JP4583888B2 - Droplet discharge head, head driving device, liquid cartridge, and image forming apparatus - Google Patents

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Description

本発明は液滴吐出ヘッド、ヘッド駆動装置、液体カートリッジ及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to a droplet discharge head, a head driving device, a liquid cartridge, and an image forming apparatus.

例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合装置、プロッタ等の画像形成装置として用いるインクジェット記録装置として、記録液(インク)の液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室(吐出室、圧力室、加圧液室、インク流路とも称される)と、この液室の壁面を形成する振動板と、この振動板に空隙(ギャップ)を介して対向する電極とを備え、振動板を静電力で変形させてその機械的復元力で液室内の記録液に圧力を作用させ、ノズルから液滴を吐出させる静電型液滴吐出ヘッドを備えたものがある。   For example, as an ink jet recording apparatus used as an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, a copying apparatus, a composite apparatus of these, a plotter, etc., a nozzle for ejecting recording liquid (ink) droplets and a liquid chamber (ejection) connected to the nozzle A chamber, a pressure chamber, a pressurized liquid chamber, and an ink flow path), a diaphragm that forms the wall surface of the liquid chamber, and an electrode that faces the diaphragm through a gap (gap), Some of them include an electrostatic droplet discharge head that deforms a diaphragm with an electrostatic force and applies pressure to a recording liquid in a liquid chamber with its mechanical restoring force to discharge droplets from a nozzle.

このような静電型液滴吐出ヘッドにおいては、静電力が振動板電極−固定電極間の実効ギャップ長の2乗に反比例して増加するのに対し、振動板の復元力はその変位量のほぼ1乗に比例することから、微小ギャップ領域での大きな静電力を利用し、効率的な液滴吐出を行うために、振動板を固定電極側(固定電極や固定電極に設けたストッパ部)に当接させる(両者間に絶縁膜などが器財することは当然である。)当接駆動方式で滴吐出を行なうようにしている。
特開平7−214769号公報 特開2001−260346号公報 特開2001−287357号公報
In such an electrostatic droplet discharge head, the electrostatic force increases in inverse proportion to the square of the effective gap length between the diaphragm electrode and the fixed electrode, whereas the restoring force of the diaphragm is the amount of displacement. Since it is almost proportional to the first power, the diaphragm is placed on the fixed electrode side (stopper provided on the fixed electrode or fixed electrode) in order to efficiently eject droplets using a large electrostatic force in the minute gap region. (It is natural that an insulating film or the like is provided between the two). The droplet discharge is performed by the contact driving method.
JP-A-7-214769 JP 2001-260346 A JP 2001-287357 A

このような当接駆動方式による駆動を行なった場合、振動板の変位量はギャップ長によって決まるため、所望の液滴吐出速度を維持したまま、1回に吐出させる液滴吐出量を変えることは困難である。つまり、吐出量だけであれば、駆動電圧やパルス幅である程度変えることが可能であるが、その場合、液滴吐出速度が大きく変わってしまうことになり、また、駆動電圧を変える駆動方法はコスト高になるというデメリットもある。   When driving by such a contact driving method, the amount of displacement of the diaphragm is determined by the gap length, so it is not possible to change the droplet discharge amount discharged at one time while maintaining the desired droplet discharge speed. Have difficulty. In other words, it is possible to change the drive voltage and pulse width to some extent if only the discharge amount is used, but in this case, the droplet discharge speed will change greatly, and the drive method for changing the drive voltage is costly. There is also a disadvantage that it becomes high.

そこで、特許文献4に記載されているように、液滴吐出ヘッドの振動板と電極との間に形成する空隙(ギャップ)を、例えば、大きな隙間、中間の隙間及び小さな隙間というように階段状に分離して形成し、駆動電圧の大きさにより液滴吐出量の制御を行う方法が知られている。
特開平9−39235号公報
Therefore, as described in Patent Document 4, the gap formed between the diaphragm of the droplet discharge head and the electrode is, for example, stepped like a large gap, an intermediate gap, and a small gap. A method is known in which the droplet discharge amount is controlled by the magnitude of the drive voltage.
JP-A-9-39235

また、特許文献5に記載されているように、液滴吐出ヘッドの振動板の幅又は厚さを領域で変えることで、変位特性の異なる複数の振動領域を形成し、駆動電圧の大きさにより液滴吐出量の制御を行う方法が知られている。
特開2001−10036号公報
Further, as described in Patent Document 5, by changing the width or thickness of the vibration plate of the droplet discharge head depending on the region, a plurality of vibration regions having different displacement characteristics are formed, and depending on the magnitude of the driving voltage. A method for controlling the droplet discharge amount is known.
JP 2001-10036 A

さらに、特許文献6、7などには、吐出させた液滴を飛翔中に合体させることにより、結果的に着弾位置での滴量を変える方法が記載されている。
特開2002−96488号公報 特開2002−113863号公報
Further, Patent Documents 6 and 7 describe a method of changing the droplet amount at the landing position by combining the discharged droplets during flight.
JP 2002-96488 A JP 2002-113863 A

また、特許文献8ないし10に記載されているように、液滴吐出ヘッドの1ノズル当りの固定電極を複数にしたものも知られている。
特開平8−72240号公報 特開平11−309855公報 特開2000−15801号公報
In addition, as described in Patent Documents 8 to 10, there are known ones in which a plurality of fixed electrodes per nozzle of a droplet discharge head are provided.
JP-A-8-72240 JP 11-309855 A JP 2000-15801 A

しかしながら、特許文献4、5に記載されている液滴吐出ヘッドにあっては、駆動電圧を多値にしなければならないため駆動回路が複雑になり、また、大滴を飛ばす時に高い電圧が必要になる、ことから駆動回路のコストが高くなるという課題がある。   However, in the droplet discharge heads described in Patent Documents 4 and 5, the drive voltage has to be multi-valued, so that the drive circuit is complicated, and a high voltage is required when a large droplet is blown. Therefore, there is a problem that the cost of the drive circuit becomes high.

また、特許文献6、7に記載されている液滴吐出ヘッドの駆動方法にあっては、例えば数倍といった比較的広い範囲にわたる吐出量制御が可能となるが、一方、吐出量を制御できるのが、1回の吐出量の概ね整数倍に限られること、最終的な1滴を作るために複数滴の吐出が必要なため駆動周波数がその分低くなるという課題がある。   In addition, in the driving method of the droplet discharge head described in Patent Documents 6 and 7, it is possible to control the discharge amount over a relatively wide range, for example, several times. On the other hand, the discharge amount can be controlled. However, there are problems that it is limited to approximately an integral multiple of the single discharge amount, and that a plurality of droplets need to be discharged in order to produce a final drop, so that the drive frequency is lowered accordingly.

