JP2019130726A - Liquid discharge device and control method for liquid discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のノズルから液体を排出させるクリーニング動作を行う液体吐出装置、及び、液体吐出装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a liquid ejection apparatus that performs a cleaning operation for discharging liquid from a plurality of nozzles, and a method for controlling the liquid ejection apparatus.
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生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ー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 is an image recording device such as an ink jet printer or an ink jet plotter. Recently, various types of manufacturing have been made by taking advantage of the ability to accurately land a very small amount of liquid 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.
この種の液体吐出ヘッドは、液体を貯留した液体貯留部材から液体導入口を介して共通液室(リザーバーあるいはマニホールドとも呼ばれる)及び圧力室を通ってノズルに至る液体流路を備えており、圧電素子や発熱素子等の駆動素子(アクチュエーター)の駆動によってノズルや圧力室内の液体に圧力変動を生じさせ、この圧力変動を利用してノズルから液体を吐出させる。上記液体吐出ヘッドは、複数のノズルを備え、液体貯留部材から液体供給経路を通じて共通液室に液体が供給され、当該液体は共通液室から各ノズルに分配・供給される。 This type of liquid discharge head includes a liquid flow path from a liquid storage member that stores liquid to a nozzle through a common liquid chamber (also referred to as a reservoir or a manifold) and a pressure chamber via a liquid introduction port. By driving a driving element (actuator) such as an element or a heating element, a pressure fluctuation is generated in the liquid in the nozzle or the pressure chamber, and the liquid is discharged from the nozzle by using the pressure fluctuation. The liquid discharge head includes a plurality of nozzles, the liquid is supplied from the liquid storage member to the common liquid chamber through the liquid supply path, and the liquid is distributed and supplied from the common liquid chamber to the nozzles.
上記共通液室は、多数のノズルが連通されているため、液体吐出ヘッドにおける他の流路と比較して広い面積(又は体積)を有している。このため、当該共通液室に液体を導入する液体導入口の比較的近くで共通液室と連通するノズルと、液体導入口からより遠い位置で共通液室と連通するノズルとの間での液体の供給圧を可及的に均一とするために、液体導入口側からノズルとの連通側に向かって広がるように共通液室の端部における内壁面が傾斜したテーパー構造の共通液室がこの種の液体吐出ヘッドで採用されている(例えば、特許文献1参照)。 The common liquid chamber has a large area (or volume) compared to other flow paths in the liquid discharge head because a large number of nozzles communicate with each other. For this reason, the liquid between the nozzle communicating with the common liquid chamber relatively near the liquid inlet for introducing the liquid into the common liquid chamber and the nozzle communicating with the common liquid chamber at a position farther from the liquid inlet. In order to make the supply pressure as uniform as possible, the common liquid chamber having a tapered structure in which the inner wall surface at the end of the common liquid chamber is inclined so as to spread from the liquid inlet side toward the communication side with the nozzle. This type of liquid discharge head is used (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、このようなテーパー構造が採用された共通液室においても、液体導入口から近い位置と比較して、液体導入口から離れた位置では液体が淀みやすい。このため、各ノズルから液体を強制的に排出させるクリーニング動作を行う場合において、液体導入口から離れたノズルでは、液体導入口に近いノズルと比較して圧力(クリーニング動作に伴って流路内の液体に付与される圧力)が作用し難く、液体や気泡の排出効率が低い。このような構成において、液体導入口から離れたノズルを含む各ノズルにおいて十分な液体の排出量を得るためにクリーニング動作における強度(流路内の液体に付与する圧力やクリーニングの動作時間等)を全体的に上げた場合、液体導入口に近いノズルにおいては液体が必要以上に排出されてしまう。その結果、クリーニング動作で消費する液体の量が増加してしまうという問題があった。 However, even in the common liquid chamber in which such a tapered structure is adopted, the liquid tends to stagnate at a position away from the liquid introduction port as compared with a position near the liquid introduction port. For this reason, when performing a cleaning operation for forcibly discharging the liquid from each nozzle, the pressure at the nozzle far from the liquid inlet is higher than that at the nozzle near the liquid inlet. The pressure applied to the liquid is difficult to act, and the discharge efficiency of the liquid and bubbles is low. In such a configuration, the strength in the cleaning operation (pressure applied to the liquid in the flow path, the cleaning operation time, etc.) in order to obtain a sufficient liquid discharge amount in each nozzle including the nozzle separated from the liquid introduction port. When raised as a whole, the liquid is discharged more than necessary at the nozzle close to the liquid inlet. As a result, there is a problem that the amount of liquid consumed in the cleaning operation increases.
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、クリーニング動作における排出効率を高めて液体の消費量を低減することが可能な液体吐出装置、及び、液体吐出装置の制御方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a liquid ejecting apparatus capable of increasing discharge efficiency in a cleaning operation and reducing liquid consumption, and a liquid ejecting apparatus. A control method is provided.
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、液体を吐出するノズル、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変動を生じさせる駆動素子をそれぞれ複数有し、前記複数の圧力室が共通に連通する共通液室を有する液体吐出ヘッドと、
前記複数のノズルから液体をそれぞれ排出させるクリーニング機構と、
前記クリーニング機構により複数のノズルから液体を排出させる際に、前記複数の駆動素子のうち少なくとも一部の駆動素子を駆動する駆動波形を生成する駆動波形生成回路と、
を備えることを特徴とする。
The liquid ejection apparatus of the present invention has been proposed to achieve the above object, and is a nozzle that ejects liquid, a pressure chamber that communicates with the nozzle, and a drive that causes pressure fluctuations in the liquid in the pressure chamber. A liquid discharge head having a plurality of elements and a common liquid chamber in which the plurality of pressure chambers communicate in common;
A cleaning mechanism for discharging liquid from each of the plurality of nozzles;
A drive waveform generation circuit that generates a drive waveform for driving at least some of the plurality of drive elements when the liquid is discharged from the plurality of nozzles by the cleaning mechanism;
It is characterized by providing.
本発明によれば、クリーニング機構により複数のノズルから液体を排出させるクリーニング動作を行う際に、複数の駆動素子のうち少なくとも一部の駆動素子を駆動することにより、共通液室から特定のノズルへ液体の流入を促したり又は阻止したりするような圧力変化を当該特定のノズルに対応する圧力室内に生じさせることができる。これにより、他のノズルと比較してクリーニング動作時の圧力が作用し難いノズルにおいても液体や気泡の排出効率を高めることが可能となる。このため、クリーニング動作で消費される液体の量を低減することが可能となる。 According to the present invention, when performing the cleaning operation for discharging the liquid from the plurality of nozzles by the cleaning mechanism, at least a part of the plurality of driving elements is driven to move the common liquid chamber to the specific nozzle. A pressure change that promotes or prevents the inflow of liquid can be generated in the pressure chamber corresponding to the specific nozzle. This makes it possible to increase the discharge efficiency of liquids and bubbles even in nozzles where the pressure during the cleaning operation is less likely to act than other nozzles. For this reason, it is possible to reduce the amount of liquid consumed in the cleaning operation.
上記構成において、前記液体吐出ヘッドは、前記液体吐出ヘッドは、前記共通液室に液体を導入する液体導入口を備え、
前記ノズルは、前記液体導入口から当該ノズルに至るまでの液体経路の長さが所定値以上の第1ノズルと、前記液体経路の長さが前記所定値未満の第2ノズルと、を有し、
前記第1ノズルに対応する前記駆動素子と前記第2ノズルに対応する前記駆動素子とのうち少なくとも一方の駆動素子が前記一部の駆動素子である構成を採用することができる。
In the above configuration, the liquid discharge head includes a liquid introduction port for introducing liquid into the common liquid chamber,
The nozzle includes a first nozzle having a liquid path length from the liquid inlet to the nozzle having a predetermined value or more, and a second nozzle having a liquid path length less than the predetermined value. ,
A configuration in which at least one of the drive elements corresponding to the first nozzle and the drive elements corresponding to the second nozzle is the partial drive element may be employed.
