JP2017043036A - Liquid discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェット式記録装置などの液体吐出装置に関し、特に、液体を吐出しない程度にノズルおよび圧力室内の液体を振動させる微振動動作を行う液体吐出装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid ejecting apparatus such as an ink jet recording apparatus, and more particularly to a liquid ejecting apparatus that performs a fine vibration operation that vibrates a liquid in a nozzle and a pressure chamber to such an extent that the liquid is not ejected.
液体吐出装置は液体吐出ヘッドを備え、この液体吐出ヘッドから各種の液体を吐出(噴射)する装置である。この液体吐出装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を活かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタを製造するディスプレイ製造装置,有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイやFED(面発光ディスプレイ)等の電極を形成する電極形成装置,バイオチップ(生物化学素子)を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを吐出し、ディスプレイ製造装置用の色材吐出ヘッドではR(Red)・G(Green)・B(Blue)の各色材の溶液を吐出する。また、電極形成装置用の電極材吐出ヘッドでは液状の電極材料を吐出し、チップ製造装置用の生体有機物吐出ヘッドでは生体有機物の溶液を吐出する。 The liquid discharge apparatus includes a liquid discharge head, and discharges (sprays) various liquids from the liquid discharge head. As this liquid ejection device, for example, there are image recording devices such as an ink jet printer and an ink jet plotter, but recently, various kinds of manufacturing have been made utilizing the feature that a very small amount of liquid can be accurately landed on a predetermined position. It is also applied to devices. For example, a display manufacturing apparatus for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an electrode forming apparatus for forming an electrode such as an organic EL (Electro Luminescence) display or FED (surface emitting display), a chip for manufacturing a biochip (biochemical element) Applied to manufacturing equipment. The recording head for the image recording apparatus ejects liquid ink, and the color material ejection head for the display manufacturing apparatus ejects a solution of each color material of R (Red), G (Green), and B (Blue). The electrode material discharge head for the electrode forming apparatus discharges a liquid electrode material, and the bioorganic discharge head for the chip manufacturing apparatus discharges a bioorganic solution.
ここで、上記の液体吐出装置において、液体吐出ヘッドによる液体の吐出処理を行っている最中は、当該液体吐出ヘッドのノズルはキャップ等による封止部材による封止状態(キャッピング状態)から開放されて空気に晒されている。このため、時間の経過とともにノズルに露出したインクの表面(メニスカス)を通じて溶媒が蒸発してノズル内の液体が次第に増粘する。液体の増粘が進むと、ノズルから液体が吐出されなかったり、或はノズルから吐出された液体の飛翔方向が曲がったりする等の吐出不良が生じる場合がある。一般的な液体吐出装置では、このようなインク等の液体の増粘による吐出不良を回避するべく、ノズルから液体を強制的に吐出させる所謂フラッシング動作や、ノズルから液体を吸引するクリーニング動作等の回復動作を定期的に行う必要があった。しかしながら、このような回復動作を頻繁に実行すると、その分、液体が無駄に消費されてしまう。 Here, in the above liquid discharge apparatus, while the liquid discharge process is being performed by the liquid discharge head, the nozzles of the liquid discharge head are released from the sealed state (capping state) by the sealing member such as a cap. Exposed to the air. For this reason, with the passage of time, the solvent evaporates through the surface (meniscus) of the ink exposed to the nozzle, and the liquid in the nozzle gradually thickens. When the viscosity of the liquid increases, there may be a discharge failure such that the liquid is not discharged from the nozzle or the flight direction of the liquid discharged from the nozzle is bent. In general liquid ejection devices, in order to avoid such ejection failure due to thickening of liquid such as ink, so-called flushing operation for forcibly ejecting liquid from the nozzle, cleaning operation for sucking liquid from the nozzle, etc. It was necessary to perform recovery operations periodically. However, if such a recovery operation is frequently executed, the liquid is wasted.
ここで、上記回復動作を行うことなく液体の吐出処理を支障なく継続できる能力を間欠能力と称する。つまり、ユーザーからの実行命令等に基づく一連・一まとまりのジョブとしての吐出処理が開始された時点(液体吐出ヘッドのノズル面がキャップによる封止状態から開放された時点)から、或は、上記一連の吐出処理において最後(前回)に回復動作を実行した時点から、回復動作を行うことなく吐出処理を継続して吐出不良が生じるまでの時間が長いほど、間欠能力がより高いと言える。このような間欠能力を向上させるため、この種の液体吐出装置では、吐出処理(例えば、プリンターにおいては印刷動作中)に液体を吐出しないノズルについては、当該ノズルから液体を吐出させない程度に当該ノズル内および圧力室内の液体を振動させる微振動動作が行われている。即ち、この微振動動作により、ノズル付近の液体が攪拌されることで、増粘の進行が抑えられている(例えば、特許文献1参照)。 Here, the ability to continue the liquid discharge process without any trouble without performing the recovery operation is referred to as intermittent ability. In other words, from the time when the discharge process as a series or batch of jobs based on the execution command from the user is started (when the nozzle surface of the liquid discharge head is released from the sealed state by the cap), or It can be said that the intermittent capability is higher as the time from the last (previous) execution of the recovery operation in the series of discharge processing to the time when the discharge processing is continued without performing the recovery operation and the discharge failure occurs is longer. In order to improve such intermittent capability, in this type of liquid ejection apparatus, for the nozzle that does not eject liquid during ejection processing (for example, during a printing operation in a printer), the nozzle is not ejected to the extent that liquid is not ejected from the nozzle. A fine vibration operation for vibrating the liquid in the inside and the pressure chamber is performed. That is, by this fine vibration operation, the liquid in the vicinity of the nozzle is agitated to suppress the progress of thickening (see, for example, Patent Document 1).
上記間欠能力を向上させる観点では、微振動動作をより強力にすることが考えられる。具体的には、微振動動作の際にアクチュエーターに印加される駆動パルスの電圧をより高めたり、あるいは、単位時間あたりにアクチュエーターに印加される駆動パルスの数を増加させたりすることにより、微振動動作をより強力にすることができる。しかしながら、微振動動作をより強力にすると、その分、ノズルにおけるメニスカスの振動が大きくなるため、その残留振動がその後の吐出動作における吐出安定性に悪影響を及ぼすおそれがあった。具体的には、ノズルから吐出される液滴の量の変動や飛翔曲がり等が生じる可能性があった。 From the viewpoint of improving the intermittent capability, it is conceivable to make the micro-vibration operation stronger. Specifically, by increasing the voltage of the drive pulse applied to the actuator during the fine vibration operation, or increasing the number of drive pulses applied to the actuator per unit time, The operation can be made more powerful. However, when the fine vibration operation is made stronger, the meniscus vibration in the nozzle increases correspondingly, and the residual vibration may adversely affect the discharge stability in the subsequent discharge operation. Specifically, there is a possibility that a variation in the amount of droplets discharged from the nozzle, a flying curve, or the like may occur.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、間欠能力の向上と吐出安定性の確保を両立させることが可能な液体吐出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a liquid ejection apparatus capable of achieving both improvement in intermittent capability and securing of ejection stability.