さらに、特許文献8ないし10に記載されている液滴吐出ヘッドにあっては、ノズルごとのきめ細かい液滴吐出量制御は可能となるものの、電極数が増えるので、ドライバICなどの駆動回路のコストが増加する。例えば、各ノズル3個の電極を有する場合、ドライバICのチャンネル数も3倍必要となり、ドライバICのコストも3倍になる。また、電極取り出し数も3倍になるため、その実装コストも増加することになるという課題がある。   Further, in the droplet discharge heads described in Patent Documents 8 to 10, although fine droplet discharge amount control for each nozzle is possible, the number of electrodes increases, so that the cost of a drive circuit such as a driver IC is increased. Will increase. For example, in the case of having three electrodes for each nozzle, the number of channels of the driver IC is also required three times, and the cost of the driver IC is also tripled. In addition, since the number of electrode extractions is tripled, there is a problem that the mounting cost increases.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で滴吐出量を可変することができる液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドを一体化した液体カートリッジ、この液滴吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動装置、これらの液滴吐出ヘッドとヘッド駆動装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a droplet discharge head capable of varying the droplet discharge amount with a simple configuration, a liquid cartridge integrated with the droplet discharge head, and the droplet discharge head. It is an object of the present invention to provide a head driving device for driving, and an image forming apparatus including these droplet discharge heads and a head driving device.

上記の課題を解決するために、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、各個別電極に対応して独立して電圧を印加可能な複数の共通電極を設けた構成とした。   In order to solve the above-described problems, the droplet discharge head according to the present invention has a configuration in which a plurality of common electrodes capable of applying a voltage independently are provided corresponding to each individual electrode.

本発明に係るヘッド駆動装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッドの複数の共通電極に対して印加する駆動電圧を異ならせることで液滴の吐出量を変化させる手段を備えている構成とした。   The head drive device according to the present invention is configured to include means for changing the discharge amount of the liquid droplets by varying the drive voltage applied to the plurality of common electrodes of the liquid droplet discharge head according to the present invention. .

ここで、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、最大吐出量の液滴を吐出させるときの個別電極との最大電位差が小さくなる駆動電圧を印加すること、或いは、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、個別電極に対して印加する駆動電圧と同極性で電圧値が小さな駆動電圧を印加する手段を備えていること、若しくは、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、個別電極に印加する駆動電圧と同極性で印加幅が同じか又は広く、かつ、電圧値の小さな駆動電圧を印加すること、又は、最大吐出量の液滴を吐出させるとき、複数の共通電極の全てに対し、個別電極に印加する駆動電圧と逆極性の駆動電圧を印加し、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に駆動電圧を印加しないことが好ましい。   Here, when discharging a droplet with a discharge amount smaller than the maximum discharge amount, a driving voltage that reduces the maximum potential difference between the individual electrodes when discharging a droplet with the maximum discharge amount is reduced for some common electrodes. When applying or discharging droplets with a discharge amount smaller than the maximum discharge amount, a drive voltage having the same polarity as the drive voltage applied to the individual electrodes and a small voltage value is applied to some common electrodes. It has a means to apply, or when discharging droplets with a discharge amount smaller than the maximum discharge amount, for some common electrodes, the same polarity as the drive voltage applied to the individual electrodes and the same application width When applying a drive voltage that is wide or small and has a small voltage value, or when discharging a droplet with the maximum discharge amount, the polarity of the drive voltage applied to the individual electrodes is reversed for all of the plurality of common electrodes. Apply drive voltage, maximum When ejecting a small discharge amount of the droplet than volume, it is preferable not to apply a driving voltage to a portion of the common electrode.

また、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるときの共通電極−個別電極間の最大電位差が、振動板が固定電極側に当接するときの当接電圧よりも小さいことが好ましい。   In addition, it is preferable that the maximum potential difference between the common electrode and the individual electrode when discharging a droplet having a discharge amount smaller than the maximum discharge amount is smaller than the contact voltage when the diaphragm contacts the fixed electrode side.

本発明に係るヘッド駆動装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動装置であって、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、複数の共通電極の複数領域で、個別電極との最大電位差が、振動板が固定電極側に当接するときの当接電圧以上となる駆動電圧を印加し、振動板が固定電極側に当接した後、複数領域の内の一部の領域では個別電極と共通電極の電位を等しくするとともに、残りの領域では個別電極と共通電極の電位差を振動板が固定電極側から離れない電位以上に保持し、一部の領域では振動板の復元によって液滴吐出を行なわせるとともに、残りの領域では振動板を固定電極側に当接させた状態に維持する駆動電圧を印加する手段を備えている構成とした。   The head driving device according to the present invention is a head driving device for driving the liquid droplet ejection head according to the present invention, and is configured to eject a plurality of regions of a plurality of common electrodes when ejecting a liquid droplet having a smaller ejection amount than the maximum ejection amount. Then, after applying a driving voltage whose maximum potential difference with the individual electrode is equal to or higher than the contact voltage when the diaphragm is in contact with the fixed electrode side, and the diaphragm is in contact with the fixed electrode side, In some areas, the potentials of the individual electrode and common electrode are made equal, and in the remaining areas, the potential difference between the individual electrode and common electrode is kept above the potential at which the diaphragm does not move away from the fixed electrode side. The apparatus includes a means for applying a driving voltage for causing droplets to be ejected by restoring the plate and maintaining the diaphragm in contact with the fixed electrode in the remaining region.

ここで、一部の領域で振動板の復元によって液滴吐出を行わせた後、液室内が負圧になっているときに残りの領域の振動板も固定電極側から復元させる駆動電圧を印加することが好ましい。   Here, after droplet discharge is performed by restoring the diaphragm in a part of the area, a driving voltage is applied to restore the diaphragm in the remaining area from the fixed electrode side when the liquid chamber is at negative pressure. It is preferable to do.

本発明に係る液体カートリッジは、液滴を吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに記録液を供給するインクタンクを一体化したものである。   The liquid cartridge according to the present invention is obtained by integrating a liquid droplet ejection head according to the present invention that ejects liquid droplets and an ink tank that supplies recording liquid to the liquid droplet ejection head.

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッド又は液体カートリッジと本発明に係るヘッド駆動装置を備えたものである。   An image forming apparatus according to the present invention includes the droplet discharge head or the liquid cartridge according to the present invention and the head driving device according to the present invention.

本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、各個別電極に対応して独立して電圧を印加可能な複数の共通電極を設けた構成としたので、各共通電極毎に独立して駆動電圧を印加することで液滴の吐出量を可変することができ、取出し電極数を大幅に増加することなく滴吐出量を変化させることができるようになる。   According to the droplet discharge head according to the present invention, since a plurality of common electrodes capable of independently applying a voltage is provided corresponding to each individual electrode, a driving voltage is independently applied to each common electrode. By applying this, the droplet discharge amount can be varied, and the droplet discharge amount can be changed without significantly increasing the number of extraction electrodes.

本発明に係るヘッド駆動装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドの複数の共通電極に対して印加する駆動電圧を異ならせることで液滴の吐出量を変化させる手段を備えている構成としたので、駆動回路のチャンネル数が増加することなく滴吐出量を変化させることができる。   According to the head driving device of the present invention, there is provided a configuration including means for changing the discharge amount of the liquid droplet by changing the drive voltage applied to the plurality of common electrodes of the liquid droplet discharge head of the present invention. Therefore, the droplet discharge amount can be changed without increasing the number of channels of the drive circuit.