この構成によれば、クリーニング動作を行う際に第1ノズルの駆動素子又は第2ノズルの駆動素子の少なくとも一方を駆動することにより、共通液室から第1ノズルへ液体の流入を促すことができる。これにより、液体経路の長さが所定値以上であることにより第2ノズルと比較してクリーニング動作時の圧力が作用し難い第1ノズルにおいても液体や気泡の排出効率を高めることが可能となる。 According to this configuration, at the time of performing the cleaning operation, by driving at least one of the first nozzle driving element and the second nozzle driving element, it is possible to promote the inflow of liquid from the common liquid chamber to the first nozzle. . As a result, it is possible to increase the discharge efficiency of the liquid and bubbles even in the first nozzle where the pressure during the cleaning operation is less likely to act than the second nozzle because the length of the liquid path is equal to or greater than the predetermined value. .
また、上記構成において、前記液体導入口は、前記共通液室の第1の方向における中央部に位置し、
前記第1ノズルは、前記共通液室の前記第1の方向における端部に連通し、
前記第2ノズルは、前記共通液室の前記中央部に連通する構成を採用することが望ましい。
In the above configuration, the liquid inlet is located at a central portion in the first direction of the common liquid chamber,
The first nozzle communicates with an end of the common liquid chamber in the first direction;
It is desirable that the second nozzle adopt a configuration communicating with the central portion of the common liquid chamber.
この構成によれば、流れが淀みやすい共通液室の端部で連通する第1ノズルにおいても液体や気泡の排出効率を高めることが可能となる。 According to this configuration, it is possible to increase the discharge efficiency of the liquid and bubbles even in the first nozzle communicating with the end of the common liquid chamber where the flow tends to stagnate.
上記構成において、前記第1ノズルに対応する前記駆動素子に印加される前記駆動波形は、前記第1ノズル内のメニスカスを吐出側に揺らす第1駆動波形である構成を採用することが望ましい。 In the above-described configuration, it is preferable that the drive waveform applied to the drive element corresponding to the first nozzle is a first drive waveform that swings the meniscus in the first nozzle toward the discharge side.
この構成によれば、第1ノズル内のメニスカスを吐出側に揺らすことにより、共通液室から第1ノズルへ液体の流入を促すことができるので、第1ノズルにおける液体や気泡の排出効率を高めることが可能となる。 According to this configuration, it is possible to promote the inflow of liquid from the common liquid chamber to the first nozzle by swinging the meniscus in the first nozzle toward the discharge side, so that the discharge efficiency of liquid and bubbles in the first nozzle is increased. It becomes possible.
上記構成において、前記第2ノズルに対応する前記駆動素子に印加される前記駆動波形は、前記第2ノズル内のメニスカスを前記圧力室側に揺らす第2駆動波形である構成を採用することが望ましい。 In the above-described configuration, it is preferable that the drive waveform applied to the drive element corresponding to the second nozzle is a second drive waveform that swings the meniscus in the second nozzle toward the pressure chamber. .
この構成によれば、第2ノズル内のメニスカスを圧力側に揺らすことにより、第2ノズルへの液体の流入を阻害することで、第1ノズルにおける液体や気泡の排出効率を高めることが可能となる。 According to this configuration, it is possible to increase the liquid and bubble discharge efficiency in the first nozzle by inhibiting the inflow of the liquid into the second nozzle by swinging the meniscus in the second nozzle to the pressure side. Become.
また、本発明の液体吐出装置の制御方法は、液体を吐出するノズル、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変動を生じさせる駆動素子をそれぞれ複数有し、前記複数の圧力室が共通に連通する共通液室を有する液体吐出ヘッドと、前記複数のノズルから液体をそれぞれ排出させるクリーニング機構と、前記駆動素子を駆動する駆動波形を生成する駆動波形生成回路と、を備える液体吐出装置の制御方法であって、
前記クリーニング機構により複数のノズルから液体を排出させる際に、前記複数の駆動素子のうち少なくとも一部の駆動素子を前記駆動波形により駆動することを特徴とする。
The control method of the liquid ejection apparatus of the present invention includes a plurality of nozzles that eject liquid, a pressure chamber that communicates with the nozzle, and a plurality of drive elements that cause pressure fluctuations in the liquid in the pressure chamber. A liquid discharge head having a common liquid chamber that communicates in common with each other, a cleaning mechanism that discharges liquid from each of the plurality of nozzles, and a drive waveform generation circuit that generates a drive waveform that drives the drive element, A method for controlling a liquid ejection apparatus comprising:
When the liquid is discharged from the plurality of nozzles by the cleaning mechanism, at least some of the plurality of driving elements are driven by the driving waveform.
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. Note that, 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 this embodiment. 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、液体吐出ヘッドの一種である記録ヘッド10を備えるプリンター1の構成を示す正面図である。また、図2は、プリンター1の電気的な構成について説明するブロック図である。本実施形態に係るプリンター1は、フレーム2と、このフレーム2内に配設されたプラテン3とを備えており、搬送機構4(図2参照)によってプラテン3上に記録用紙、布帛、あるいは、樹脂シート等の媒体(液体の着弾対象物の一種)を搬送する。また、フレーム2内には、プラテン3と平行にガイドロッド5が架設されており、このガイドロッド5には、記録ヘッド10を搭載したキャリッジ6が摺動可能に支持されている。このキャリッジ6は、キャリッジ移動機構7(図2参照)の駆動により、ガイドロッド5に沿って媒体の搬送方向に直交する主走査方向に往復移動するように構成されている。このプリンター1は、プラテン3上の媒体に対してキャリッジ6を主走査方向に相対移動させながら記録ヘッド10のノズル30(図3等参照)からインク(本発明における液体の一種)を吐出させて、媒体上に当該インクを着弾させることにより文字や画像等の着弾パターンを形成(記録・印刷)する。