〔手段1〕
本発明の液体吐出装置は、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体が吐出されるノズル、当該ノズルに連通する圧力室、及び、当該圧力室内の液体に圧力振動を生じさせるアクチュエーターを有し、当該アクチュエーターの駆動によって前記ノズルから液体を吐出させる液体吐出ヘッドと、
前記アクチュエーターを駆動して前記圧力室および前記ノズルにおける液体を振動させる振動駆動パルスを発生する駆動パルス発生回路と、を有する液体吐出装置であって、
前記駆動パルス発生回路は、基準電位から電位変化の極性を交互に異ならせて電位が合計3回変化して前記基準電位に戻る第1振動駆動パルスと、前記基準電位から電位変化の極性を交互に異ならせて電位が合計4回変化して前記基準電位に戻る第2振動駆動パルスと、を発生可能であり、
吐出処理が開始されてから、又は、当該吐出処理において液体が前回に吐出されてから、その後に液体が吐出されない非吐出状態での経過時間が、予め定められた閾値以下である場合、前記第1振動駆動パルスを選択して当該ノズルに対応するアクチュエーターに印加する一方、前記経過時間が、前記閾値を超えた場合、前記第2振動駆動パルスを選択して当該ノズルに対応するアクチュエーターに印加して、微振動動作を行うことを特徴とする。
[Means 1]
The liquid discharge apparatus of the present invention has been proposed to achieve the above object, and generates a pressure vibration in a nozzle from which the liquid is discharged, a pressure chamber communicating with the nozzle, and the liquid in the pressure chamber. A liquid ejection head having an actuator and ejecting liquid from the nozzle by driving the actuator;
A drive pulse generation circuit that drives the actuator to generate a vibration drive pulse that vibrates the liquid in the pressure chamber and the nozzle;
The drive pulse generation circuit alternately changes the polarity of the potential change from the reference potential and the first vibration drive pulse in which the potential is changed three times in total and returns to the reference potential. And a second vibration drive pulse that changes the potential a total of four times and returns to the reference potential.
When the elapsed time in the non-ejection state in which no liquid is ejected after the ejection process is started or after the previous ejection of liquid in the ejection process is less than or equal to a predetermined threshold, While one vibration drive pulse is selected and applied to the actuator corresponding to the nozzle, if the elapsed time exceeds the threshold, the second vibration drive pulse is selected and applied to the actuator corresponding to the nozzle. And performing a slight vibration operation.
本発明によれば、吐出処理における非吐出状態での経過時間に応じて第1振動駆動パルスまたは第2振動駆動パルスの何れかが選択的にアクチュエーターに印加されることにより、より過不足なくより適切な微振動動作が実行される。その結果、間欠能力の向上と、微振動動作後の吐出安定性の確保の両立が可能となる。そして、間欠能力が向上することにより、フラッシング動作やクリーニング動作等の回復処理を実行する頻度を低減することができるので、その分、液体の消費を抑制することが可能となる。 According to the present invention, either the first vibration drive pulse or the second vibration drive pulse is selectively applied to the actuator in accordance with the elapsed time in the non-ejection state in the ejection process, so that more and more can be achieved. Appropriate micro-vibration is performed. As a result, it is possible to improve both the intermittent capability and ensure the ejection stability after the fine vibration operation. Since the intermittent capability is improved, the frequency of executing the recovery process such as the flushing operation and the cleaning operation can be reduced, so that the liquid consumption can be suppressed accordingly.
〔手段2〕
上記手段1の構成において、前記駆動パルス発生回路は、前記基準電位から電位変化の極性を交互に異ならせて電位が合計2回変化して前記基準電位に戻る第3振動駆動パルスを発生可能であり、
前記経過時間が、第1の閾値以下である場合、前記第3振動駆動パルスを選択して当該ノズルに対応するアクチュエーターに印加し、
前記経過時間が、前記第1の閾値を超え、且つ、前記第1の閾値よりも長い第2の閾値以下である場合、前記第1振動駆動パルスを選択して当該ノズルに対応するアクチュエーターに印加し
前記経過時間が、前記第2の閾値を超えた場合、前記第2振動駆動パルスを選択して当該ノズルに対応するアクチュエーターに印加する構成を採用することが望ましい。
[Means 2]
In the configuration of the
If the elapsed time is less than or equal to the first threshold, the third vibration drive pulse is selected and applied to the actuator corresponding to the nozzle,
When the elapsed time exceeds the first threshold and is equal to or less than a second threshold that is longer than the first threshold, the first vibration drive pulse is selected and applied to the actuator corresponding to the nozzle. When the elapsed time exceeds the second threshold, it is preferable to adopt a configuration in which the second vibration drive pulse is selected and applied to the actuator corresponding to the nozzle.
上記手段2の構成によれば、経過時間についての2つの閾値に基づいて第1振動駆動パルス、第2の振動駆動パルス、または第3の振動駆動パルスの何れかが選択された微振動動作が行われるので、さらに過不足なく微振動動作が実行される。
According to the configuration of the
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体吐出装置として、インクジェット式記録装置(以下、プリンター)を例に挙げて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to these embodiments. In the following, an ink jet recording apparatus (hereinafter referred to as a printer) will be described as an example of the liquid ejection apparatus of the present invention.
図1は、プリンター1の内部構成を説明する正面図、図2は、プリンター1の電気的な構成を説明するブロック図である。外部装置2は、例えばコンピューター、デジタルカメラ、携帯電話機などの電子機器である。この外部装置2は、プリンター1と無線又は有線で電気的に接続されており、記録用紙等の記録媒体(液体の着弾対象)に画像やテキストの記録(吐出処理)を指示・命令するため、指示・命令と共にその画像等に応じた印刷データをプリンター1に送信する。
FIG. 1 is a front view illustrating the internal configuration of the
本実施形態におけるプリンター1は、プリンターコントローラー7とプリントエンジン13とを有している。液体吐出ヘッドの一種である記録ヘッド6は、インクカートリッジ(液体供給源)を搭載したキャリッジ16の底面側に取り付けられている。そして、当該キャリッジ16は、キャリッジ移動機構4によってガイドロッド18に沿って往復移動可能に構成されている。すなわち、プリンター1は、紙送り機構3によって記録媒体をプラテン12上に順次搬送すると共に、記録ヘッド6を記録媒体の幅方向(主走査方向)に相対移動させながら当該記録ヘッド6のノズル37(図3参照)から本発明における液体の一種であるインクを吐出させて、記録媒体上に着弾させることにより画像等を記録する。なお、インクカートリッジ17がプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジ17のインクが供給チューブを通じて記録ヘッド6側に送られる構成を採用することもできる。