本発明に係るヘッド駆動装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動装置であって、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、複数の共通電極の複数領域で、個別電極との最大電位差が、振動板が固定電極側に当接するときの当接電圧以上となる駆動電圧を印加し、振動板が固定電極側に当接した後、複数領域の内の一部の領域では個別電極と共通電極の電位を等しくするとともに、残りの領域では個別電極と共通電極の電位差を振動板が固定電極側から離れない電位以上に保持し、一部の領域では振動板の復元によって液滴吐出を行なわせるとともに、残りの領域では振動板を固定電極側に当接させた状態に維持する駆動電圧を印加する手段を備えている構成としたので、駆動回路のチャンネル数が増加することなく滴吐出量を変化させることができるとともに、小滴吐出時の高速駆動が可能になる。。   According to the head driving device of the present invention, the head driving device drives the droplet discharge head according to the present invention, and when discharging droplets having a discharge amount smaller than the maximum discharge amount, In a plurality of regions, after applying a driving voltage whose maximum potential difference with the individual electrode is equal to or higher than the contact voltage when the diaphragm abuts on the fixed electrode side, and after the diaphragm abuts on the fixed electrode side, In some of the regions, the potentials of the individual electrode and the common electrode are made equal, and in the remaining regions, the potential difference between the individual electrode and the common electrode is maintained at a potential that does not leave the diaphragm from the fixed electrode side, and some regions In the configuration, the liquid crystal is discharged by restoring the vibration plate, and in the remaining area, the driving circuit is provided with means for applying a driving voltage to keep the vibration plate in contact with the fixed electrode side. More channels It is possible to change the ejection amount without enables high-speed driving at the time of drop ejection. .

本発明に係る液体カートリッジによれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに液体を供給する液体タンクを一体化したので、簡単な構成で滴吐出量を可変できる液体カートリッジ(液体タンク一体型ヘッド)を得ることができる。   According to the liquid cartridge according to the present invention, the liquid droplet ejection head according to the present invention and the liquid tank that supplies the liquid to the liquid droplet ejection head are integrated. A liquid tank integrated head) can be obtained.

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッド又は液体カートリッジと本発明に係るヘッド駆動装置を備えているので、階調記録を行なうことができる。   The image forming apparatus according to the present invention includes the droplet discharge head or the liquid cartridge according to the present invention and the head driving device according to the present invention, so that gradation recording can be performed.

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
先ず、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第1実施形態について図1ないし図7を参照して説明する。なお、図1は同ヘッドの分解斜視図、図2は同ヘッドをノズル板側から見た透過状態で示す平面説明図、図3は図2の各部のパターンを抜き出した平面説明図、図4は図2のX1−X1線に沿う断面説明図、図5は図2のX2−X2線に沿う断面説明図、図6は図2のY1−Y1線に沿う断面説明図、図7は図2のY2−Y2線に沿う断面説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
First, a first embodiment of a droplet discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is an exploded perspective view of the head, FIG. 2 is an explanatory plan view showing the head viewed from the nozzle plate side, and FIG. 3 is an explanatory plan view in which patterns of respective parts in FIG. 2 are extracted. 2 is a cross-sectional explanatory view taken along line X1-X1 in FIG. 2, FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view taken along line X2-X2 in FIG. 2, FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view taken along line Y1-Y1 in FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view taken along line Y2-Y2.

このインクジェットヘッドは、基板の面部に設けたノズル孔から液滴を吐出させるサイドシュータタイプのものであり、第1の基板であるアクチュエータ基板1と第2の基板である流路基板(液室基板)2と第3の基板であるノズル基板3を順次積層して構成し、これら3枚の基板1、2、3を接合することで、液滴を吐出するノズル4がノズル連通路5を介して連通する液室(吐出室)6、液室6に液体(インク)を供給するための流体抵抗部7及び共通液室10を形成している。各液室6は液室間隔壁9で仕切られている。   This ink jet head is of a side shooter type that discharges liquid droplets from nozzle holes provided in the surface portion of a substrate, and is an actuator substrate 1 that is a first substrate and a flow path substrate (liquid chamber substrate) that is a second substrate. 2) and the nozzle substrate 3 which is the third substrate are sequentially laminated, and the three substrates 1, 2, and 3 are joined together so that the nozzle 4 for ejecting droplets passes through the nozzle communication path 5. A fluid chamber (discharge chamber) 6 communicating with the fluid chamber 6, a fluid resistance portion 7 for supplying liquid (ink) to the fluid chamber 6, and a common liquid chamber 10 are formed. Each liquid chamber 6 is partitioned by a liquid chamber interval wall 9.

アクチュエータ基板1は、液室6の一部の壁面を形成する振動板領域(変形可能領域)12Aを形成する振動板12と、この振動板12の振動板領域12Aに犠牲層エッチングによって形成したギャップ(空隙)13を介して対向する固定電極である対向電極14を備え、これらの振動板12と対向電極14によって各液室6に対応する圧力発生手段である静電型アクチュエータを構成している。   The actuator substrate 1 includes a diaphragm 12 that forms a diaphragm region (deformable region) 12A that forms a part of the wall surface of the liquid chamber 6, and a gap formed by sacrificial layer etching in the diaphragm region 12A of the diaphragm 12. A counter electrode 14 that is a fixed electrode facing through a (gap) 13 is provided, and the diaphragm 12 and the counter electrode 14 constitute an electrostatic actuator that is a pressure generating means corresponding to each liquid chamber 6. .

そして、このアクチュエータ基板1にはヘッドの背面側外部から共通液室10に対して記録液であるインクを供給するための液体供給口15を形成している。   The actuator substrate 1 is provided with a liquid supply port 15 for supplying ink as a recording liquid to the common liquid chamber 10 from outside the back side of the head.

ここで、このアクチュエータ基板1は、図4ないし図7に示すように、例えば結晶面方位(110)のシリコン基板21上に絶縁膜22を介して電極形成層24を成膜してパターニングすることで個別電極となる対向電極14を形成し、この個別電極(対向電極)14上に絶縁膜25を形成し、更に、絶縁膜25上にギャップ(空隙)13を形成するための犠牲層27を形成し、振動板12を構成する絶縁膜28、振動板電極層30、振動板保護用としての応力調整膜31、振動板割れ防止膜32を順次積層形成している。   Here, as shown in FIGS. 4 to 7, the actuator substrate 1 is formed by patterning an electrode forming layer 24 through an insulating film 22 on a silicon substrate 21 having a crystal plane orientation (110), for example. The counter electrode 14 to be an individual electrode is formed, an insulating film 25 is formed on the individual electrode (counter electrode) 14, and a sacrificial layer 27 for forming a gap (gap) 13 on the insulating film 25 is formed. The insulating film 28, the diaphragm electrode layer 30, the stress adjusting film 31 for protecting the diaphragm, and the diaphragm crack preventing film 32 are sequentially laminated.

振動板12には振動板割れ防止膜32を形成する前に、犠牲層27に通じる犠牲層除去孔29を形成して、この犠牲層除去孔29を介して犠牲層27を除去する犠牲層エッチングを行なうことで対向電極14に対応するギャップ(空隙)13を形成し、その後振動板割れ防止膜32を成膜することで犠牲層除去孔29を封止している。   Sacrificial layer etching is performed in which a sacrificial layer removal hole 29 leading to the sacrificial layer 27 is formed in the diaphragm 12 before the diaphragm crack prevention film 32 is formed, and the sacrificial layer 27 is removed through the sacrificial layer removal hole 29. Thus, a gap (air gap) 13 corresponding to the counter electrode 14 is formed, and then a diaphragm crack prevention film 32 is formed to seal the sacrificial layer removal hole 29.