FIG. 1 is a front view illustrating a configuration of a
キャリッジ6には、インクを貯留したインクカートリッジ8(液体貯留部材の一種)が着脱可能に装着されている。インクとしては、例えば、水系の染料インクもしくは顔料インクや、これらの水系のインクよりも耐候性が高められた有機溶剤系(エコソルベント系)インクや、紫外線の照射による硬化する光硬化型インク等、周知の種々の組成のものを用いることができる。なお、本実施形態においては、インクカートリッジ8がキャリッジ6に搭載される構成を例示したが、これには限られず、インクカートリッジ8がプリンター1の本体側に配置され、インク供給チューブを介して記録ヘッド10に供給される構成を採用することも可能である。
An ink cartridge 8 (a type of liquid storage member) that stores ink is detachably mounted on the
フレーム2内におけるプラテン3から外れた領域には、キャリッジ6に搭載された記録ヘッド10のノズルプレート24のノズル形成面(プラテン3と対向する面。図3等参照。)を払拭するワイピング機構11が配設されている。このワイピング機構11は、ワイパー12を有している。このワイパー12としては、例えばゴムやエラストマー等の弾性・可撓性を有する部材により構成される。このワイピング機構11は、ワイピング動作においてワイパー12の先端部が記録ヘッド10のノズル形成面に接触可能な位置に当該ワイパー12を配置する。そして、ワイパー12の先端部がノズル形成面に接触した状態で両者を相対移動させることにより当該ワイパー12によってノズル形成面が払拭される。
In a region outside the
フレーム2内におけるキャリッジ8の待機位置であるホームポジションには、上記ワイピング機構11に隣接してキャッピング機構13(本発明におけるクリーニング機構の一種)が配設されている。キャッピング機構13は、記録ヘッド10のノズル形成面に当接し得るトレイ状の弾性部材からなるキャップ14(封止部材の一種)を有する。このキャッピング機構13では、キャップ14内の空間が封止空間として機能し、この封止空間内に記録ヘッド10のノズル30を臨ませた状態でノズル形成面に密着可能に構成されている。また、このキャップ14には、図示しない廃液チューブを介してポンプユニット16(図2参照)が接続されており、このポンプユニット16の作動によって廃液チューブを介してキャップ14の封止空間内を負圧化することができる。そして、記録ヘッド10のノズル30やインク流路の詰まりを解消するためのクリーニング動作においては、ノズル形成面への密着状態で封止空間(密閉空間)内が負圧化されてノズル30から記録ヘッド10内のインクや気泡が吸引されてキャップ14の封止空間内に排出される。
A capping mechanism 13 (a kind of cleaning mechanism in the present invention) is disposed adjacent to the
図2に示されるように、本実施形態におけるプリンター1は、CPU17、記憶装置18、駆動信号発生回路19(駆動波形生成回路の一種)、入出力インターフェース20、搬送機構4、キャリッジ移動機構7、ワイピング機構11、キャッピング機構13、ポンプユニット16、及び記録ヘッド10を有する。入出力インターフェース20は、外部機器側からの印刷動作等の要求、印刷設定情報、印刷データ(画像データ)等を受けたり、プリンター1の状態情報を外部機器に出力したり各種データの送受信を行う。CPU17は、プリンター全体の制御を行うための演算処理装置であり、記録ヘッド10による印刷動作(液体の吐出動作)等を制御する。記憶装置18は、CPU17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。駆動信号発生回路19は、駆動信号の波形に関する波形データに基づいて記録ヘッド10の圧電素子31を駆動するための駆動波形(後述)を含む駆動信号を生成する。
As shown in FIG. 2, the
次に、本実施形態における記録ヘッド10の構成について説明する。
図3は記録ヘッド10の断面図であり、図4は図3における領域Xの拡大図である。本実施形態における記録ヘッド10は、固定板23、ノズルプレート24、連通板25、アクチュエーターユニット26、コンプライアンス基板27、ホルダー28等の複数のヘッド構成部材が積層されて接着剤等によって接合されてユニット化されている。なお、以下においては、記録ヘッド10の各構成部材の積層方向を、適宜上下方向として説明する。
Next, the configuration of the
3 is a cross-sectional view of the
本実施形態におけるアクチュエーターユニット26は、ノズルプレート24に形成された複数のノズル30にそれぞれ連通する複数の圧力室33が形成された圧力室形成基板29と、各圧力室33内のインクに圧力変動を生じさせる駆動素子としての複数の圧電素子31と、これらの圧力室形成基板29及び圧電素子31を保護する保護基板32とを積層した状態で備えている。保護基板32の平面視における略中央部には、駆動IC38を実装したフレキシブル基板39が挿通される配線空部40が開設されている。この配線空部40内に、圧電素子31のリード電極が配置され、このリード電極にフレキシブル基板39の配線端子が電気的に接続される。このフレキシブル基板39を通じて駆動信号発生回路19から送られてくる駆動信号が圧電素子31に供給される。なお、フレキシブル基板39としては、駆動IC38を備えるものには限られず、当該駆動IC38が保護基板32の上部に所謂インターポーザーを介して別途配置される構成を採用することもできる。
The
アクチュエーターユニット26の圧力室形成基板29は、シリコン単結晶基板から作製されている。この圧力室形成基板29には、圧力室33となる液室が各ノズル30に対応して複数列設されている。この圧力室33は、ノズル列に交差(本実施形態においては直交)する方向に長尺な空部である。この圧力室33の長手方向の一側の端部には、ノズル連通口34が連通し、他側の端部に個別連通口35が連通する。本実施形態における圧力室形成基板29には、圧力室33の列が2列形成されている。
The pressure
圧力室形成基板29の上面(連通板25側とは反対側の面)には、振動板36が積層され、この振動板36によって圧力室33の上部開口が封止されている。この振動板36は、例えば、圧力室形成基板29の上面に形成された二酸化シリコン(SiO2)からなる弾性膜と、この弾性膜上に形成された酸化ジルコニウム(ZrO2)からなる絶縁体膜と、から成る。そして、この振動板36上における各圧力室33に対応する領域に圧電素子31がそれぞれ積層されている。
A
本実施形態の圧電素子31は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子31は、例えば、振動板36上に、下電極層、圧電体層及び上電極層(いずれも図示せず)が順次積層されてなる。このように構成された圧電素子31は、下電極層と上電極層との間に両電極の電位差に応じた電界が付与されると、上下方向に撓み変形する。本実施形態では、2列に形成された圧力室33の列に対応して、圧電素子31の列が2列形成されている。なお、下電極層及び上電極層は、両側の圧電素子31の列から当該列の間の配線空部40内までリード電極として延在され、上述したようにフレキシブル基板39と電気的に接続されている。
The
保護基板32は、2列に形成された圧電素子31の列を覆うように振動板36上に積層されている。保護基板32の内部には、圧電素子31の列を収容可能な長尺な収容空間41が形成されている。この収容空間41は、保護基板32の下面側(振動板36側)から上面側(ホルダー28側)に向けて保護基板32の高さ方向途中まで形成された窪みである。本実施形態における保護基板32には、配線空部40の両側に収容空間41がそれぞれ形成されている。アクチュエーターユニット26の下面には、このアクチュエーターユニット26よりも広い面積を有する連通板25が接合される。
The
図5は、連通板25の平面図である。
本実施形態における連通板25は、圧力室形成基板29と同様にシリコン単結晶基板から作製されている。本実施形態における連通板25には、圧力室33とノズル30とを連通するノズル連通口34、各圧力室に共通に設けられたリザーバー43(共通液室の一種。マニホールドとも呼ばれる。)、及び、リザーバー43と圧力室33とを連通する個別連通口35が、例えば異方性エッチングにより形成されている。本実施形態におけるリザーバー43は、ノズル列方向に沿って延在する液室であり、本実施形態における連通板25においてノズルプレート24のノズル列毎に対応して2つ形成されている。そして、リザーバー43の下面側(圧力室形成基板29側とは反対側)の開口部は、コンプライアンス基板27のコンプライアンスシート44によって封止される。なお、1つのノズル列に対して複数のリザーバーが設けられ、それぞれのリザーバーに異なる種類のインクが割り当てられる構成を採用することもできる。ノズル連通口34、個別連通口35、及びリザーバー43は、連通板25の下面側から異方性エッチングによって形成されている。このリザーバー43には、後述するようにホルダー28に設けられた導入液室51のインク導入口52(本発明における液体導入口の一種)を通じてインクが導入される。個別連通口35は、各圧力室33にそれぞれ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35は、圧力室33の長手方向における他側(ノズル連通口34に連通する側とは反対側)の端部と連通する。
FIG. 5 is a plan view of the
The