The
プラテン12に対して主走査方向の一端側(図2中、右側)に外れた位置には、記録ヘッド6の待機位置であるホームポジションが設定されている。このホームポジションには、一端側から順にキャッピング機構20、および、ワイピング機構22が設けられている。キャッピング機構20は、例えば、エラストマー等の弾性部材からなるキャップ21を有しており、当該キャップ21を記録ヘッド6のノズル面(ノズルプレート25)に対して当接させて封止した状態(キャッピング状態)あるいは当該ノズル面から離隔した待避状態に変換可能に構成されている。キャッピング機構20は、記録ヘッド6が、プラテン12上の記録媒体に対して記録動作を行っていない待機状態、或は、プリンター1の電源がオフの状態において、記録ヘッド6のノズル面をキャッピング状態とする。
A home position that is a standby position of the
ワイピング機構22は、ワイパー23を主走査方向に対して交差する方向(ノズル列方向あるいは副走査方向)に沿って移動可能に有しており、当該ワイパー23を記録ヘッド6のノズル面に対して当接した状態あるいは当該ノズル面から離隔した待避状態に変換可能に構成されている。ワイパー23は、種々の構成のものを採用することができるが、例えば、弾性を有するブレード本体の表面が布で被覆されたものからなる。ワイピング機構22は、当該ワイパー23をノズル面に当接させた状態で、ノズル列の一方から他方に向けて摺動させることでノズル面を払拭する。
The
プリンターコントローラー7は、プリンター1における各部の制御を行う制御ユニットである。本実施形態におけるプリンターコントローラー7は、インターフェース(I/F)部8と、主制御回路9と、記憶部10と、駆動信号発生回路11(本発明における駆動パルス発生回路に相当)と、を有する。インターフェース部8は、外部装置2からプリンター1へ印刷データや印刷命令を受け取ったり、プリンター1の状態情報を外部装置2側に出力したりする。記憶部10は、主制御回路9のプログラムや各種制御に用いられるデータを記憶する素子であり、ROM、RAM、NVRAM(不揮発性記憶素子)を含む。
The
主制御回路9は、記憶部10に記憶されているプログラムに従って、各ユニットを制御する。また、本実施形態における主制御回路9は、外部装置2からの印刷データに基づき、記録動作時にどのノズル37からどのタイミングでインクを吐出させるかを示す吐出データを生成し、当該吐出データを記録ヘッド6のヘッドコントローラー15に送信する。また、リニアエンコーダー5から出力されるエンコーダーパルスからタイミングパルスPTSを生成する(図4参照)。そして、主制御回路9は、このタイミングパルスPTSに同期させて印刷データの転送や、駆動信号発生回路11による駆動信号の生成等を制御する。また、主制御回路9は、タイミングパルスPTSに基づいて、ラッチ信号LAT等のタイミング信号を生成して記録ヘッド2のヘッドコントローラー15に出力する。さらに、主制御回路9は、印刷命令に基づき記録動作が開始された時点(記録ヘッド6のノズル面がキャッピング状態から解放された時点)から、或は、印刷命令に基づく一連の記録動作において前回(最後)に吐出された時点から、その後にインクが吐出されない非吐出状態(但し、後述するように微振動動作は行われる)での経過時間(以下、空走時間と呼ぶ)をノズル37毎に計時する計時手段としても機能する。すなわち、記録動作が開始されると同時にノズル37毎に空走時間の計時が開始され、当該ノズル37でインクが吐出される(フラッシング動作における吐出も含む)毎にリセットされ(初期値に戻され)つつ、一連の記録動作が終了するまで計時される。
The main control circuit 9 controls each unit according to a program stored in the
ヘッドコントローラー15は、上記吐出データおよびタイミング信号に基づき駆動信号を選択的に圧電素子23に印加する。これにより圧電素子23が駆動されてノズル37からインク滴が吐出されたり、インク滴が吐出されない程度に微振動動作が行われたりする。
The
駆動信号発生回路11は、記録媒体に対してインクを吐出して画像等を記録するための駆動パルスを含む駆動信号を発生する。また、本実施形態における駆動信号発生回路11は、複数の振動駆動波形(微振動パルスPv1〜Pv3)を含む駆動信号COMvbを発生する。この振動駆動波形を用いた微振動動作の詳細については後述する。
The drive
次に、プリントエンジン13について説明する。このプリントエンジン13は、図2に示すように、紙送り機構3、キャリッジ移動機構4、リニアエンコーダー5及び、記録ヘッド6等を備えている。キャリッジ移動機構4は、記録ヘッド6が取り付けられたキャリッジ16と、このキャリッジ16を、タイミングベルト等を介して走行させる駆動モーター(例えば、DCモーター)等からなり(図示せず)、キャリッジ16に搭載された記録ヘッド6を主走査方向に移動させる。紙送り機構3は、紙送りモーター及び紙送りローラー等(いずれも図示せず)からなり、記録媒体をプラテン12上に順次送り出して副走査を行う。また、リニアエンコーダー5は、キャリッジ16に搭載された記録ヘッド6の走査位置に応じたエンコーダーパルスを、主走査方向における位置情報としてプリンターコントローラー7に出力する。プリンターコントローラー7の主制御回路9は、リニアエンコーダー5側から受信したエンコーダーパルスに基づいて記録ヘッド6の走査位置(現在位置)を把握することができる。
Next, the
図3は、記録ヘッド6の内部構成を示す要部断面図である。なお、便宜上、各部材の積層方向を上下方向として説明する。本実施形態における記録ヘッド6は、ノズルプレート25、連通基板26、および圧力室形成基板27が、この順で積層されて互いに接着剤により接合されてユニット化されている。このユニットにおける圧力室形成基板27の連通基板26側とは反対側の面には、弾性膜28、圧電素子29(アクチュエーターの一種)、および保護基板30が積層されて、圧電デバイス31が構成されている。そして、この圧電デバイス31がケース32に取り付けられて記録ヘッド6が構成されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part showing the internal configuration of the
ケース32は、底面側に圧電デバイス31が固定される合成樹脂製の箱体状部材である。このケース32の下面側には、当該下面からケース32の高さ方向の途中まで直方体状に窪んだ収容空部33が形成されており、圧電デバイス31が下面に接合されると、圧電デバイス31における圧力室形成基板27、弾性膜28、圧電素子29、および保護基板30が、収容空部33内に収容される。また、ケース32には、インク導入路34が形成されている。上記インクカートリッジ17側からのインクは、インク導入路34を通じて後述する共通液室35に導入される。
The
本実施形態における圧力室形成基板27は、シリコン単結晶基板(以下、単にシリコン基板とも言う。)から作製されている。この圧力室形成基板27には、圧力室38を区画する圧力室空部が、ノズルプレート25の各ノズル37に対応して異方性エッチングによって複数形成されている。圧力室形成基板27における圧力室空部の一方(上面側)の開口部は、弾性膜28によって封止される。また、圧力室形成基板27における弾性膜28とは反対側の面には、連通基板26が接合され、当該連通基板26によって圧力室空部の他方の開口部が封止される。これにより、圧力室38が区画形成される。ここで、圧力室38の上部開口が弾性膜28により封止された部分は、圧電素子29の駆動により変位する可撓面である。なお、圧力室形成基板27と可撓面が一体である構成を採用することもできる。すなわち、圧力室形成基板27の下面側からエッチング処理が施されて、上面側に板厚の薄い薄肉部分を残して圧力室空部が形成され、この薄肉部分が可撓面として機能する構成を採用することもできる。
The pressure
本実施形態における圧力室38は、ノズル37の並設方向に直交する方向に長尺な空部である。この圧力室38の第2の方向の一端部は、連通基板26のノズル連通口36(本発明における空間の一種)を介してノズル37と連通する。また、圧力室38の第2の方向の他端部は、連通基板26の個別連通口39(本発明における空間の一種)を介して共通液室35(本発明における空間の一種)と連通する。そして、圧力室38は、ノズル37毎に対応してノズル列方向に沿って複数並設されている。
The
連通基板26は、圧力室形成基板27と同様にシリコン基板から作製された板材である。この連通基板26には、圧力室形成基板27の複数の圧力室38に共通に設けられる共通液室35(リザーバーあるいはマニホールドとも呼ばれる)となる空部が、異方性エッチングによって形成されている。この共通液室35は、各圧力室38の並設方向に沿って長尺な空部である。本実施形態における共通液室35は、連通基板26の板厚方向を貫通した第1液室35aと、連通基板26の下面側から上面側に向けて当該連通基板26の板厚方向の途中まで上面側に薄肉部を残した状態で形成された第2液室35bと、から構成される。この第2液室35bの第2の方向における一端部(ノズル37から遠い側の端部)は、第1液室35aと連通する一方、同方向の他端部は、圧力室38の下方に対応する位置に形成されている。この第2液室35bの他端部、すなわち、第1液室35a側とは反対側の縁部には、薄肉部を貫通する個別連通口39が、圧力室形成基板27の各圧力室38に対応してノズル列方向に沿って複数形成されている。この個別連通口39の下端は第2液室35bと連通し、個別連通口39の上端は圧力室38と連通する。
The
上記のノズルプレート25は、複数のノズル37が列状に開設された板材である。本実施形態では、ドット形成密度に対応したピッチでノズル37が複数列設されてノズル列が構成されている。本実施形態におけるノズルプレート25は、シリコン基板から作製され、当該基板に対してドライエッチングにより円筒形状のノズル37が形成されている。そして、本実施形態における圧電デバイス31には、上記の共通液室35から個別連通口39、圧力室38、およびノズル連通口36を通ってノズル37に至るまでのインク流路が形成されている。
The
圧力室形成基板27の上面に形成された弾性膜28は、例えば厚さが約1μmの二酸化シリコンから構成される。また、この弾性膜28上には、図示しない絶縁膜が形成される。この絶縁膜は、例えば、酸化ジルコニウムから成る。そして、この弾性膜28および絶縁膜上における各圧力室38に対応する位置に、圧電素子29がそれぞれ形成されている。本実施形態における圧電素子29、弾性膜28および絶縁膜上に、金属製の下電極膜、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等からなる圧電体層、および、金属製の上電極膜(何れも図示せず)が順次積層されて構成される。この構成において、上電極膜または下電極膜の一方が共通電極とされ、他方が個別電極とされる。また、個別電極となる電極膜および圧電体層が圧力室38毎にパターニングされる。この圧電素子29において、上電極膜および下電極膜によって圧電体層が挟まれた領域が、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる圧電能動部である。そして、印加電圧の変化に応じて圧電能動部が撓み変形することにより、圧力室38の一面を区画する可撓面、すなわち、弾性膜28が、ノズル37に近づく側またはノズル37から遠ざかる方向に変位する。これにより、圧力室38内のインクに圧力振動が生じ、この圧力振動を利用してノズル37からインクが吐出される。