具体的には、例えば、結晶面方位(110)のシリコン基板21上に絶縁膜22として熱酸化膜(酸化シリコン膜)を形成し、この絶縁膜22(熱酸化膜)上にLP−CVDによってポリシリコン膜を成膜してリンドープを行なってエッチング可能な電極形成層24(リンドープポリシリコン膜)を形成し、この電極形成層24にリソエッチによって分離溝24aを形成することで各ノズルに対応した各個別電極(対向電極)14に分割する。その後、絶縁膜25としてHTO膜をSiH4+N2Oガスを用いたLP−CVDにより成膜する。 Specifically, for example, a thermal oxide film (silicon oxide film) is formed as an insulating film 22 on a silicon substrate 21 having a crystal plane orientation (110), and LP-CVD is formed on the insulating film 22 (thermal oxide film). A polysilicon film is formed and phosphorus-doped to form an electrode formation layer 24 (phosphorus-doped polysilicon film) that can be etched, and a separation groove 24a is formed in the electrode formation layer 24 by lithoetching to correspond to each nozzle. Each individual electrode (counter electrode) 14 is divided. Thereafter, an HTO film is formed as the insulating film 25 by LP-CVD using SiH 4 + N 2 O gas.

そして、絶縁膜25上に空隙(ギャップ)13を形成するための犠牲層27としてポリシリコン膜を形成し、さらに上記と同じ方法で振動板12側の絶縁膜28としてHTO膜を形成し、更に、絶縁膜28上にLP−CVDによってリンドープポリシリコンからなる振動板電極層30を形成し、後に詳述するように、この振動板電極層30を分離溝40などで複数の共通電極30A、30Bに分割した後、この振動板電極層30上に振動板の剛性調整用としての応力調整膜31として窒化シリコン膜をLP−CVDにより成膜する。   Then, a polysilicon film is formed as a sacrificial layer 27 for forming a gap (gap) 13 on the insulating film 25, and an HTO film is further formed as an insulating film 28 on the diaphragm 12 side by the same method as described above. Then, a diaphragm electrode layer 30 made of phosphorus-doped polysilicon is formed on the insulating film 28 by LP-CVD, and as will be described in detail later, the diaphragm electrode layer 30 is separated into a plurality of common electrodes 30A by separation grooves 40 and the like. After being divided into 30B, a silicon nitride film is formed on the diaphragm electrode layer 30 as a stress adjusting film 31 for adjusting the rigidity of the diaphragm by LP-CVD.

次いで、これらの順次積層した絶縁膜28、振動板電極層30、応力調整膜31を貫通する犠牲層除去孔29を形成し、この犠牲層除去孔29を介して犠牲層27を除去することによりギャップ(空隙)13の形成を行った後、振動板割れ防止膜32としてHTO膜を上記と同じ方法により成膜し、同時に犠牲層除去孔29をこの振動板割れ防止膜32で封止する。   Next, a sacrificial layer removal hole 29 that penetrates the insulating film 28, the diaphragm electrode layer 30, and the stress adjustment film 31 that are sequentially stacked is formed, and the sacrificial layer 27 is removed through the sacrificial layer removal hole 29. After the gap (air gap) 13 is formed, an HTO film is formed as the diaphragm crack preventing film 32 by the same method as described above, and at the same time, the sacrificial layer removal hole 29 is sealed with the diaphragm crack preventing film 32.

なお、振動板12を、窒化シリコン膜(応力調整膜)31と、ポリシリコン膜(振動板電極層)30と、酸化シリコン膜(絶縁膜)28とによる3層構成で形成されている場合、振動板12は割れやすいが、上記のとおり、これに加えて、振動板割れ防止膜32としての酸化シリコン膜(HTO膜)を形成して4層構成にすることにより、振動板12が割れにくくなることが、実験的に確認された。   When the vibration plate 12 is formed in a three-layer structure including a silicon nitride film (stress adjusting film) 31, a polysilicon film (vibration plate electrode layer) 30, and a silicon oxide film (insulating film) 28, Although the diaphragm 12 is easily cracked, as described above, in addition to this, the diaphragm 12 is hardly cracked by forming a silicon oxide film (HTO film) as the diaphragm crack preventing film 32 to form a four-layer structure. It was confirmed experimentally.

このアクチュエータ基板1の上に接合する流路基板2は、例えば、結晶面方位(110)のシリコン基板に、液室(吐出室)6と、各々の液室6に流体抵抗部7を介して連通する共通液室10を設けている。さらに、流路基板2の表面には、図示しない部材の液体接触面の耐液性を高めるための酸化シリコン膜を熱酸化により形成している。   The flow path substrate 2 bonded onto the actuator substrate 1 is, for example, a silicon substrate having a crystal plane orientation (110), a liquid chamber (discharge chamber) 6, and each liquid chamber 6 via a fluid resistance portion 7. A common liquid chamber 10 that communicates is provided. Furthermore, a silicon oxide film for improving the liquid resistance of the liquid contact surface of a member (not shown) is formed on the surface of the flow path substrate 2 by thermal oxidation.

流路基板2の上に接合するノズル基板3は、例えば、ポリイミドフィルムを用い、ノズル連通路5を介して各液室に連通するノズル4をレーザー加工で形成している。   For example, a polyimide film is used as the nozzle substrate 3 bonded on the flow path substrate 2, and the nozzles 4 communicating with the liquid chambers via the nozzle communication passages 5 are formed by laser processing.

なお、図2において、便宜上、ノズル4は2ノズル分のみ図示しているが、実際にはそれ以上の数のノズルが並んでいる。また、犠牲層除去孔29も液室6の1壁面当たり5個しか描いていないが、この数に限るものではない。以下の図でも同様である。   In FIG. 2, only two nozzles 4 are shown for convenience, but in reality, a larger number of nozzles are arranged. Further, although only five sacrificial layer removal holes 29 are drawn per wall surface of the liquid chamber 6, the number is not limited to this number. The same applies to the following figures.

次に、この液滴吐出ヘッドにおける電極構成について説明する。この液滴吐出ヘッドでは、振動板12側をすべてのノズルに対応する共通電極とし、対向電極14側を個々のノズルに対応して分割した個別電極としている。   Next, the electrode configuration in this droplet discharge head will be described. In this droplet discharge head, the diaphragm 12 side is a common electrode corresponding to all the nozzles, and the counter electrode 14 side is an individual electrode divided corresponding to each nozzle.

