し、圧電アクチュエーター11の寿命を延ばすことができる。
In this embodiment, a voltage lower than the voltage applied when ink is ejected to the
(他の実施形態)
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。
(Other embodiments)
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the basic composition of this invention is not limited to what was mentioned above.
例えば、上述した一実施形態では、記録ヘッド1に温度検出部35を設け、温度検出部35が検出した記録ヘッド1の温度に基づいて圧電アクチュエーター11を駆動するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、温度検出部35を設けずに、初期充填の場合は一定の回数及び時間だけ圧電アクチュエーター11を駆動するようにしてもよい。もちろん、圧電アクチュエーター11の駆動は、例えば、温度検出部35が検出した記録ヘッド1の温度に基づいて、駆動する圧電アクチュエーター11の数、駆動回数、駆動時間等を適宜変更するようにしてもよい。例えば、目的とする温度と記録ヘッド1の実際の温度との差が大きい場合には、同時に駆動する圧電アクチュエーター11の数を多くすればよく、目的とする温度と記録ヘッド1の実際の温度との差が小さければ、同時に駆動する圧電アクチュエーター11の数を少なくすればよい。同様に、駆動回数や駆動時間などを調整することができる。このように、圧電アクチュエーター11の駆動条件(同時に駆動する数、駆動回数、駆動時間等)を検出した温度に合わせて適宜変更することで、圧電アクチュエーター11に無駄な駆動を行わせるのを抑制して、圧電アクチュエーター11の寿命が低下するのを抑制することができる。
For example, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態1では、初期充填前に圧電アクチュエーター11を駆動するようにしたが、特にこれに限定されず、初期充填前及び初期充填中に圧電アクチュエーター11を駆動するようにしてもよい。
In
さらに、上述した一実施形態では、流路(圧力発生室)に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、圧電材料層15と個別電極16及び共通電極17とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電アクチュエーター11を例示したが、圧力発生手段は、特にこれに限定されるものではなく、圧電材料層と電極とを交互に積層させて積層方向の一端部を振動板55に当接させる横振動型の圧電アクチュエーターを用いるようにしてもよい。また、圧力発生手段としては、例えば、下電極、圧電材料からなる圧電体層及び上電極を成膜及びリソグラフィー法によって形成した薄膜型の圧電アクチュエーターを用いてもよく、また、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電アクチュエーターを使用することもできる。
Furthermore, in the above-described embodiment, as the pressure generating means for causing the pressure change in the flow path (pressure generating chamber), the piezoelectric material layers 15, the
また、上述したインクジェット式記録装置Iでは、インクジェット式記録ヘッド1がキャリッジ3に搭載されて主走査方向に移動するものを例示したが、特にこれに限定されず、例えば、インクジェット式記録ヘッド1が固定されて、紙等の記録シートSを副走査方向に移動させるだけで印刷を行う、所謂ライン式記録装置にも本発明を適用することができる。
In the ink jet recording apparatus I described above, the ink
また、上述した例では、インクジェット式記録装置Iは、液体貯留手段であるインクカートリッジ2がキャリッジ3に搭載された構成であるが、特にこれに限定されず、例えば、インクタンク等の液体貯留手段を装置本体4に固定して、貯留手段とインクジェット式記録ヘッド1とをチューブ等の供給管を介して接続してもよい。また、液体貯留手段がインクジェット式記録装置に搭載されていなくてもよい。
In the above-described example, the ink jet recording apparatus I has a configuration in which the
なお、上記各実施形態においては、液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置を挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ELディスプレイ、FED(電界放出ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられ、かかる液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置に適用できる。 In each of the above embodiments, an ink jet recording apparatus has been described as an example of a liquid ejecting apparatus. However, the present invention is intended for all liquid ejecting apparatuses that include a liquid ejecting head, Of course, the present invention can also be applied to a liquid ejecting apparatus including a liquid ejecting head that ejects liquid other than the above. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in the manufacture of color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FEDs (field emission displays). Examples thereof include an electrode material ejection head used for electrode formation, a bio-organic matter ejection head used for biochip production, and the like, and can be applied to a liquid ejection apparatus provided with such a liquid ejection head.
I インクジェット式記録装置(液体噴射装置)、 1 インクジェット式記録ヘッド(液体噴射ヘッド)、 10 圧電アクチュエーターユニット、 11 圧電アクチュエーター、 50 流路形成基板、 52 圧力発生室、 58 ヘッドケース、 100 制御装置(制御手段)、 101 印刷制御手段、 110 吸引手段、 120、121 駆動波形 I Inkjet Recording Device (Liquid Ejecting Device), 1 Inkjet Recording Head (Liquid Ejecting Head), 10 Piezoelectric Actuator Unit, 11 Piezoelectric Actuator, 50 Channel Forming Substrate, 52 Pressure Generating Chamber, 58 Head Case, 100 Control Device ( Control means), 101 print control means, 110 suction means, 120, 121 drive waveform
Claims (4)
該流路に圧力変化を生じさせる圧電アクチュエーターと、
前記圧電アクチュエーターを駆動する駆動信号を発生させる制御手段と、を有する液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置であって、
前記制御手段は、前記液体噴射ヘッドに液滴として吐出させる液体が充填されていない状態から、当該液体噴射ヘッドに液滴として吐出させる液体を充填する前に、前記圧電アクチュエーターを駆動する充填前駆動を行わせることを特徴とする液体噴射装置。 A flow path communicating with a nozzle opening for ejecting liquid;
A piezoelectric actuator that causes a pressure change in the flow path;
A liquid ejecting apparatus comprising a liquid ejecting head having a control means for generating a drive signal for driving the piezoelectric actuator,
The control means drives before driving the piezoelectric actuator before filling the liquid ejecting liquid droplets onto the liquid ejecting head from a state where the liquid ejecting liquid droplets are not filled on the liquid ejecting head. A liquid ejecting apparatus.
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WO2020090048A1 (en) * | 2018-10-31 | 2020-05-07 | 株式会社Fuji | Substrate work machine and movable head |
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- 2013-03-21 JP JP2013058558A patent/JP2014180863A/en active Pending
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