The
次に、プリンター1において記録動作中に実行される微振動動作について説明する。
Next, the fine vibration operation executed during the recording operation in the
図4は、駆動信号発生回路11により発生される駆動信号の一例を説明する波形図であり、微振動動作に用いられる駆動信号COMvbを示している。この駆動信号COMvbの繰り返し周期である単位周期Tは、インクの吐出に用いられる駆動信号の単位周期Tと同じであり、上記タイミング信号PTSに基づいて生成されるラッチ信号LATによって規定される。この駆動信号COMvbは、記録ヘッド6が記録媒体Sに対する記録動作(インクの吐出処理)を行っている最中において、所定の周期でインクが吐出されないノズル37(非吐出ノズル)について微振動動作を実行するための駆動信号である。また、微振動動作は、ノズル37内あるいは圧力室38内のインクを撹拌する目的として、ノズル37からインクが吐出されない程度に圧力室38内のインクに圧力振動を生じさせる動作である。なお、吐出処理は、記録ヘッド6全体として記録媒体に対して所定のノズルからインクを吐出して画像等の記録を行う1まとまり(全体)のジョブとしての処理を意味する。そして、吐出動作は、所定ノズル37において所定の周期で実際にインクが吐出される際の動作を意味し、吐出処理よりも狭い概念として用いる。
FIG. 4 is a waveform diagram for explaining an example of the drive signal generated by the drive
本実施形態において、単位周期Tは、合計3つのパルス発生周期t1〜t3に区分されている。第1のパルス発生周期t1では第1パルス部P1が、第2のパルス発生周期t2で第2パルス部P2が、第3のパルス発生周期t3で第3パルス部P3が、それぞれ発生される。そして、ヘッドコントローラー15は、切替信号CH1〜CH3に基づいて駆動信号COMvb中の何れか1つあるいは複数のパルス部を選択して圧電素子29に印加する。各パルス部P1〜P3の一部またはこれらの組み合わせが圧電素子29に選択的に印加されることで、微振動動作の強さや効果が変化する。発生周期t1で発生される第1パルス部P1は、単独で第1微振動パルスPv1としても機能する。また、第1パルス部P1と第2パルス部P2との組み合わせは、第2微振動パルスPv2として機能する。そして、第1パルス部P1、第2パルス部P2、および第3パルス部P3の組み合わせは、第3微振動パルスPv3として機能する。これらの微振動パルスの詳細については後述する。なお、第2パルス部P2および第3パルス部P3は、それぞれ単独で圧電素子29に印加されることはない。
In the present embodiment, the unit period T is divided into a total of three pulse generation periods t1 to t3. In the first pulse generation period t1, the first pulse part P1, the second pulse generation period t2, the second pulse part P2, and the third pulse generation period t3 are generated. Then, the
まず、各パルス部P1〜P3を構成している各波形要素について説明する。なお、第1の膨張要素p1、第1の収縮要素p3、第2の膨張要素p5、および第2の収縮要素p7の各電位勾配(単位時間あたりの電位変化率)は、圧電素子29に印加されたときにノズル37からインクが吐出されない程度の値にそれぞれ設定されている。第1の膨張要素p1は、圧力室38の基準容積(膨張又は収縮の基準となる容積)に対応する基準電位Ebから当該基準電位Ebよりも負極性(第1の極性)側の膨張電位E1(第1電位)まで所定の勾配で電位を降下させる。また、第1のホールド要素p2は、第1の膨張要素p1の終端電位である第1の膨張電位E1を一定時間維持する。
First, each waveform element which comprises each pulse part P1-P3 is demonstrated. Each potential gradient (potential change rate per unit time) of the first expansion element p1, the first contraction element p3, the second expansion element p5, and the second contraction element p7 is applied to the
第1の収縮要素p3は、第1のホールド要素p2に続いて発生される波形要素であり、第1の膨張電位E1から基準電位Ebを超えて当該基準電位Ebよりも正極性(第2の極性)側の収縮電位E2(第2電位)まで一定勾配で電位を上昇させる。この第1の収縮要素p3は、基準電位Ebを境として、これよりも負極側の前段収縮要素p3aと、これよりも正極側の後段収縮要素p3bと、に区分される。前段収縮要素p3aは、第1のパルス発生周期t1で発生され、第1パルス部P1(第1微振動パルスPv1)の一要素である。一方、後段収縮要素p3bは、第2のパルス発生周期t2で発生され、第2パルス部P2の一要素である。 The first contraction element p3 is a waveform element generated following the first hold element p2, and exceeds the reference potential Eb from the first expansion potential E1 and has a positive polarity (second second). The potential is increased at a constant gradient to the contraction potential E2 (second potential) on the polarity side. The first contraction element p3 is divided into a front contraction element p3a on the negative electrode side and a rear contraction element p3b on the positive electrode side with respect to the reference potential Eb. The pre-stage contraction element p3a is generated in the first pulse generation cycle t1, and is one element of the first pulse part P1 (first fine vibration pulse Pv1). On the other hand, the post-stage contraction element p3b is generated in the second pulse generation cycle t2 and is an element of the second pulse part P2.
第2のホールド要素p4は、第1の収縮要素p3の終端電位である収縮電位E2を一定時間維持する。第2の膨張要素p5は、収縮電位E2から第1の膨張電位E1まで負極性側に電位が所定の勾配で変化する波形要素である。この第2の膨張要素p5は、上記第1の収縮要素p3と同様に、基準電位Ebよりも正極側の前段膨張要素p5aと、基準電位Ebよりも負極側の後段膨張要素p5bと、に区分される。前段膨張要素p5aは、第2のパルス発生周期t2で発生され、第2パルス部P2の一要素である。一方、後段膨張要素p5bは、第3のパルス発生周期t3で発生され、第3パルス部P3の一要素である。第3のホールド要素p6は、第1の膨張電位E1を一定時間維持する波形要素である。また、第2の収縮要素p7は第1の膨張電位E1から基準電位Ebまで一定勾配で電位が復帰する波形要素である。 The second hold element p4 maintains the contraction potential E2 that is the terminal potential of the first contraction element p3 for a certain period of time. The second expansion element p5 is a waveform element in which the potential changes with a predetermined gradient from the contraction potential E2 to the first expansion potential E1 on the negative polarity side. Like the first contraction element p3, the second expansion element p5 is divided into a pre-stage expansion element p5a on the positive electrode side with respect to the reference potential Eb and a post-stage expansion element p5b on the negative electrode side with respect to the reference potential Eb. Is done. The pre-stage expansion element p5a is generated in the second pulse generation period t2 and is an element of the second pulse part P2. On the other hand, the post-stage expansion element p5b is generated at the third pulse generation period t3 and is an element of the third pulse part P3. The third hold element p6 is a waveform element that maintains the first expansion potential E1 for a certain period of time. The second contraction element p7 is a waveform element in which the potential returns with a constant gradient from the first expansion potential E1 to the reference potential Eb.