そこで、振動板12に設ける振動板電極層30で形成する共通電極は、振動板電極層30を分離溝40によって分離することで、複数(ここでは2つ)の第1、第2の共通電極30A、30Bに分割して設け(図2及び図3(e)も参照)駆動電圧を独立して印加可能にしている。これらの第1、第2の共通電極30A、30Bの幅(液室長手方向の幅)は、同じにすることも、異ならせることもできるが、この例では、第1の共通電極30Aの幅を第2の共通電極30Bの幅よりも広く形成している。   Therefore, the common electrode formed by the diaphragm electrode layer 30 provided on the diaphragm 12 is separated into two (here, two) first and second common electrodes by separating the diaphragm electrode layer 30 by the separation groove 40. The drive voltage can be applied independently by dividing into 30A and 30B (see also FIGS. 2 and 3E). The widths of the first and second common electrodes 30A and 30B (the width in the longitudinal direction of the liquid chamber) can be the same or different. In this example, the width of the first common electrode 30A is different. Is formed wider than the width of the second common electrode 30B.

そして、個別電極である対向電極14にはそれぞれ電極接続部16を介して外面に設けた電極取出しパッド17を接続し、また、第1、第2の共通電極30A、30Bには、駆動電圧を独立して印加するために、それぞれ電極接続部18を介して外面に設けた電極取出しパッド19A、19Bに接続している。   Then, an electrode extraction pad 17 provided on the outer surface is connected to each counter electrode 14 which is an individual electrode via an electrode connecting portion 16, and a driving voltage is applied to the first and second common electrodes 30A and 30B. In order to apply independently, it connects to the electrode extraction pads 19A and 19B provided on the outer surface via the electrode connecting portion 18, respectively.

したがって、第1、第2の共通電極30A,30Bに選択的に駆動電圧を印加し、或いは、印加する駆動電圧を異ならせることによって、個別電極である対向電極14との間で静電力を生じる領域を異ならせることができ、これによって振動板12の振動板領域12Aのうちの変形する領域を異ならせることができるので、吐出する液滴量を可変することができるようになる。なお、この液滴吐出ヘッドに対するヘッド駆動装置について後述する。   Therefore, an electrostatic force is generated between the counter electrode 14 that is an individual electrode by selectively applying a driving voltage to the first and second common electrodes 30A and 30B or by making the applied driving voltage different. Since the regions can be made different, and the region to be deformed in the vibration plate region 12A of the vibration plate 12 can be made different, the amount of liquid droplets to be ejected can be varied. A head driving device for this droplet discharge head will be described later.

このように、この液滴吐出ヘッドでは複数の共通電極を設けて各共通電極毎に独立して駆動電圧を印加することできるので、取出し電極数やドライバIC(駆動回路)のチャンネル数を大幅に増加することなく、液滴吐出量を可変することができるようになる。   As described above, in this droplet discharge head, a plurality of common electrodes can be provided and a drive voltage can be applied independently for each common electrode, so the number of extraction electrodes and the number of channels of the driver IC (drive circuit) can be greatly increased. The droplet discharge amount can be varied without increasing.

次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第2実施形態について図8及び9をも参照して説明する。なお、図8は図6と同様な断面説明図、図9は図7と同様な断面説明図である。   Next, a second embodiment of the droplet discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 8 is a cross-sectional explanatory view similar to FIG. 6, and FIG. 9 is a cross-sectional explanatory view similar to FIG.

本実施形態では、空隙13内に空隙13を第1の共通電極30Aに対応する空隙部13Aと、第2の共通電極30Bに対応する空隙部13Bに分ける隔壁部41を形成している。これにより、振動板12の各個別電極(対向電極)14に対向する変形可能な振動板領域12Aは、空隙部13Aを介して個別電極14に対向する第1の振動領域12A1と、空隙部13Bを介して個別電極14に対向する第2の振動領域12A2とに完全に分離される。   In the present embodiment, a partition wall 41 is formed in the gap 13 to divide the gap 13 into a gap 13A corresponding to the first common electrode 30A and a gap 13B corresponding to the second common electrode 30B. Thereby, the deformable diaphragm region 12A facing each individual electrode (counter electrode) 14 of the diaphragm 12 has the first vibration region 12A1 facing the individual electrode 14 via the gap portion 13A and the gap portion 13B. And the second vibration region 12A2 facing the individual electrode 14 completely.

なお、隔壁部41は、前述した第1実施形態の製造工程で説明した犠牲層27としてのポリシリコン膜に空隙13を空隙部13Aと空隙部13Bに分ける分離溝を形成して、この分離溝内もHTOからなる絶縁膜28で埋め込むことによって形成することができる。   The partition wall 41 is formed by forming a separation groove for dividing the gap 13 into the gap 13A and the gap 13B in the polysilicon film as the sacrificial layer 27 described in the manufacturing process of the first embodiment. The inside can also be formed by embedding with an insulating film 28 made of HTO.

このように、振動板12の振動板領域12Aを、隔壁部41を設けることで第1、第2の振動板領域12A1、12A2に分離することによって、第1、第2の振動板領域12A1、12A2の一方の振動板領域だけを変形させる場合に振動板12自体を介して他方の振動板領域に影響が及ぶことを防止できる。   Thus, by separating the diaphragm region 12A of the diaphragm 12 into the first and second diaphragm regions 12A1 and 12A2 by providing the partition wall portion 41, the first and second diaphragm regions 12A1, When only one diaphragm region of 12A2 is deformed, it is possible to prevent the other diaphragm region from being affected via the diaphragm 12 itself.

なお、上記各実施形態では、振動板側を共通電極とし、対向電極側を個別電極とする構成で説明しているが、対向電極側を共通電極とし、振動板側を個別電極とする構成でも同様に適用することができる。   In each of the above embodiments, the configuration is described in which the diaphragm side is a common electrode and the counter electrode side is an individual electrode, but the counter electrode side is a common electrode and the diaphragm side is an individual electrode. The same can be applied.

次に、本発明に係る液体カートリッジについて図10を参照して説明する。
この液体カートリッジ一体型ヘッド90は、ノズル孔91等を有する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッド92と、このインクジェットヘッド92に対して記録液(インク)を供給するインクタンク(液体タンク)93とを一体化したものである。
Next, a liquid cartridge according to the present invention will be described with reference to FIG.
The liquid cartridge integrated head 90 includes an ink jet head 92 which is a droplet discharge head according to the present invention having nozzle holes 91 and the like, and an ink tank (liquid tank) for supplying a recording liquid (ink) to the ink jet head 92. ) 93 is integrated.

このように、本発明に係る液滴吐出ヘッドに記録液(インク)を供給するインクタンク(液体タンク)を一体化することにより、簡単な構成で液滴吐出量を可変することができる液体カートリッジ(インクタンク一体型ヘッド)を得ることができる。   As described above, by integrating the ink tank (liquid tank) for supplying the recording liquid (ink) to the liquid droplet ejection head according to the present invention, the liquid cartridge capable of changing the liquid droplet ejection amount with a simple configuration. (Ink tank integrated head) can be obtained.

次に、本発明に係る液滴吐出ヘッド及びこの液滴吐出ヘッドを駆動する本発明に係るヘッド駆動装置を備えた本発明に係る画像形成装置の一例について図11及び図12を参照して説明する。なお、図11は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図12は同装置の要部平面説明図である。   Next, an example of an image forming apparatus according to the present invention provided with a liquid droplet ejection head according to the present invention and a head driving device according to the present invention for driving the liquid droplet ejection head will be described with reference to FIGS. To do. FIG. 11 is an explanatory side view for explaining the overall configuration of the image forming apparatus, and FIG. 12 is an explanatory plan view of a main part of the apparatus.