本実施形態におけるリザーバー43は、ホルダー28の導入液室51と連通する第1のリザーバー部43aと、当該第1のリザーバー部43aと個別連通口35とを連通する第2のリザーバー部43bと、から構成される。第1のリザーバー部43aは、ホルダー28の導入液室51の底面側の開口形状に倣った形状及び寸法の開口を有する空部であり、連通板25の板厚方向を貫通した部分である。本実施形態においては、第1のリザーバー部43aの長手方向、すなわち、ノズル列方向(本発明における第1の方向に相当)の中央部に対応する位置にホルダー28のインク導入口52が位置している。第2のリザーバー部43bは、連通板25の上面側に肉薄部43cを残して下面側から板厚方向の途中まで窪んだ部分であり、第1のリザーバー部43aに対してノズル列方向に交差する方向(本実施形態においては直交する第2の方向)に隣接して形成されている。この第2のリザーバー部43bは、ノズル列方向において、第1のリザーバー部43aの一端から他端にかけて当該第1のリザーバー部43aに沿って延在している。また、第2のリザーバー部43bのノズル列方向に交差する方向における一端部は第1のリザーバー部43aと連通する一方、同方向の他端部は、連通板25に接合された圧力室形成基板29の圧力室33に連通する個別連通口35に連通するように形成されている。本実施形態において、第1のリザーバー部43aを画成している内壁面のうち、ノズル列方向における両端にそれぞれ位置する壁面は、ノズル列方向に直交する方向における個別連通口35側(第2のリザーバー部43b側)とは反対側から個別連通口35側に向けて液室が広がるように傾斜したテーパー面42となっている。すなわち、ノズル列方向において、リザーバー43の両端部は、それぞれの端に向けて流路が狭くなるように構成されている。
The
上記の連通板25の下面の略中央部分には、複数のノズル30が形成されたノズルプレート24が接合される。本実施形態におけるノズルプレート24は、連通板25及びアクチュエーターユニット26よりも小さい外形の板材であり、例えばステンレス鋼等の金属板又はシリコン単結晶基板から構成されている。このノズルプレート24は、連通板25の下面において、リザーバー43の開口から外れた位置であって、ノズル連通口34が開口した領域に、これらのノズル連通口34と複数のノズル30とがそれぞれ連通する状態で接着剤等により接合される。本実施形態におけるノズルプレート24には、複数のノズル30が列設されてなるノズル列が合計2条形成されている。本実施形態においては、1列のノズル列(ノズル群)は、例えば400個のノズル30により構成されている。なお、ノズル群としては、複数のノズルが列状に並設されたものには限られず、複数のノズルがマトリクス状に配置されたものも採用することができる。要するに、ノズル群は、同一のリザーバー(共通液室)から液体がそれぞれ供給される複数のノズルにより構成されるものであればよい。
A
また、連通板25の下面において、ノズルプレート24から外れた位置には、コンプライアンス基板27が接合されている。コンプライアンス基板27は、連通板25の下面に位置決めされて接合された状態で、連通板25の下面におけるリザーバー43の開口を封止する。本実施形態におけるコンプライアンス基板27は、図4に示されるように、コンプライアンスシート44(コンプライアンス部材の一種)と、これを支持する支持板45とが接合されて構成されている。連通板25の下面には、コンプライアンス基板27のコンプライアンスシート44が接合されて、連通板25と支持板45との間にコンプライアンスシート44が挟まれた状態となる。コンプライアンスシート44は、可撓性を有する薄膜、例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)等の合成樹脂材料により作製されている。支持板45は、コンプライアンスシート44よりも剛性が高く且つ厚みのあるステンレス鋼等の金属材料で形成されている。この支持板45のリザーバー43に対向する領域には、このリザーバー43の下面開口に倣った形状に支持板45の一部が除去されたコンプライアンス開口48が形成されている。このため、リザーバー43の下面側の開口は、可撓性を有するコンプライアンスシート44のみで封止されている。換言すると、コンプライアンスシート44は、リザーバー43の一部を区画している。
In addition, a
支持板45の下面におけるコンプライアンス開口48に対応する部分は、固定板23によって封止されている。これにより、コンプライアンスシート44の可撓領域と、これに対向する固定板23との間には、コンプライアンス空間47が形成されている。そして、このコンプライアンス空間47におけるコンプライアンスシート44の可撓領域が、インク流路内、特にリザーバー43内の圧力変動に応じてリザーバー43側又はコンプライアンス空間47側に変位する。したがって、支持板45の厚みは、コンプライアンス空間47として必要な高さに応じて定められている。
A portion corresponding to the
アクチュエーターユニット26及び連通板25は、ホルダー28に固定されている。ホルダー28は、平面視において連通板25と略同一形状を呈し、その下面側にはアクチュエーターユニット26を収容する収容空部49が形成されている。そして、収容空部49にアクチュエーターユニット26が収容された状態でホルダー28の下面が連通板25によって封止される。図3に示されるように、このホルダー28の平面視における略中央部分には、収容空部49と連通する挿通空部50が開設されている。この挿通空部50は、アクチュエーターユニット26の配線空部40とも連通する。上記のフレキシブル基板39は、挿通空部50を通じて配線空部40に挿入されるように構成されている。また、ホルダー28の内部において、挿通空部50及び収容空部49の両側には、連通板25のリザーバー43と連通する導入液室51が形成されている。また、ホルダー28の上面には、導入液室51と連通するインク導入口52がそれぞれ開設されている。導入液室51には、インクカートリッジ8から送られてきたインクがインク導入口52を通じて導入される。すなわち、インクカートリッジ8から送られてきたインクは、インク導入口52、導入液室51、及びリザーバー43へと導入され、リザーバー43から個別連通口35を通じて各圧力室33に供給される。なお、本実施形態におけるリザーバー43と導入液室51とで画成される液室全体を本発明における共通液室とすることもできる。
The
固定板23は、例えば、ステンレス鋼等の金属製の板材である。本実施形態における固定板23には、ノズルプレート24に対応する位置に、当該ノズルプレート24に形成されたノズル30を露出させるため、ノズルプレート24の外形に倣った形状の貫通口23aが厚さ方向を貫通する状態で形成されている。この貫通口23aは、ノズルプレート24に対応して形成されるコンプライアンス基板27の貫通開口と連通する。本実施形態では、この固定板23の下面と貫通口23aにおけるノズルプレート24の露出部分とにより、ノズル形成面が構成されている。この固定板23は、記録ヘッド10を収容する図示しないヘッドケースに固定される。
The fixed
そして、上記構成の記録ヘッド10では、インク導入口52からリザーバー43及び圧力室33を通ってノズル30に至るまでの流路内がインクで満たされた状態で、駆動IC38からの駆動信号(駆動パルス)に従い圧電素子31が駆動されることにより、圧力室33内のインクに圧力変動が生じ、この圧力変動によって所定のノズル30からインクが吐出される。
In the
次に、上記構成のプリンター1において記録ヘッド10のノズル30からそれぞれインクを強制的に排出させて各ノズル30の吐出能力を回復させるクリーニング動作について説明する。
図6は、クリーニング動作の処理(制御方法)の流れについて説明するフローチャートである。また、図7は、従来のクリーニング動作において各ノズル30内のインクに作用する圧力について説明する図であり、リザーバー43からノズル30に至るまでのインク流路を簡略化して示した模式図である。なお、同図におけるハッチングの矢印は、クリーニング動作時に各ノズル30(及び対応する圧力室33)におけるインクに作用する圧力の強さ(又は流量)を模式的に表したものである。したがって、当該矢印の長さが長いほどノズル30内のインクに作用する圧力が強く、当該矢印の長さが短いほどノズル30内のインクに作用する圧力が弱いことになる。上述したように、本実施形態におけるリザーバー43では、ノズル列方向における両側にテーパー面42が設けられていることにより、リザーバー43側から各ノズル30へのインクの供給圧が可及的に揃えられている。しかしながら、リザーバー43のノズル列方向における両端部では、インク導入口52に近い中央部と比較してインク導入口52からノズル30までのインクの経路がより長くなるため、その分、インクの流れが淀みやすく、気泡Bが溜まりやすい。このため、図7において矢印で示されるように、ノズル列の両端部のノズル30に関しては、中央部のノズル30と比較してクリーニング動作における圧力(ノズル30内外の差圧)が作用し難いため、インクや気泡の排出効率が低下する。このため、ノズル列における両端部に位置するノズル30において増粘インクや気泡をより確実に排出するためにクリーニング動作における強度(流路内のインクに付与する圧力やクリーニングの動作時間等)を全体的に上げた場合、中央部のノズル30においてはインクが過剰に排出されてしまう。その結果、クリーニング動作で消費するインクの量が増加してしまうという問題があった。
Next, a cleaning operation for forcibly discharging ink from the
FIG. 6 is a flowchart for explaining the flow of processing (control method) of the cleaning operation. FIG. 7 is a diagram for explaining the pressure acting on the ink in each
本発明に係るプリンター1では、上記の問題に鑑み、クリーニング動作において気泡排出効率の低いノズル30についてより多くのインクを流すために、当該ノズル30に対応する圧電素子31を駆動するアシスト駆動を行うことに特徴を有している。本実施形態においては、同一ノズル列を構成するノズル30のうち、ノズル列方向の両端部に位置するノズル30が、アシスト駆動が行われるアシスト対象ノズル30a(本発明における第1ノズルの一種)となっている(図9参照)。このアシスト対象ノズル30aについては、インク導入口52から個別連通口35及び圧力室33を通ってノズル30に至るまでの経路(液体経路)の長さ(以下、経路長)に応じて決定される。例えば、気泡の滞留が生じやすい経路長の下限値を予め実験等により把握しておき、当該経路長を閾値としてこの閾値以上(すなわち、所定値以上)の経路長に対応するノズル30がアシスト対象ノズル30aとされる。このアシスト対象ノズル30a以外の(すなわち、経路長が所定値未満の)残りのノズル30は、本実施形態においてはアシスト駆動が行われないノズル30とされる。