図5は、第1微振動パルスPv1の波形図である。第1パルス部P1からなる第1微振動パルスPv1は、上記各微振動パルスの中で微振動動作の効果、すなわち、インクの撹拌効果が最も弱い駆動パルスであり、液体吐出装置において微振動動作用に一般的に用いられる微振動パルスである。この第1微振動パルスPv1は、第1の膨張要素p1と、第1のホールド要素p2と、第1の収縮要素p3の前段収縮要素p3aとからなる。このような構成の第1微振動パルスPv1は、基準電位Ebから電位変化の極性を交互に異ならせて電位が合計2回変化して基準電位Ebに戻る駆動パルス(本発明における第3振動駆動パルスに相当)である。なお、前段収縮要素p3aは、膨張電位E1から基準電位Ebまで電位を上昇させる波形要素である。第1微振動パルスPv1が圧電素子29に印加されると、まず、第1の膨張要素p1により圧電素子29が基準電位Ebに対応する初期位置から圧力室38の外側(ノズルプレート25から離れる側)に撓み、圧力室38が基準電位Ebに対応する基準容積から第1の膨張電位E1に対応する膨張容積まで膨張する。この圧力室38の膨張状態は、第1のホールド要素p2の印加期間中に亘って維持される。続いて、前段収縮要素p3aにより圧電素子29が圧力室38の内側(ノズルプレート25に近づく側)に撓み、圧力室38が第1の膨張電位E1に対応する膨張容積から基準容積まで復帰する。このように、第1の膨張要素p1による圧力室38の膨張、および、前段収縮要素p3aによる圧力室38の収縮により、圧力室38内のインクには圧力振動が生じ、これにより圧力室38内およびノズル37内のインクが攪拌される。
FIG. 5 is a waveform diagram of the first micro-vibration pulse Pv1. The first fine vibration pulse Pv1 composed of the first pulse part P1 is a drive pulse having the weakest effect of the fine vibration operation, that is, the ink stirring effect among the fine vibration pulses, and the fine vibration operation in the liquid ejecting apparatus. This is a micro-vibration pulse generally used for the purpose. The first micro-vibration pulse Pv1 includes a first expansion element p1, a first hold element p2, and a pre-stage contraction element p3a of the first contraction element p3. The first micro-vibration pulse Pv1 having such a configuration is a drive pulse (third vibration drive according to the present invention) in which the potential changes alternately from the reference potential Eb and the potential changes twice in total to return to the reference potential Eb. Equivalent to a pulse). The pre-stage contraction element p3a is a waveform element that increases the potential from the expansion potential E1 to the reference potential Eb. When the first micro-vibration pulse Pv1 is applied to the
このような第1微振動パルスPv1による微振動動作では、インクの撹拌効果は各微振動パルスによるもののうち最も弱いが、必要以上にインクを撹拌することがないので、微振動動作後の残留振動を抑制することができる。また、第1微振動パルスPv1は、パルス長(始端から終端までの時間)が各微振動パルスの中で最も短く、パルスの終端から次の周期までの時間が最も長いので、その間に残留振動をより確実に収束させることができる。このため、第1微振動パルスPv1による微振動動作後の吐出動作を最も安定させることができる。つまり、微振動動作の後の次の周期でインクの吐出が行われる場合に、ノズル37から吐出されるインクの量や飛翔速度が微振動動作後の残留振動に起因して変動することがより確実に抑制される。
In such a micro-vibration operation by the first micro-vibration pulse Pv1, the ink stirring effect is the weakest among those by each micro-vibration pulse, but the ink is not stirred more than necessary. Can be suppressed. The first micro-vibration pulse Pv1 has the shortest pulse length (time from the start to the end) of each micro-vibration pulse and the longest time from the end of the pulse to the next cycle. Can be more reliably converged. For this reason, the discharge operation after the fine vibration operation by the first fine vibration pulse Pv1 can be most stabilized. That is, when ink is ejected in the next cycle after the fine vibration operation, the amount of ink ejected from the
図6は、第2微振動パルスPv2の波形図である。第1パルス部P1および第2パルス部P2の組み合わせからなる第2微振動パルスPv2は、第1微振動パルスPv1の場合よりも微振動動作におけるインクの撹拌効果が高められた駆動パルスである。この第2微振動パルスPv2は、第1の膨張要素p1と、第1のホールド要素p2と、第1の収縮要素p3と、第2のホールド要素p4と、前段膨張要素p5aとからなる。本実施形態における第2微振動パルスPv2は、基準電位Ebから電位変化の極性を交互に異ならせて電位が合計3回変化して基準電位Ebに戻る駆動パルス(本発明における第1振動駆動パルスに相当)である。なお、前段膨張要素p5aは、収縮電位E2から基準電位Ebまで電位を降下させる波形要素である。この第2微振動パルスPv2が圧電素子29に印加されると、まず、第1の膨張要素p1により圧電素子29が初期位置から圧力室38の外側に撓み、圧力室38が基準電位Ebに対応する基準容積から第1の膨張電位E1に対応する膨張容積まで膨張する。この圧力室38の膨張状態は、第1のホールド要素p2の印加期間中に亘って維持される。続いて、第1の収縮要素p3により圧電素子29が圧力室38の内側に撓み、圧力室38が第1の膨張電位E1に対応する膨張容積から収縮電位E2に対応する収縮容積まで急激に収縮する。この圧力室38の急激な収縮により圧力室38内のインクが加圧されて圧力振動が生じ、これにより圧力室38内およびノズル37内のインクが攪拌される。圧力室38の膨張状態は、第2のホールド要素p4の印加期間中に亘って維持された後、前段膨張要素p5aにより圧電素子29が初期位置まで戻り、圧力室38の容積が基準容積まで復帰する。
FIG. 6 is a waveform diagram of the second micro-vibration pulse Pv2. The second micro-vibration pulse Pv2 composed of a combination of the first pulse part P1 and the second pulse part P2 is a drive pulse in which the ink stirring effect in the micro-vibration operation is enhanced as compared with the case of the first micro-vibration pulse Pv1. The second slight vibration pulse Pv2 includes a first expansion element p1, a first hold element p2, a first contraction element p3, a second hold element p4, and a pre-stage expansion element p5a. The second micro-vibration pulse Pv2 in this embodiment is a drive pulse (first vibration drive pulse in the present invention) in which the potential changes alternately from the reference potential Eb and the potential changes three times in total to return to the reference potential Eb. Equivalent). The pre-stage expansion element p5a is a waveform element that lowers the potential from the contraction potential E2 to the reference potential Eb. When the second fine vibration pulse Pv2 is applied to the
このような第2微振動パルスPv2により微振動動作が行われることにより、特に第1の収縮要素p3によって圧力室38の容積をより大きく変化させることができ、第1微振動パルスPv1による微振動動作よりもインクの攪拌効果が向上する。また、第1の収縮要素p3によって生じた圧力振動は、後述するように前段膨張要素p5aにより制振される。
By performing the micro-vibration operation by the second micro-vibration pulse Pv2, the volume of the
図7は、第3微振動パルスPv3の波形図である。第1パルス部P1、第2パルス部P2、および第3パルス部P3の組み合わせからなる第3微振動パルスPv3は、第1の膨張要素p1と、第1のホールド要素p2と、第1の収縮要素p3と、第2のホールド要素p4と、第2の膨張要素p5と、第3のホールド要素p6と、第2の収縮要素p7とからなる。本実施形態における第3微振動パルスPv3は、基準電位Ebに対して電位変化の極性を交互に異ならせて電位が合計4回変化する駆動パルス(本発明における第2振動駆動パルスに相当)である。 FIG. 7 is a waveform diagram of the third micro-vibration pulse Pv3. A third micro-vibration pulse Pv3 composed of a combination of the first pulse part P1, the second pulse part P2, and the third pulse part P3 includes a first expansion element p1, a first hold element p2, and a first contraction. It consists of an element p3, a second hold element p4, a second expansion element p5, a third hold element p6, and a second contraction element p7. The third micro-vibration pulse Pv3 in the present embodiment is a drive pulse (corresponding to the second vibration drive pulse in the present invention) in which the potential changes a total of four times by alternately changing the polarity of the potential change with respect to the reference potential Eb. is there.