この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド101とガイドレール102とでキャリッジ103を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ104で駆動プーリ106Aと従動プーリ106B間に架け渡したタイミングベルト105を介して図12で矢示方向(主走査方向)に移動走査する。   In this image forming apparatus, a carriage 103 is slidably held in a main scanning direction by a guide rod 101 and a guide rail 102 that are horizontally mounted on left and right side plates (not shown), and a driving pulley 106A is driven by a main scanning motor 104. 12 and the driven pulley 106B, the moving scanning is performed in the direction indicated by the arrow (main scanning direction) in FIG.

このキャリッジ103には、例えば、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色の記録液の液滴(インク滴)を吐出する独立した4個の液体吐出ヘッド107k、107c、107m、107yで構成した記録ヘッド107を主走査方向に沿う方向に配置し、液滴吐出方向を下方に向けて装着している。なお、ここでは独立した液体吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する1又は複数のヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。   For example, four independent liquid discharge heads that discharge recording liquid droplets (ink droplets) of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) are provided on the carriage 103. A recording head 107 composed of 107k, 107c, 107m, and 107y is arranged in a direction along the main scanning direction, and is mounted with the droplet discharge direction facing downward. In addition, although the independent liquid discharge head is used here, it is also possible to employ a configuration in which one or a plurality of heads having a plurality of nozzle rows for discharging recording liquid droplets of each color are used. Further, the number of colors and the arrangement order are not limited to this.

記録ヘッド107を構成する液体吐出ヘッドとしては、加圧液室内のインクを加圧する圧力発生手段として圧電素子などの電気機械変換素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて記録液の膜沸騰を利用するいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のもの、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータなどを使用できる。   As the liquid ejection head constituting the recording head 107, a diaphragm that forms the wall surface of the ink flow path is deformed by using an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element as pressure generating means for pressurizing ink in the pressurized liquid chamber. A so-called piezo type that discharges ink droplets by changing the volume of the ink flow path, a so-called thermal type that utilizes film boiling of the recording liquid using an electrothermal transducer such as a heating resistor, The diaphragm and the electrode forming the wall surface are arranged opposite to each other, and the diaphragm is deformed by an electrostatic force generated between the diaphragm and the electrode, thereby changing the volume of the ink flow path and discharging the ink droplets. An electric type, a shape memory alloy actuator using a metal phase change due to a temperature change, or the like can be used.

キャリッジ103には、記録ヘッド107に各色のインクを供給するための各色のサブタンク108を搭載している。このサブタンク108にはインク供給チューブ109を介して図示しないメインタンク(インクカートリッジ)からインクが補充供給される。   The carriage 103 is equipped with a sub tank 108 for each color for supplying each color ink to the recording head 107. Ink is supplied to the sub tank 108 from a main tank (ink cartridge) (not shown) via an ink supply tube 109.

一方、給紙カセット110などの用紙積載部(圧板)111上に積載した被記録媒体(用紙)112を給紙するための給紙部として、用紙積載部111から用紙112を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙ローラ)113及び給紙ローラ113に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド114を備え、この分離パッド114は給紙ローラ113側に付勢されている。   On the other hand, as a sheet feeding unit for feeding a recording medium (sheet) 112 loaded on a sheet stacking unit (pressure plate) 111 such as a sheet feeding cassette 110, the sheets 112 are separated and fed from the sheet stacking unit 111 one by one. Opposite to the half-moon roller (feed roller) 113 and the feed roller 113 to be fed, a separation pad 114 made of a material having a large friction coefficient is provided, and this separation pad 114 is urged toward the feed roller 113 side.

そして、この給紙部から給紙された用紙112を記録ヘッド107の下方側で搬送するための搬送部として、用紙112を静電吸着して搬送するための搬送ベルト121と、給紙部からガイド115を介して送られる用紙112を搬送ベルト121との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ122と、略鉛直上方に送られる用紙112を略90°方向転換させて搬送ベルト121上に倣わせるための搬送ガイド123と、押さえ部材124で搬送ベルト121側に付勢された先端加圧コロ125とを備えている。また、搬送ベルト121表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ126を備えている。   As a transport unit for transporting the paper 112 fed from the paper feed unit below the recording head 107, a transport belt 121 for electrostatically attracting and transporting the paper 112, and a paper feed unit A counter roller 122 for transporting the paper 112 fed through the guide 115 while sandwiching it between the transport belt 121 and the paper 112 fed substantially vertically upward is changed by about 90 ° and copied on the transport belt 121. A conveying guide 123 for adjusting the pressure and a tip pressure roller 125 urged toward the conveying belt 121 by a pressing member 124. In addition, a charging roller 126 that is a charging unit for charging the surface of the conveyance belt 121 is provided.

ここで、搬送ベルト121は、無端状ベルトであり、搬送ローラ127とテンションローラ128との間に掛け渡されて、副走査モータ131からタイミングベルト132及びタイミングローラ133を介して搬送ローラ127が回転されることで、図2のベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。なお、搬送ベルト121の裏面側には記録ヘッド107による画像形成領域に対応してガイド部材129を配置している。   Here, the conveyance belt 121 is an endless belt, is stretched between the conveyance roller 127 and the tension roller 128, and the conveyance roller 127 is rotated from the sub-scanning motor 131 via the timing belt 132 and the timing roller 133. By doing so, it is configured to circulate in the belt conveyance direction (sub-scanning direction) of FIG. A guide member 129 is disposed on the back side of the conveyance belt 121 in correspondence with the image forming area formed by the recording head 107.

また、図2に示すように、搬送ローラ127の軸には、スリット円板134を取り付け、このスリット円板134のスリットを検知するセンサ135を設けて、これらのスリット円板134及びセンサ135によってエンコーダ136を構成している。   As shown in FIG. 2, a slit disk 134 is attached to the shaft of the transport roller 127, and a sensor 135 for detecting the slit of the slit disk 134 is provided. An encoder 136 is configured.

帯電ローラ126は、搬送ベルト121の表層に接触し、搬送ベルト121の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各2.5Nをかけている。   The charging roller 126 is arranged so as to contact the surface layer of the conveyor belt 121 and rotate following the rotation of the conveyor belt 121, and applies 2.5N to both ends of the shaft as a pressing force.

また、キャリッジ103の前方側には、図1に示すように、スリットを形成したエンコーダスケール142を設け、キャリッジ103の前面側にはエンコーダスケール142のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ143を設け、これらによって、キャリッジ103の主走査方向位置を検知するためのエンコーダ144を構成している。   Further, as shown in FIG. 1, an encoder scale 142 having slits is provided on the front side of the carriage 103, and an encoder sensor comprising a transmissive photosensor for detecting the slits of the encoder scale 142 on the front side of the carriage 103. The encoder 144 for detecting the position of the carriage 103 in the main scanning direction is configured by these.