In view of the above problems, the
クリーニング動作の実行タイミングが到来すると、CPU17は、キャリッジ移動機構7を制御して記録ヘッド10をキャッピング機構13の上方まで移動させ、当該キャッピング機構13のキャップ14により記録ヘッド10のノズル形成面をキャッピングした状態とする(ステップS1)。続いて、キャッピング状態でクリーニング動作が開示される(ステップS2)。すなわち、ポンプユニット16を作動させてキャップ14内の封止空間を吸引してノズル30より内部(インク流路内)とノズル30の外部(キャップ14の封止空間)との間に差圧を生じさせることにより、当該差圧によりノズル30から記録ヘッド10内のインクや気泡が吸引されてキャップ14の封止空間内に排出される。クリーニング動作が開始されると、上記のアシスト対象ノズル30aに対応する圧電素子31に後述するアシスト駆動パルス(本発明における第1駆動波形の一種)が印加されることにより、アシスト駆動が開始される(ステップS3)。
When the execution timing of the cleaning operation comes, the
図8は、アシスト駆動に用いられるアシスト駆動パルスの一例について説明する波形図である。本実施形態におけるアシスト駆動パルスPaは、収縮要素p1と、ホールド要素p2と、膨張要素p3とを有している。収縮要素p1は、基準電位Ebから当該基準電位Ebよりも高い加圧電位EH1まで電位を上昇させる波形要素である。ホールド要素p2は、収縮要素p1の終端電位である加圧電位EH1を時間thだけ維持する波形要素である。また、膨張要素p3は、加圧電位EH1から基準電位Ebまで電位を下降させる波形要素である。基準電位Ebと加圧電位EH1との電位差は、このアシスト駆動パルスPaのアシスト駆動電圧Vaである。 FIG. 8 is a waveform diagram for explaining an example of an assist drive pulse used for assist drive. The assist drive pulse Pa in the present embodiment has a contraction element p1, a hold element p2, and an expansion element p3. The contraction element p1 is a waveform element that raises the potential from the reference potential Eb to a pressurization potential EH1 that is higher than the reference potential Eb. The hold element p2 is a waveform element that maintains the pressurization potential EH1, which is the terminal potential of the contraction element p1, for the time th. The expansion element p3 is a waveform element that lowers the potential from the pressurization potential EH1 to the reference potential Eb. The potential difference between the reference potential Eb and the pressurization potential EH1 is the assist drive voltage Va of the assist drive pulse Pa.
このように構成されたアシスト駆動パルスPaが圧電素子31に印加されると、まず収縮要素p1によって圧電素子31の幅方向中央部が圧力室33の内側(ノズル30に近接する側)に撓む。これにより圧力室33が基準電位Ebに対応する基準容積から加圧電位EH1に対応する収縮容積まで収縮する。この圧力室33の収縮により当該圧力室33内のインクが加圧され、ノズル30におけるメニスカスが吐出側(圧力室33側とは反対側)に押し出される。すなわち、アシスト駆動パルスPaは、アシスト対象ノズル30a内のメニスカスを吐出側に揺らす駆動波形である。この圧力室33の収縮状態は、ホールド要素p2の印加期間(th)中に亘って維持される。その後、膨張要素p3が印加されることで圧電素子31の中央部が圧力室33の外側(ノズル30から離れる側)に撓んで基準状態に復帰し、圧力室33が基準容積まで戻る。ここで、膨張要素p3が圧電素子31に印加されて圧力室33が膨張するタイミングは、収縮要素p1により圧力室33が収縮した際にインクに生じる振動(固有振動)に応じてメニスカスが吐出側に移動するタイミングに設定されている。これにより、収縮要素p1による駆動の際に生じた振動が打ち消される。このように、アシスト駆動パルスPaは、ノズル30a内のメニスカスを吐出側に揺らすことで、インクが吐出する力を強めることができる。
When the assist driving pulse Pa configured in this way is applied to the
このアシスト駆動パルスPaによるアシスト駆動によって、リザーバー43からアシスト対象ノズル30aへインクの流入を促すような圧力変化を当該アシスト対象ノズル30aに対応する圧力室33内に生じさせることができる。すなわち、クリーニング動作中にアシスト対象ノズル30aに対してアシスト駆動を連続的に行うことによって、当該アシスト対象ノズル30aからインクや気泡を排出させるための圧力を補うことができる。これにより、リザーバー43からアシスト対象ノズル30aへ向かうインクの流れを積極的に生じさせることができる。なお、本実施形態においては、アシスト対象ノズル30a以外のノズル30に対応する圧電素子31についてはクリーニング動作中に駆動は行われない。
By the assist drive by the assist drive pulse Pa, a pressure change that promotes the inflow of ink from the
このようにして、アシスト対象ノズル30aに対してアシスト駆動が連続的に行われつつクリーニング動作が行われる。そして、予め定められた時間だけクリーニング動作が行われた後、アシスト駆動が終了されて(ステップS4)、クリーニング動作が終了される(ステップS5)。クリーニング動作が終了される前にアシスト駆動が終了されることにより、アシスト駆動による圧力変化によってノズル30内に気泡が巻き込まれることが抑制される。すなわち、アシスト駆動により万が一ノズル30内に気泡が巻き込まれたとしてもクリーニング動作によって速やかに排出される。クリーニング動作が終了したならば、本実施形態においては、後処理が行われる(ステップS6)。この後処理としては、例えば、クリーニング動作によってノズル形成面に付着したインクをワイピング機構11によるノズル形成面のワイピング動作や、ワイピング動作によってノズル30内に混入した他の種類のインクや気泡を排出させるためのフラッシング動作等が行われる。
In this manner, the cleaning operation is performed while assist driving is continuously performed on the
図9は、本実施形態に係るクリーニング動作において各ノズル30に作用する圧力について説明する模式図である。なお、同図においては、クリーニング動作中にアシスト動作が行われるアシスト対象ノズル30aに対応する圧電素子31にアシスト駆動パルスPaが供給された場合の各ノズル30,30a内のインクに作用する圧力が模式的に図示されている(以下の図10,12,14,15においても同様)。また、クリーニング動作によりノズル30,30a内のインクに作用する圧力をハッチングの矢印の長さで表わし、圧電素子31にアシスト駆動パルスPaが供給されることによりアシスト対象ノズル30a内のインクに作用する圧力を白抜き矢印の長さで表わしている。ノズル30内のインクに作用する圧力の強さを表すハッチングの矢印の長さと、ノズル30a内のインクに作用する圧力の強さを表すハッチングの矢印の長さ及び白抜き矢印の長さを合わせた長さとは、ほぼ同等となる。以上のように、クリーニング動作中にアシスト対象ノズル30aに対応する圧電素子31(すなわち、一部の駆動素子)に対してアシスト駆動パルスPaによりアシスト駆動が行われることにより、他のノズル30と比較してクリーニング動作時に圧力が掛かりにくいアシスト対象ノズル30aへのインクの流入を促すような圧力変化を当該アシスト対象ノズル30aに対応する圧力室33内に生じさせることができ(図9中白抜き矢印参照)、リザーバー43からアシスト対象ノズル30aへ向かうインクの流れを積極的に生じさせることができる。このため、経路長が所定値以上であり、流れが淀みやすいリザーバー43の端部で連通する構造であることにより他のノズル30と比較してクリーニング動作時の圧力が作用し難いアシスト対象ノズル30aにおいてもインクや気泡の排出効率を高めることが可能となる。その結果、アシスト駆動が行われない従来のクリーニング動作と比較して、クリーニング動作で消費されるインク量を低減することが可能となる。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the pressure acting on each
図10は、第2の実施形態に係るクリーニング動作において各ノズル30に作用する圧力について説明する模式図である。上記第1の実施形態においては、複数のアシスト対象ノズル30aに対してアシスト駆動電圧Vaが一定の共通のアシスト駆動パルスPaによりアシスト駆動が行われる構成を例示したが、これには限られない。本実施形態においては、複数のアシスト対象ノズル30aに対し、インク導入口52からの経路の長さに応じてアシスト駆動電圧Vaが異なるアシスト駆動パルスPaが印加される。すなわち、インク導入口52からの経路長がより長いアシスト対象ノズル30aの圧電素子31ほど、アシスト駆動電圧Vaがより高く設定されたアシスト駆動パルスPaが印加される。これにより、図10に示されるように、クリーニング動作時に圧力がより掛かりにくいアシスト対象ノズル30aほどより大きな圧力が補われるので(図10中白抜き矢印参照)、各ノズル30からインクや気泡をより偏りなく排出させることが可能となる。