上記のように構成された第3微振動パルスPv3が圧電素子29に印加されると、まず、第1の膨張要素p1により圧電素子29が基準電位Ebに対応する初期位置から圧力室38の外側に撓み、圧力室38が基準電位Ebに対応する基準容積から第1の膨張電位E1に対応する膨張容積まで膨張する。この圧力室38の膨張状態は、第1のホールド要素p2の印加期間中に亘って維持される。続いて、第1の収縮要素p3により圧電素子29が圧力室38の内側に撓み、圧力室38が第1の膨張電位E1に対応する膨張容積から収縮電位E2に対応する収縮容積まで急激に収縮する。この圧力室38の急激な収縮により圧力室38内のインクが加圧されて圧力振動が生じ、これにより圧力室38内およびノズル37内のインクが攪拌される。圧力室38の膨張状態は、第2のホールド要素p4の印加期間中に亘って維持された後、第2の膨張要素p5により圧電素子29が圧力室38の外側に撓み、圧力室38は収縮容積から上記膨張容積まで再度膨張する。続いて、圧力室38の収縮状態は、第3のホールド要素p6の印加期間に亘って維持される。第3のホールド要素p6の後、第2の収縮要素p7により圧電素子29が初期位置まで戻り、圧力室38の容積が基準容積まで復帰する。
When the third micro-vibration pulse Pv3 configured as described above is applied to the
このような第3微振動パルスPv3により微振動動作が行われることにより、特に第1の収縮要素p3および第2の膨張要素p5によって圧力室38の容積をより大きく変化させることができ、他の微振動パルスの場合と比較して最も高いインクの攪拌効果が得られる。また、第2の膨張要素p5および第2の収縮要素p7を、圧力室38内に生じた圧力振動を抑制する波形要素として機能させることができる。このため、第3微振動パルスPv3による微振動動作後のメニスカスの動きが抑えられるので、その後の吐出動作におけるインクの吐出安定性を確保することが可能となる。
By performing the micro-vibration operation by such third micro-vibration pulse Pv3, the volume of the
ここで、本実施形態において、第1の収縮要素p3が圧電素子29に印加されるタイミングに関し、第1の膨張要素p1により圧力室38が膨張される際に生じる圧力振動を加振し得るタイミングとなるように設定されている。具体的には、図4に示すように、第1の膨張要素p1の始端から第1の収縮要素p3の始端までの時間Δt1が、圧力室38内のインクに生じる圧力振動の周期(固有振動周期)Tcの1/2となるように設定されている。これにより、第1の膨張要素p1により生じた圧力振動に対して同位相となる圧力振動が第1の収縮要素p3によって励起されるので、振動を強め合い、これによりインクの撹拌効果をより高めることができる。また、第1の収縮要素p3によって生じた圧力振動を抑制させるタイミングで第2の膨張要素p5が圧電素子29に印加されるように構成されている。具体的には、第1の収縮要素p3の始端から第2の膨張要素p5の始端までの時間Δt2が、固有振動周期Tcと等しく(若しくはTcの自然数倍)なるように設定されている。これにより、第1の収縮要素p3により生じた圧力振動に対して逆位相となる圧力振動が第2の膨張要素p5によって励起されるので、振動を弱め合い、これにより第1の収縮要素p3により生じた圧力振動を制振することができる。なお、第2の膨張要素p5が、収縮電位E2から膨張電位E1まで変化することで、第1の収縮要素p3により生じた圧力振動が制振される一方で第2の膨張要素p5による圧力振動が残るので、これによりインクの撹拌効果が得られる。同様に、第2の膨張要素p5によって生じた圧力振動を抑制させるタイミングで第2の収縮要素p7が圧電素子29に印加されるように構成されている。すなわち、第2の膨張要素p5の始端から第2の収縮要素p7の始端までの時間Δt3が、固有振動周期Tcと等しく(若しくはTcの自然数倍)なるように設定されている。これにより、第2の膨張要素p5により生じた圧力振動に対して逆位相となる圧力振動が第2の収縮要素p7によって励起されるので、第2の膨張要素p5により生じた圧力振動を制振することができる。
Here, in this embodiment, regarding the timing at which the first contraction element p3 is applied to the
このような構成を採用することで、特に、第2微振動パルスPv2および第3微振動パルスPv3による微振動動作において、ノズル37や圧力室38におけるインクを効果的に攪拌させつつ、圧力振動が低減される。したがって、微振動動作が行われた周期の次の周期でインクを吐出するような場合においても、微振動動作後の残留振動の影響が抑制されるので、吐出安定性を確保することが可能となる。上記Δt1乃至Δt3に関し、例示した値には限られず、より大きな圧力振動を生じさせてインクの撹拌効果を向上させる場合にはTcの1/2に設定し、残留振動を抑制して吐出安定性を向上させる場合にはn×Tc(n:自然数)に設定すればよい。
ここで、上記のTcは、一般的には次式で表すことができる。
Tc=2π√〔(Mn+Ms)/(Mn×Ms×(Cc+Ci))〕
上記式において、Mnはノズル37におけるイナータンス(単位断面積あたりのインクの質量)、Msは個別連通口39におけるイナータンス、Ccは圧力室38のコンプライアンス(単位圧力あたりの容積変化、柔らかさの度合いを示す。)、Ciはインクのコンプライアンス(Ci=体積V/〔密度ρ×音速c2〕)である。
By adopting such a configuration, in particular, in the fine vibration operation by the second fine vibration pulse Pv2 and the third fine vibration pulse Pv3, the pressure vibration is generated while the ink in the
Here, the above Tc can be generally expressed by the following equation.