さらに、記録ヘッド107で記録された用紙112を排紙するための排紙部として、搬送ベルト121から用紙112を分離するための分離部と、排紙ローラ152及び排紙コロ153と、排紙される用紙112をストックする排紙トレイ154とを備えている。   Further, as a paper discharge unit for discharging the paper 112 recorded by the recording head 107, a separation unit for separating the paper 112 from the conveying belt 121, a paper discharge roller 152 and a paper discharge roller 153, and paper discharge A paper discharge tray 154 for stocking the paper 112 to be printed.

また、背部には両面給紙ユニット155が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット155は搬送ベルト121の逆方向回転で戻される用紙112を取り込んで反転させて再度カウンタローラ122と搬送ベルト121との間に給紙する。   A double-sided paper feeding unit 155 is detachably mounted on the back. The double-sided paper feeding unit 155 takes in the paper 112 returned by the reverse rotation of the transport belt 121, reverses it, and feeds it again between the counter roller 122 and the transport belt 121.

さらに、図12に示すように、キャリッジ103の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド107のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構156を配置している。   Furthermore, as shown in FIG. 12, a maintenance / recovery mechanism 156 for maintaining and recovering the state of the nozzles of the recording head 107 is disposed in the non-printing area on one side of the carriage 103 in the scanning direction.

この維持回復機156は、記録ヘッド107の各ノズル面をキャピングするための各キャップ157と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード158と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行なうときの液滴を受ける空吐出受け159などを備えている。   The maintenance / recovery machine 156 includes a cap 157 for capping each nozzle surface of the recording head 107, a wiper blade 158 which is a blade member for wiping the nozzle surface, and a discharge unit for discharging the thickened recording liquid. An empty discharge receiver 159 for receiving droplets when performing empty discharge for discharging droplets that do not contribute to recording is provided.

このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙112が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙112はガイド115で案内され、搬送ベルト121とカウンタローラ122との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド123で案内されて先端加圧コロ125で搬送ベルト121に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。   In the image forming apparatus configured as described above, the sheets 112 are separated and fed one by one from the sheet feeding unit, and the sheet 112 fed substantially vertically upward is guided by the guide 115, and includes the conveyance belt 121 and the counter roller 122. The leading end is guided by the conveying guide 123 and pressed against the conveying belt 121 by the leading end pressure roller 125, and the conveying direction is changed by approximately 90 °.

このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ126に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト121が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト121上に用紙112が給送されると、用紙112が搬送ベルト121に静電力で吸着され、搬送ベルト121の周回移動によって用紙112が副走査方向に搬送される。   At this time, a positive voltage output and a negative output are alternately repeated from the high voltage power supply to the charging roller 126 by a control circuit (not shown), that is, an alternating voltage is applied, and a charging voltage pattern in which the conveying belt 121 alternates, that is, In the sub-scanning direction, which is the circumferential direction, plus and minus are alternately charged in a band shape with a predetermined width. When the paper 112 is fed onto the conveyance belt 121 charged alternately with plus and minus, the paper 112 is attracted to the conveyance belt 121 by electrostatic force, and the paper 112 is conveyed in the sub-scanning direction by the circular movement of the conveyance belt 121. Is done.

そこで、キャリッジ103を往路及び復路方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド107を駆動することにより、停止している用紙112にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙112を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙112の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙112を排紙トレイ54に排紙する。   Therefore, by driving the recording head 107 according to the image signal while moving the carriage 103 in the forward and backward directions, ink droplets are ejected onto the stopped paper 112 to record one line, and the paper 112 is After transporting a predetermined amount, the next line is recorded. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 112 has reached the recording area, the recording operation is finished and the paper 112 is discharged onto the paper discharge tray 54.

また、両面印刷の場合には、表面(最初に印刷する面)の記録が終了したときに、搬送ベルト121を逆回転させることで、記録済みの用紙112を両面給紙ユニット155内に送り込み、用紙112を反転させて(裏面が印刷面となる状態にして)再度カウンタローラ122と搬送ベルト121との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル121上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ154に排紙する   In the case of double-sided printing, when recording on the front surface (surface to be printed first) is completed, the recording belt 112 is fed into the double-sided paper feeding unit 155 by rotating the conveyor belt 121 in the reverse direction. The paper 112 is reversed (with the back surface being the printing surface), and is fed again between the counter roller 122 and the conveyor belt 121. The timing is controlled, and the sheet is conveyed onto the conveyor bell 121 as described above. After recording on the back side, the sheet is discharged to the discharge tray 154.

また、印字(記録)待機中にはキャリッジ103は維持回復機構155側に移動されて、キャップ157で記録ヘッド107のノズル面がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ157で記録ヘッド107をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し(「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。)し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド107のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード158でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド107の安定した吐出性能を維持する。   Further, during printing (recording) standby, the carriage 103 is moved to the maintenance / recovery mechanism 155 side, and the nozzle surface of the recording head 107 is capped by the cap 157 so that the nozzles are kept in a wet state. To prevent. In addition, the recording liquid is sucked from the nozzle in a state where the recording head 107 is capped by the cap 157 (referred to as “nozzle suction” or “head suction”), and a recovery operation is performed to discharge the thickened recording liquid or bubbles. Wiping is performed by the wiper blade 158 in order to clean and remove ink adhering to the nozzle surface of the recording head 107 by this recovery operation. In addition, an idle ejection operation for ejecting ink not related to recording is performed before the start of recording or during recording. Thereby, the stable ejection performance of the recording head 107 is maintained.

次に、この画像形成装置の本発明に係るヘッド駆動装置を含む制御部の概要について図13を参照して説明する。なお、同図は同制御部の全体ブロック説明図である。
この制御部200は、装置全体の制御を司るCPU201と、CPU201が実行するプログラム、その他の固定データを格納するROM202と、画像データ等を一時格納するRAM203と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ(NVRAM)204と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するASIC205とを備えている。
Next, an outline of a control unit including the head driving device according to the present invention of the image forming apparatus will be described with reference to FIG. This figure is an overall block diagram of the control unit.
The control unit 200 includes a CPU 201 that controls the entire apparatus, a ROM 202 that stores programs executed by the CPU 201 and other fixed data, a RAM 203 that temporarily stores image data, and the like, while the apparatus is powered off. 1 includes a non-volatile memory (NVRAM) 204 for holding data, an image processing for performing various signal processing and rearrangement on image data, and an ASIC 205 for processing input / output signals for controlling the entire apparatus. Yes.

また、この制御部200は、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置(あるいはデータ処理装置)であるホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのI/F206と、記録ヘッド107を駆動するための駆動波形を生成する駆動波形生成部207と、本発明に係る液滴吐出ヘッドである記録ヘッド107を駆動制御するヘッドドライバ208と、主走査モータ104駆動するための主走査モータ駆動部211と、副走査モータ131を駆動するための副走査モータ駆動部213と、帯電ローラ126に対してACバイアス電圧を供給するACバイアス供給部114と、環境温度及び/又は環境湿度を検出する環境センサ218、図示しない各種センサからの検知信号を入力するためのI/O216などを備えている。   The control unit 200 also has an I / F 206 for transmitting and receiving data and signals to and from the host, which is an image processing apparatus (or data processing apparatus) such as a personal computer, and a drive for driving the recording head 107. A drive waveform generation unit 207 that generates a waveform; a head driver 208 that controls the drive of the recording head 107 that is a droplet discharge head according to the present invention; a main scanning motor drive unit 211 that drives the main scanning motor 104; A sub-scanning motor driving unit 213 for driving the scanning motor 131, an AC bias supply unit 114 for supplying an AC bias voltage to the charging roller 126, an environmental sensor 218 for detecting environmental temperature and / or environmental humidity, I / O 216 for inputting detection signals from various sensors that are not connected.