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the pressure acting on each
図11は、アシスト駆動パルスPaの変形例について説明する波形図である。
上記各実施形態では、台形波のアシスト駆動パルスPaを例示したが、これには限られず、図11に示されるように、インクの吐出に用いられる駆動パルス(吐出駆動パルス)をアシスト駆動パルスPa′として採用することも可能である。例示したアシスト駆動パルスPa′は、予備膨張要素p11と、膨張ホールド要素p12と、収縮要素p13と、収縮ホールド要素p14と、膨張復帰要素p15と、を有している。予備膨張要素p11は、基準電位Ebから当該基準電位Ebよりも低い減圧電位EL1まで電位を緩やかに下降させる波形要素である。膨張ホールド要素p12は、予備膨張要素p11の終端電位である減圧電位EL1を一定時間維持する波形要素である。収縮要素p13は、減圧電位EL1から基準電位Ebよりも高い加圧電位EH2まで電位を急激に上昇させる波形要素である。収縮ホールド要素p14は、収縮要素p13の終端電位である加圧電位EH2を一定時間維持する波形要素である。また、膨張復帰要素p15は、加圧電位EH2から基準電位Ebまで電位を下降させる波形要素である。
FIG. 11 is a waveform diagram for explaining a modified example of the assist drive pulse Pa.
In each of the above embodiments, the trapezoidal assist drive pulse Pa is illustrated, but the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 11, the drive pulse (ejection drive pulse) used for ejecting ink is the assist drive pulse Pa. It can also be adopted as ′. The illustrated assist drive pulse Pa ′ has a preliminary expansion element p11, an expansion hold element p12, a contraction element p13, a contraction hold element p14, and an expansion return element p15. The pre-expansion element p11 is a waveform element that gradually lowers the potential from the reference potential Eb to the reduced potential EL1 lower than the reference potential Eb. The expansion hold element p12 is a waveform element that maintains the decompression potential EL1 that is the terminal potential of the preliminary expansion element p11 for a certain period of time. The contraction element p13 is a waveform element that rapidly increases the potential from the decompression potential EL1 to the pressurization potential EH2 that is higher than the reference potential Eb. The contraction hold element p14 is a waveform element that maintains the pressurization potential EH2 that is the terminal potential of the contraction element p13 for a predetermined time. The expansion return element p15 is a waveform element that lowers the potential from the pressurization potential EH2 to the reference potential Eb.
このように構成されたアシスト駆動パルスPa′が圧電素子31に印加されると、まず予備膨張要素p11によって、圧電素子31の幅方向中央部が圧力室33の外側に撓む。これにより圧力室33が基準電位Ebに対応する基準容積から減圧電位EL1に対応する減圧容積まで膨張する。このときの圧力室33の膨張速度は、ノズル30からのインクの排出に可及的に影響を及ぼさない程度に緩やかに設定されている。この圧力室33の膨張状態は、膨張ホールド要素p12の印加期間中に亘って維持される。続いて、収縮要素p13によって圧電素子31の幅方向中央部が圧力室33の内側に撓む。これにより圧力室33が減圧電位EL1に対応する減圧容積から加圧電位EH1に対応する収縮容積まで急激に収縮する。この圧力室33の急激な収縮により当該圧力室33内のインクが加圧され、ノズル30におけるメニスカスが吐出側に押し出され、ノズル30からのインクの排出が促される。この圧力室33の収縮状態は、収縮ホールド要素p14の印加期間中に亘って維持される。その後、膨張復帰要素p15が印加されることで圧電素子31の中央部が圧力室33の外側に撓んで基準状態に復帰し、圧力室33が基準容積まで戻る。
When the assist driving pulse Pa ′ configured in this way is applied to the
本実施形態におけるアシスト駆動パルスPa′のアシスト駆動電圧Va′(基準電位Ebと加圧電位EH2との電位差)は、上記アシスト駆動パルスPaのアシスト駆動電圧Vaよりも高く設定されている。このため、このアシスト駆動パルスPa′は、ノズル30(アシスト対象ノズル30a)及び圧力室33内のインクに生じる圧力が、当該ノズル30からインクが吐出される程度まで大きくなっている。また、特に収縮要素p13の傾き(時間当たりの電位変化率)は、アシスト駆動パルスPaの膨張要素p3の傾きよりも急峻に設定されている。なお、アシスト駆動パルスPaと比較した時に、電圧又は収縮要素の傾きの少なくともいずれか一方が大きくなっていれば、振動をより大きくすることができる。したがって、クリーニング動作時に圧力がより掛かりにくいアシスト対象ノズル30aに対応する圧電素子31をこのアシスト駆動パルスPa′で駆動することにより、より大きな圧力が補われるのでインクや気泡の排出効率を一層高めることが可能となる。
In this embodiment, the assist drive voltage Va ′ (potential difference between the reference potential Eb and the pressurization potential EH2) of the assist drive pulse Pa ′ is set higher than the assist drive voltage Va of the assist drive pulse Pa. For this reason, the assist drive pulse Pa ′ is increased to such an extent that the pressure generated in the ink in the nozzle 30 (assist
図12は、第3の実施形態に係るクリーニング動作における各ノズル30に作用する圧力について説明する模式図である。上記各実施形態においては、アシスト対象ノズル30aに対してアシスト駆動パルスPaによりアシスト駆動が行われる構成を例示したが、これには限られない。本実施形態においては、クリーニング動作において気泡排出効率の低いノズル30についてより多くのインクを流すために、当該ノズル30以外のノズル30bに対応する圧電素子31(すなわち、一部の駆動素子)を後述するインタラプト駆動パルスPb(本発明における第2駆動波形の一種)により駆動してインクの流れを意図的に阻害することに特徴を有している。本実施形態においては、同一ノズル列を構成するノズル30のうち、ノズル列方向の両端部に位置するノズル30はクリーニング動作時にインクや気泡の排出についてアシストを必要とするアシスト対象ノズル30aとされる一方、それ以外の中央部に位置するノズル30はインクの流れを阻害する対象のインタラプト対象ノズル30b(本発明における第2ノズルの一種)とされる。アシスト対象ノズル30a及びインタラプト対象ノズル30bについては、インク導入口52からのノズル30までの経路長に応じて決定される。すなわち、上記第1の実施形態と同様に、閾値以上(すなわち、所定値以上)の経路長に対応するノズル30がアシスト対象ノズル30aとされ、閾値よりも短い(すなわち、所定値未満)の経路長に対応するノズル30がインタラプト対象ノズル30bとされる。
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the pressure acting on each
図13は、インタラプト駆動パルスPbの一例を示す波形図である。
本実施形態におけるインタラプト駆動パルスPbは、膨張要素p21と、ホールド要素p22と、収縮要素p23とを有している。膨張要素p21は、基準電位Ebから当該基準電位Ebよりも低い減圧電位EL2まで電位を下降させる波形要素である。ホールド要素p22は、膨張要素p21の終端電位である減圧電位EL2を一定時間維持する波形要素である。また、収縮要素p23は、減圧電位EL2から基準電位Ebまで電位を上昇させる波形要素である。基準電位Ebと減圧電位EL2との電位差は、このインタラプト駆動パルスPbのインタラプト駆動電圧Vbである。
FIG. 13 is a waveform diagram showing an example of the interrupt drive pulse Pb.