Tc = 2π√ [(Mn + Ms) / (Mn × Ms × (Cc + Ci))]
In the above equation, Mn is an inertance in the nozzle 37 (mass of ink per unit cross-sectional area), Ms is an inertance in the
図8は、空走時間に対する微振動パルスの選択例とその場合の間欠能力および吐出安定性の効果について示した表である。図8の例1は、所定のノズル37についての空走時間Tiが2.5秒である場合に、上記第1微振動パルスPv1が選択されて微振動動作が行われた例を示している。空走時間Tiが2.5秒である場合、インクの増粘の度合が比較的軽微であるため、第1微振動パルスPv1による微振動動作のインク撹拌効果により、その後の吐出動作(特に、当該微振動動作が行われた周期の次の周期における吐出動作)においてインクの増粘に起因した吐出不良が防止される(○)。また、第1微振動パルスPv1による微振動動作では、次の周期までには残留振動が確実に収束されるので、残留振動に起因した吐出不良も防止され、吐出安定性も良好となる(○)。一方、例2および例3の場合のように、空走時間Tiが5.0秒以上の場合、第1微振動パルスPv1による微振動動作では、増粘したインクを十分に撹拌することができず、吐出安定性は良好(○)であるものの、その後の吐出動作においてインクの増粘に起因した吐出不良が生じる(×)。
FIG. 8 is a table showing a selection example of the micro-vibration pulse with respect to the idle running time and the effect of the intermittent ability and the discharge stability in that case. Example 1 in FIG. 8 shows an example in which the fine vibration operation is performed by selecting the first fine vibration pulse Pv1 when the idle travel time Ti for the
例4は、空走時間Tiが5.0秒である場合に、上記第2微振動パルスPv2が選択されて微振動動作が行われた例を示している。第2微振動パルスPv2は、第1微振動パルスPv1と比較して微振動動作における撹拌効果が高められているので、空走時間Tiが5.0秒である場合においてもインクの増粘に起因した吐出不良が防止される(○)。また、制振要素としての前段膨張要素p5aにより残留振動が抑制される上、増粘したインクは、その粘性抵抗により残留振動を抑制するので、吐出安定性も良好(○)となる。しかしながら、例5の場合のように、空走時間Tiが10.0秒以上の場合、インクの増粘が一層進むので、第2微振動パルスPv2による微振動動作では、増粘したインクを十分に撹拌することができず、その後の吐出動作においてインクの増粘に起因した吐出不良が生じる(×)。 Example 4 shows an example in which the fine vibration operation is performed with the second fine vibration pulse Pv2 selected when the idle time Ti is 5.0 seconds. The second micro-vibration pulse Pv2 has a higher agitation effect in the micro-vibration operation than the first micro-vibration pulse Pv1, and thus increases the viscosity of the ink even when the idling time Ti is 5.0 seconds. The resulting discharge failure is prevented (◯). Further, the residual vibration is suppressed by the pre-stage expansion element p5a as the vibration damping element, and the thickened ink suppresses the residual vibration due to its viscous resistance, so that the ejection stability is also good (◯). However, as in the case of Example 5, when the idle time Ti is 10.0 seconds or more, the ink thickening further proceeds. Therefore, in the fine vibration operation by the second fine vibration pulse Pv2, the thickened ink is sufficient. In the subsequent discharge operation, discharge failure due to ink thickening occurs (×).
例6は、空走時間Tiが5.0秒である場合に、上記第3微振動パルスPv3が選択されて微振動動作が行われた例を示している。第3微振動パルスPv3は、微振動動作における撹拌効果が、各微振動パルスの中で最も高いので、空走時間Tiが5.0秒である場合においても、増粘インクを十分に撹拌することができ、インクの増粘に起因した吐出不良が防止される(○)。また、第2の膨張要素および第2の収縮要素p7が制振要素として機能する上、上記したように増粘したインクには振動が残りにくいので、吐出安定性も良好(○)となる。また、例7の場合のように、空走時間Tiが10.0秒の場合であっても、第3微振動パルスPv3による微振動動作では、インクの増粘による吐出不良が防止され(○)、また、吐出安定性も良好(○)である結果が得られた。なお、例8のように、空走時間Tiが2.5秒である場合、すなわち、インクの増粘があまり進んでいない場合に、上記第3微振動パルスPv3が選択されて微振動動作が行われると、必要以上にインクが撹拌されることになるため、残留振動が大きくなる。この場合、インクの増粘による吐出不良は防止される(○)ものの、吐出安定性が悪化する(×)結果となる。このため、インクの増粘による吐出不良を防止して間欠能力を向上させることと、吐出安定性を両立させるためには、空走時間Tiに応じて、より最適な振動駆動パルスで微振動動作を行うことが重要となる。 Example 6 shows an example in which the fine vibration operation is performed by selecting the third fine vibration pulse Pv3 when the idle time Ti is 5.0 seconds. Since the third fine vibration pulse Pv3 has the highest stirring effect in the fine vibration operation among the fine vibration pulses, the thick ink is sufficiently stirred even when the idling time Ti is 5.0 seconds. And ejection failure due to ink thickening is prevented (◯). In addition, the second expansion element and the second contraction element p7 function as a vibration damping element, and the ink that has been thickened as described above does not easily vibrate, so that the ejection stability is also good (◯). Further, even in the case where the idle time Ti is 10.0 seconds as in the case of Example 7, in the fine vibration operation by the third fine vibration pulse Pv3, ejection failure due to ink thickening is prevented (◯ ) In addition, the result that the ejection stability is good (◯) was obtained. As in Example 8, when the idle time Ti is 2.5 seconds, that is, when the ink thickening has not progressed so much, the above-mentioned third fine vibration pulse Pv3 is selected and the fine vibration operation is performed. If this is done, the ink will be stirred more than necessary, resulting in an increased residual vibration. In this case, ejection failure due to ink thickening is prevented (◯), but ejection stability deteriorates (×). For this reason, in order to prevent ejection failure due to ink thickening and improve intermittent performance and to achieve both ejection stability, fine vibration operation with a more optimal vibration drive pulse according to idle running time Ti It is important to do.
図9は、微振動パルスの選択処理について説明するフローチャートである。本発明に係るプリンター1では、図8に示す結果に基づき、予め空走時間について閾値が設定され、当該閾値とノズル37毎の空走時間とを比較した結果に基づき駆動信号COMvbの中からいずれかの微振動パルスPv1〜Pv3が選択的に当該ノズル37に対応する圧電素子29に印加されて微振動動作が行われる。具体的には、例えば、第1の閾値th1として4秒が、第2の閾値th2として8秒が、それぞれ設定されている。そして、記録動作中においてノズル37毎に空走時間が計時され、所定の記録周期でインクの吐出を行わないノズル37について、以下のような処理が行われる。すなわち、まず、空走時間Tiが第1の閾値th1を超えたか否かが判定され(ステップS1)、空走時間Tiが閾値th1を超えていない(Ti≦th1)と判定された場合(No)、今回の記録周期では第1微振動パルスPv1が選択されて当該ノズル37に対応する圧電素子29に印加されて微振動動作が行われる(ステップS2)。一方、空走時間Tiが閾値th1を超えた(Ti>th1)と判定された場合(Yes)、続いて、空走時間Tiが第2の閾値th2を超えたか否かが判定される(ステップS3)。空走時間Tiが閾値th2を超えていない(th1<Ti≦th2)と判定された場合(No)、今回の記録周期では第2微振動パルスPv2が選択されて当該ノズル37に対応する圧電素子29に印加されて微振動動作が行われる(ステップS4)。一方、空走時間Tiが閾値th2を超えた(Ti>th2)と判定された場合(Yes)、今回の記録周期では第3微振動パルスPv3が選択されて当該ノズル37に対応する圧電素子29に印加されて微振動動作が行われる(ステップS5)。
FIG. 9 is a flowchart for explaining the selection process of the minute vibration pulse. In the
このように、記録動作における空走時間Tiに応じて駆動信号COMvb中の各微振動パルスPv1〜Pv3の何れかが選択的に圧電素子29に印加されることにより、空走時間(インクの増粘の度合)に応じて、より過不足なくより適切な微振動動作が実行される。これにより、間欠能力の向上と吐出安定性の確保の両立が可能となる。そして、間欠能力が向上することにより、フラッシング動作やクリーニング動作等の回復処理を実行する頻度を低減することができるので、その分、インクの消費を抑制することが可能となる。
As described above, any of the micro-vibration pulses Pv1 to Pv3 in the drive signal COMvb is selectively applied to the
なお、上記第1の実施形態においては、第1の閾値th1および第2の閾値th2と各ノズル37についての空走時間Tiとの比較結果に応じて第1微振動パルスPv1乃至第3微振動パルスPv3の3つのうちの何れかが選択されて微振動動作が行われる構成を例示したが、これには限られず、例えば、空走時間について1つの閾値が設定され、当該閾値と各ノズル37の空走時間Tiとの比較結果に応じて、第2微振動パルスPv2または第3微振動パルスPv3の何れか一方が選択されて微振動動作が行われる構成とすることもできる。すなわち、この構成では、ノズル37の空走時間Tiが予め定められた閾値以下である場合、第2微振動パルスPv2が選択されて当該ノズル37に対応する圧電素子29に印加される一方、空走時間Tiが上記閾値を超えた場合、第3微振動パルスPv3が選択されて当該ノズル37に対応する圧電素子29に印加されて、微振動動作が行われる。
In the first embodiment, the first micro-vibration pulse Pv1 to the third micro-vibration are determined according to the comparison result between the first threshold value th1 and the second threshold value th2 and the idling time Ti for each
また、上記実施形態においては、同一の駆動信号COMvb内にパルス部P1〜P3の一部またはこれらの組み合わせを選択することで、第1微振動パルスPv1、第2微振動パルスPv2、および第3微振動パルスPv3が圧電素子29に印加される構成を例示したが、これには限られない。例えば、第1微振動パルスPv1、第2微振動パルスPv2、および第3微振動パルスPv3が、それぞれ別の駆動信号に含まれ、これらの駆動信号からの1つが空走時間と閾値との比較に基づき選択されて圧電素子29に印加される構成であってもよい。
さらに、インクの吐出に係る駆動パルスが含まれる駆動信号中に、これらの微振動パルスが含まれる構成を採用することもできる。
Further, in the above embodiment, by selecting a part of the pulse parts P1 to P3 or a combination thereof in the same drive signal COMvb, the first fine vibration pulse Pv1, the second fine vibration pulse Pv2, and the third Although the configuration in which the minute vibration pulse Pv3 is applied to the
Furthermore, it is possible to employ a configuration in which these micro-vibration pulses are included in a drive signal that includes drive pulses related to ink ejection.
また、上記実施形態では、圧電素子として、所謂撓み振動型の圧電素子29を例示したが、これには限られず、例えば、所謂縦振動型の圧電素子を採用することも可能である。この場合、上記実施形態で例示した各微振動パルスに関し、電位の変化方向、つまり上下(極性)が反転した波形となる。
In the above-described embodiment, the so-called flexural vibration type
そして、本発明は、微振動動作を行う液体吐出装置であれば、上記のプリンターに限らず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置、あるいは、着弾対象の一種である布帛(被捺染材)に対して液体吐出ヘッドからインクを着弾させて捺染を行う捺染装置、または、記録装置以外の液体吐出装置、例えば、ディスプレイ製造装置、電極製造装置、チップ製造装置等にも適用することができる。 The present invention is not limited to the above-described printer as long as it is a liquid ejecting apparatus that performs a micro-vibration operation. Various ink jet recording apparatuses such as a plotter, a facsimile machine, and a copying machine, or a cloth that is a kind of landing target Also applicable to textile printing devices that perform printing by landing ink from the liquid ejection head on the (material to be printed), or liquid ejection devices other than recording devices, such as display manufacturing devices, electrode manufacturing devices, chip manufacturing devices, etc. can do.
1…プリンター,2…外部装置,3…紙送り機構,4…キャリッジ移動機構,5…リニアエンコーダー,6…記録ヘッド,7…プリンターコントローラー,8…インターフェース,9…主制御回路,10…記憶部,11…駆動信号発生回路,12…プラテン,13…プリントエンジン,15…ヘッドコントローラー,16…キャリッジ,17…インクカートリッジ,18…ガイドロッド,20…キャッピング機構,21…キャップ,22…ワイピング機構,23…ワイパー,25…ノズルプレート,26…連通基板,27…圧力室形成基板,28…弾性膜,29…圧電素子,30…保護基板,31…圧電デバイス,32…ケース,33…収容空部,34…インク導入路,35…共通液室,37…ノズル,38…圧力室,39…個別連通口
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記アクチュエーターを駆動して前記圧力室および前記ノズルにおける液体を振動させる振動駆動パルスを発生する駆動パルス発生回路と、を有する液体吐出装置であって、
前記駆動パルス発生回路は、基準電位から電位変化の極性を交互に異ならせて電位が合計3回変化して前記基準電位に戻る第1振動駆動パルスと、前記基準電位から電位変化の極性を交互に異ならせて電位が合計4回変化して前記基準電位に戻る第2振動駆動パルスと、を発生可能であり、
吐出処理が開始されてから、又は、当該吐出処理において液体が前回に吐出されてから、その後に液体が吐出されない非吐出状態での経過時間が、予め定められた閾値以下である場合、前記第1振動駆動パルスを選択して当該ノズルに対応するアクチュエーターに印加する一方、前記経過時間が、前記閾値を超えた場合、前記第2振動駆動パルスを選択して当該ノズルに対応するアクチュエーターに印加して、微振動動作を行うことを特徴とする液体吐出装置。 A liquid ejection head that has a nozzle that ejects liquid, a pressure chamber that communicates with the nozzle, and an actuator that generates pressure vibration in the liquid in the pressure chamber, and that ejects liquid from the nozzle by driving the actuator;
A drive pulse generation circuit that drives the actuator to generate a vibration drive pulse that vibrates the liquid in the pressure chamber and the nozzle;
The drive pulse generation circuit alternately changes the polarity of the potential change from the reference potential and the first vibration drive pulse in which the potential is changed three times in total and returns to the reference potential. And a second vibration drive pulse that changes the potential a total of four times and returns to the reference potential.
When the elapsed time in the non-ejection state in which no liquid is ejected after the ejection process is started or after the previous ejection of liquid in the ejection process is less than or equal to a predetermined threshold, While one vibration drive pulse is selected and applied to the actuator corresponding to the nozzle, if the elapsed time exceeds the threshold, the second vibration drive pulse is selected and applied to the actuator corresponding to the nozzle. And a liquid ejection device characterized by performing a fine vibration operation.
前記経過時間が、第1の閾値以下である場合、前記第3振動駆動パルスを選択して当該ノズルに対応するアクチュエーターに印加し、
前記経過時間が、前記第1の閾値を超え、且つ、前記第1の閾値よりも長い第2の閾値以下である場合、前記第1振動駆動パルスを選択して当該ノズルに対応するアクチュエーターに印加し
前記経過時間が、前記第2の閾値を超えた場合、前記第2振動駆動パルスを選択して当該ノズルに対応するアクチュエーターに印加することを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。 The drive pulse generation circuit is capable of generating a third vibration drive pulse in which the potential changes alternately from the reference potential and the potential changes twice in total and returns to the reference potential.
If the elapsed time is less than or equal to the first threshold, the third vibration drive pulse is selected and applied to the actuator corresponding to the nozzle,
When the elapsed time exceeds the first threshold and is equal to or less than a second threshold that is longer than the first threshold, the first vibration drive pulse is selected and applied to the actuator corresponding to the nozzle. 2. The liquid ejection apparatus according to claim 1, wherein when the elapsed time exceeds the second threshold, the second vibration driving pulse is selected and applied to an actuator corresponding to the nozzle.
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