The interrupt drive pulse Pb in the present embodiment has an expansion element p21, a hold element p22, and a contraction element p23. The expansion element p21 is a waveform element that lowers the potential from the reference potential Eb to the reduced potential EL2 that is lower than the reference potential Eb. The hold element p22 is a waveform element that maintains the decompressed potential EL2 that is the terminal potential of the expansion element p21 for a certain period of time. The contraction element p23 is a waveform element that increases the potential from the reduced pressure potential EL2 to the reference potential Eb. The potential difference between the reference potential Eb and the reduced potential EL2 is the interrupt drive voltage Vb of the interrupt drive pulse Pb.
このように構成されたインタラプト駆動パルスPbが圧電素子31に印加されると、まず膨張要素p21によって圧電素子31の幅方向中央部が圧力室33の外側に撓む。これにより圧力室33が基準電位Ebに対応する基準容積から減圧電位EL2に対応する膨張容積まで膨張する。この圧力室33の膨張により当該圧力室33内のインクが減圧され、ノズル30におけるメニスカスが圧力室33側に引き込まれる。すなわち、このインタラプト駆動パルスPbは、インタラプト対象ノズル30b内のメニスカスを圧力室33側に揺らす駆動波形である。圧力室33の膨張状態は、ホールド要素p22の印加期間中に亘って維持される。その後、収縮要素p23が印加されることで圧電素子31の中央部が圧力室33の内側に撓んで基準状態に復帰し、圧力室33が基準容積まで戻る。ここで、この収縮要素p23が圧電素子31に印加されて圧力室33が膨張するタイミングは、膨張要素p21により圧力室33が膨張した際にインクに生じる固有振動に応じてメニスカスが圧力室33側に移動するタイミングに設定されている。これにより、膨張要素p21による駆動の際に生じた振動が打ち消される。このように、インタラプト駆動パルスPbは、ノズル30b内のメニスカスを圧力室33側に揺らすことで、インクが吐出する力を弱めることができる。
When the interrupt drive pulse Pb configured as described above is applied to the
このインタラプト駆動パルスPbによるインタラプト駆動によって、経路長が閾値よりも短いことでクリーニング動作時の圧力が比較的作用しやすいインタラプト対象ノズル30bへのインクの流入を阻害するような圧力変化を、当該インタラプト対象ノズル30bに対応する圧力室33内に生じさせることができる(図12における白抜きの矢印参照)。そして、その分、リザーバー43からアシスト対象ノズル30aへインクの流入を促進させることができる。すなわち、インタラプト対象ノズル30bに対するインタラプト駆動によって、アシスト対象ノズル30aからインクや気泡を排出させるための圧力を補うことができる。これにより、リザーバー43からアシスト対象ノズル30aへ向かうインクの流れを積極的に生じさせることができ、アシスト対象ノズル30aにおけるインクや気泡の排出効率を高めることが可能となる。その結果、クリーニング動作で消費されるインク量を低減することが可能となる。なお、本実施形態においても、第2の実施形態と同様に、インク導入口52からの経路の長さに応じてインタラプト駆動電圧Vbが異なるインタラプト駆動パルスPbがインタラプト対象ノズル30bに対応する圧電素子31に印加されるようにしてもよい。また、他の構成については第1の実施形態と同様である。
Due to the interrupt drive by the interrupt drive pulse Pb, a pressure change that inhibits the inflow of ink to the interrupt
図14は、第4の実施形態に係るクリーニング動作におけるインク流路内のインクの流れについて説明する模式図である。上記各実施形態においては、リザーバー43におけるノズル列方向の中央部に対応する位置にインク導入口52が配置された構成を例示したが、これには限られない。本実施形態では、リザーバー43においてノズル列方向の中央部から外れた位置に第1のインク導入口52a及び第2のインク導入口52bの2つのインク導入口52が配置されている。また、各インク導入口52a,52bからノズル30までの経路長について第1の閾値と、当該第1の閾値よりも短い第2の閾値と、の2つの異なる閾値が設定されている。そして、第1の閾値以上(すなわち、所定値以上)の経路長に対応するノズル30がアシスト対象ノズル30aとされ、第2の閾値よりも短い(すなわち、所定値未満)の経路長に対応するノズル30がインタラプト対象ノズル30bとされる。なお、第2の閾値以上、第1の閾値未満の経路長に対応するノズル30については、本実施形態においては駆動が行われないノズル30とされる。言い換えると、インク導入口52a,52bのいずれかからの経路長が、第2の閾値以上でありさらに第1の閾値以上であるノズル30がアシスト対象ノズル30aとされ、インク導入口52a,52bのいずれかからの経路長が、第1の閾値よりも短くさらに第2の閾値よりも短いノズル30がインタラプト対象ノズル30bとされる。
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating the flow of ink in the ink flow path in the cleaning operation according to the fourth embodiment. In each of the above embodiments, the configuration in which the
本実施形態においては、クリーニング動作時にアシスト対象ノズル30aに対応する圧電素子31(すなわち、一部の駆動素子)に対してアシスト駆動が行われる一方、インタラプト対象ノズル30bに対応する圧電素子31(すなわち、一部の駆動素子)に対してインタラプト駆動が行われるので、アシスト対象ノズル30aへのインクの流入を促すような圧力変化を当該アシスト対象ノズル30aに対応する圧力室33内に生じさせると共に、インタラプト対象ノズル30bへのインクの流入を阻害するような圧力変化を当該インタラプト対象ノズル30bに対応する圧力室33内に生じさせることができる。これにより、リザーバー43からアシスト対象ノズル30aへ向かうインクの流れを積極的に生じさせることができ、アシスト対象ノズル30aにおけるインクや気泡の排出効率を高めることが可能となる。その結果、クリーニング動作で消費されるインク量を低減することが可能となる。本実施形態においても、第2の実施形態と同様に、インク導入口52からの経路の長さに応じて、アシスト駆動電圧Vaが異なるアシスト駆動パルスPaがアシスト対象ノズル30aに対応する圧電素子31に印加されるようにしてもよいし、インタラプト駆動電圧Vbが異なるインタラプト駆動パルスPbがインタラプト対象ノズル30bに対応する圧電素子31に印加されるようにしてもよい。また、全てのノズル30がそれぞれアシスト対象ノズル30a又はインタラプト対象ノズル30bの何れかに設定され、全ての圧電素子31がそれぞれアシスト駆動パルスPa又はインタラプト駆動パルスPbの何れかによって駆動される構成を採用することも可能である。なお、他の構成については、第1の実施形態と同様である。
In the present embodiment, assist driving is performed on the
図15は、第5の実施形態に係るクリーニング動作におけるインク流路内のインクの流れについて説明する模式図である。本実施形態においては、リザーバー43におけるノズル列方向の一方の端部にインク導入口52が設けられると共に、ノズル列方向の他方の端部にインク導出口53が設けられており、リザーバー43内にインク導入口52からインクが導入され、リザーバー43内のインクがインク導出口53から導出されるように構成されている(図中、黒矢印参照)。すなわち、本実施形態におけるプリンター1は、インク貯留部材(インクタンク)と記録ヘッド10との間でインクを循環させる構成が採用されている。このような構成では、インク導入口52に近いノズル30ほどクリーニング動作における圧力が作用しやすく、インク導入口52から遠い(インク導出口53に近い)ノズル30ほどクリーニング動作における圧力が作用し難い。このため、本実施形態においても第4の実施形態と同様に、インク導入口52からノズル30までの経路長について第1の閾値と、当該第1の閾値よりも短い第2の閾値との2つの異なる閾値が設定されている。そして、第1の閾値以上(すなわち、所定値以上)の経路長に対応するノズル30がアシスト対象ノズル30aとされ、第2の閾値よりも短い(すなわち、所定値未満)の経路長に対応するノズル30がインタラプト対象ノズル30bとされる。なお、第2の閾値以上、第1の閾値未満の経路長に対応するノズル30については、本実施形態においては駆動が行われないノズル30とされる。本実施形態においても、クリーニング動作時にアシスト対象ノズル30aに対してアシスト駆動が行われる一方、インタラプト対象ノズル30bに対してインタラプト駆動が行われるので、リザーバー43からアシスト対象ノズル30aへ向かうインクの流れを積極的に生じさせることができ、アシスト対象ノズル30aにおけるインクや気泡の排出効率を高めることが可能となる。その結果、クリーニング動作で消費されるインク量を低減することが可能となる。本実施形態においても、第2の実施形態と同様に、インク導入口52からの経路の長さに応じて、アシスト駆動電圧Vaが異なるアシスト駆動パルスPaがアシスト対象ノズル30aに対応する圧電素子31に印加されるようにしてもよいし、インタラプト駆動電圧Vbが異なるインタラプト駆動パルスPbがインタラプト対象ノズル30bに対応する圧電素子31に印加されるようにしてもよい。また、全てのノズル30がそれぞれアシスト対象ノズル30a又はインタラプト対象ノズル30bの何れかに設定され、全ての圧電素子31がそれぞれアシスト駆動パルスPa又はインタラプト駆動パルスPbの何れかによって駆動される構成を採用することも可能である。なお、他の構成については第1の実施形態と同様である。
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating the flow of ink in the ink flow path in the cleaning operation according to the fifth embodiment. In the present embodiment, an
以上において、記録ヘッド10のノズル形成面をキャップ14によりキャッピングした状態でキャップ14内の封止空間を吸引してノズル30の内外に差圧を生じさせることにより、ノズル30からインク等を排出させる構成を例示したがこれには限られない。例えば、記録ヘッド10よりも上流側のインク供給経路を加圧機構(クリーニング機構)によって加圧することでクリーニング動作を行う構成にも本発明を適用することができる。すなわち、流路内のインクを加圧し、この圧力を利用して各ノズル30から記録ヘッド10内のインクや気泡が排出される。この場合においても、上記各実施形態と同様に、インク導入口52からの経路長に応じてアシスト対象ノズル30a或はインタラプト対象ノズル30bを設定し、クリーニング動作時にアシスト対象ノズル30aに対してアシスト駆動を行い、或は、インタラプト対象ノズル30bに対してインタラプト駆動を行うことにより、アシスト対象ノズル30aにおけるインクや気泡の排出効率を高めることが可能となる。その結果、クリーニング動作で消費されるインク量を低減することが可能となる。
In the above, ink or the like is discharged from the
さらに、上記各実施形態においては駆動素子として、所謂撓み振動型の圧電素子31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、例示した各駆動パルスに関し、電位の変化方向、つまり上下(極性)が反転した波形となる。その他、アクチュエーターとしては、圧電素子に限られず、静電アクチュエーター等の他の駆動素子を採用することも可能である。
Further, in each of the above-described embodiments, the so-called flexural vibration type
そして、以上では、液体吐出ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド10を例に挙げて説明したが、本発明は、他の液体吐出ヘッド及びこれを備える液体吐出装置にも適用することができる。例えば、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吐出ヘッド、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ、FED(面発光ディスプレイ)等の電極形成に用いられる電極材吐出ヘッド、バイオチップ(生物化学素子)の製造に用いられる生体有機物吐出ヘッド等を複数備える液体吐出ヘッド、及び、これを備える液体吐出装置にも本発明を適用することができる。
In the above description, the ink
1…プリンター,2…フレーム,3…プラテン,4…搬送機構,5…ガイドロッド,6…キャリッジ,7…キャリッジ移動機構,8…インクカートリッジ,10…記録ヘッド,11…ワイピング機構,12…ワイパー,13…キャッピング機構,14…キャップ,15…排液チューブ,16…ポンプユニット,17…CPU,18…記憶装置,19…駆動信号発生回路,20…入出力インターフェース,23…固定板,24…ノズルプレート,25…連通板,26…アクチュエーターユニット,27…コンプライアンス基板,28…ホルダー,29…圧力室形成基板,30…ノズル,31…圧電素子,32…保護基板,33…圧力室,34…ノズル連通口,35…個別連通口,36…振動板,38…駆動IC,39…フレキシブル基板,40…配線空部,41…収容空間,42…テーパー面,43…リザーバー,44…コンプライアンスシート,45…支持板,46…貫通開口,47…コンプライアンス空間,48…コンプライアンス開口,49…収容空部,50…挿通空部,51…導入液室,52…インク導入口,53…インク導出口,55…加圧機構,56…供給チューブ,57…圧力調整機構,58…流路ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数のノズルから液体をそれぞれ排出させるクリーニング機構と、
前記クリーニング機構により複数のノズルから液体を排出させる際に、前記複数の駆動素子のうち少なくとも一部の駆動素子を駆動する駆動波形を生成する駆動波形生成回路と、
を備えることを特徴とする液体吐出装置。 There are a plurality of nozzles that discharge liquid, a pressure chamber that communicates with the nozzle, and a plurality of drive elements that cause pressure fluctuations in the liquid in the pressure chamber, and the plurality of pressure chambers have a common liquid chamber that communicates in common. A liquid discharge head;
A cleaning mechanism for discharging liquid from each of the plurality of nozzles;
A drive waveform generation circuit that generates a drive waveform for driving at least some of the plurality of drive elements when the liquid is discharged from the plurality of nozzles by the cleaning mechanism;
A liquid ejection apparatus comprising:
前記ノズルは、前記液体導入口から当該ノズルに至るまでの液体経路の長さが所定値以上の第1ノズルと、前記液体経路の長さが前記所定値未満の第2ノズルと、を有し、
前記第1ノズルに対応する前記駆動素子と前記第2ノズルに対応する前記駆動素子とのうち少なくとも一方の駆動素子が前記一部の駆動素子であることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。 The liquid discharge head includes a liquid inlet for introducing liquid into the common liquid chamber,
The nozzle includes a first nozzle having a liquid path length from the liquid inlet to the nozzle having a predetermined value or more, and a second nozzle having a liquid path length less than the predetermined value. ,
2. The liquid according to claim 1, wherein at least one of the driving elements corresponding to the first nozzle and the driving elements corresponding to the second nozzle is the partial driving element. Discharge device.
前記第1ノズルは、前記共通液室の前記第1の方向における端部に連通し、
前記第2ノズルは、前記共通液室の前記中央部に連通することを特徴とする請求項2に記載の液体吐出装置。 The liquid inlet is located at a central portion in the first direction of the common liquid chamber,
The first nozzle communicates with an end of the common liquid chamber in the first direction;
The liquid ejection apparatus according to claim 2, wherein the second nozzle communicates with the central portion of the common liquid chamber.
前記クリーニング機構により複数のノズルから液体を排出させる際に、前記複数の駆動素子のうち少なくとも一部の駆動素子を前記駆動波形により駆動することを特徴とする液体吐出装置の制御方法。 There are a plurality of nozzles that discharge liquid, a pressure chamber that communicates with the nozzle, and a plurality of drive elements that cause pressure fluctuations in the liquid in the pressure chamber, and the plurality of pressure chambers have a common liquid chamber that communicates in common. A control method for a liquid discharge apparatus, comprising: a liquid discharge head; a cleaning mechanism that discharges liquid from each of the plurality of nozzles; and a drive waveform generation circuit that generates a drive waveform for driving the drive element,
A method of controlling a liquid ejection apparatus, wherein when the liquid is discharged from a plurality of nozzles by the cleaning mechanism, at least some of the plurality of driving elements are driven by the driving waveform.
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