また、この制御部200には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル217が接続されている。   The control unit 200 is connected to an operation panel 217 for inputting and displaying information necessary for the apparatus.

ここで、制御部200は、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの画像データを含む印刷データ(印字データ)等をケーブル或いはネットを介してI/F206で受信する。   Here, the control unit 200 transmits print data (print data) including image data from the host side such as an image processing apparatus such as a personal computer, an image reading apparatus such as an image scanner, an imaging apparatus such as a digital camera, or the like. The data is received by the I / F 206 via the net.

そして、CPU201は、I/F206に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ASIC205にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッドドライバ208に画像データを転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えばROM202にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしても良い。   The CPU 201 reads and analyzes the print data in the reception buffer included in the I / F 206, performs necessary image processing, data rearrangement processing, and the like in the ASIC 205, and transfers the image data to the head driver 208. The dot pattern data for image output may be generated by storing font data in the ROM 202, for example, or the image data is developed into bitmap data by a host-side printer driver and transferred to this apparatus. You may do it.

駆動波形生成部207は、駆動信号のパターンデータをD/A変換するD/A変換器等で構成され、1又は複数の駆動信号で構成される駆動波形をヘッドドライバ208に対して出力する。   The drive waveform generation unit 207 includes a D / A converter that performs D / A conversion on the pattern data of the drive signal, and outputs a drive waveform including one or a plurality of drive signals to the head driver 208.

ヘッドドライバ208は、シリアルに入力される記録ヘッド107の1行分に相当する画像データ(ドットパターンデータ)に基づいて駆動波形生成部207から与えられる駆動波形を構成する駆動信号を選択的に記録ヘッド107の共通電極及び個別電極間に印加して記録ヘッド107を駆動する。   The head driver 208 selectively records a drive signal constituting a drive waveform supplied from the drive waveform generation unit 207 based on image data (dot pattern data) corresponding to one line of the recording head 107 input serially. The recording head 107 is driven by applying between the common electrode and the individual electrodes of the head 107.

これらの駆動波形生成部207及びヘッドドライバ208によって本発明に係る液滴吐出ヘッドである記録ヘッド107の各静電型アクチュエータの共通電極及び個別電極に対して駆動電圧を印加し、このとき複数の共通電極に対して異なる電圧を印加する手段を備えている本発明に係るヘッド駆動装置を構成している。   The drive waveform generator 207 and the head driver 208 apply a drive voltage to the common electrode and the individual electrode of each electrostatic actuator of the recording head 107 which is a droplet discharge head according to the present invention. The head driving device according to the present invention is provided with means for applying different voltages to the common electrode.

そこで、このヘッド駆動装置によるヘッド駆動電圧の印加について図14以降を参照して説明する。なお、以下では、液滴を吐出させるノズルを「吐出ノズル」、液滴を吐出させないノズルを「非吐出ノズル」と称する。また、「共通電極30A」を「共通電極1」、「共通電極30B」を「共通電極2」と称し、「共通電極30A(共通電極1)の部分の振動板領域12A」を「振動板領域1」、「共通電極30B(共通電極2)の部分の振動板領域12A」す「振動板領域2」と称する。   Therefore, application of the head driving voltage by this head driving device will be described with reference to FIG. Hereinafter, a nozzle that discharges a droplet is referred to as a “discharge nozzle”, and a nozzle that does not discharge a droplet is referred to as a “non-discharge nozzle”. The “common electrode 30A” is referred to as “common electrode 1”, the “common electrode 30B” is referred to as “common electrode 2”, and the “vibrating plate region 12A of the common electrode 30A (common electrode 1)” is referred to as the “vibrating plate region”. 1 ”,“ the diaphragm region 12A of the common electrode 30B (common electrode 2) ”and“ the diaphragm region 2 ”.

まず、静電アクチュエータの変位量と電圧特性の関係について図14を参照して説明する。静電アクチュエータでは、初期状態(振動板電極−固定電極間の電位差0の状態)から電圧を増加していくと、当初は電圧増加に応じて徐々に(連続的に)振動板変位が増加していく。この時点では、静電力と振動板の反発力は釣り合っている。更に電圧を増加していくと、ある電圧Vth1において、(その直前では、振動板−固定電極間に初期状態の2/3程度の実効ギャップ長がある状態から)振動板が固定電極側に一気に引き寄せられて、振動板が固定電極側(実際には絶縁膜やストッパなどの表面)に当接する。このような現象は、電圧を増加させたとき、振動板の反発力は概ね変位量に比例して増加するのに対し、静電力は実効ギャップ長の2乗に反比例して、急激に増加することによる。この振動板が固定電極側に当接する時の電圧Vth1を「当接電圧Vth1」という。   First, the relationship between the displacement amount of the electrostatic actuator and the voltage characteristic will be described with reference to FIG. In the electrostatic actuator, when the voltage is increased from the initial state (the state in which the potential difference between the diaphragm electrode and the fixed electrode is zero), the displacement of the diaphragm gradually increases as the voltage increases. To go. At this point, the electrostatic force and the repulsive force of the diaphragm are balanced. When the voltage is further increased, at a certain voltage Vth1, the diaphragm is immediately moved to the fixed electrode side (since immediately before, there is an effective gap length of about 2/3 of the initial state between the diaphragm and the fixed electrode). The diaphragm is brought into contact with the fixed electrode side (actually, the surface of an insulating film or a stopper). In such a phenomenon, when the voltage is increased, the repulsive force of the diaphragm increases in proportion to the amount of displacement, whereas the electrostatic force increases rapidly in inverse proportion to the square of the effective gap length. It depends. The voltage Vth1 when the diaphragm abuts on the fixed electrode side is referred to as “abutment voltage Vth1”.

一方、実効ギャップ長と最大変位量(絶縁膜厚、ストッパ高さによる)の設計にもよるが、振動板が固定電極側に当接している状態から電圧を下げていった場合、実効ギャップ長が極めて小さく、より大きな静電力が働いていることから、当接電圧Vth1直下では振動板は固定電極側から離れず、更にある程度電圧を下げて電圧Vth2(Vth2<Vth1)になった時に振動板は固定電極側から離れる。この当接状態にある振動板が固定電極側から離間するときの電圧Vth2を「離間電圧Vth2」と称する。   On the other hand, depending on the design of the effective gap length and maximum displacement (depending on the insulation film thickness and stopper height), the effective gap length can be reduced when the voltage is lowered from the state where the diaphragm is in contact with the fixed electrode. Is extremely small and a larger electrostatic force is working, so that the diaphragm does not move away from the fixed electrode side just below the contact voltage Vth1, and when the voltage is further lowered to a voltage Vth2 (Vth2 <Vth1), the diaphragm Is away from the fixed electrode side. The voltage Vth2 when the diaphragm in contact is separated from the fixed electrode side is referred to as “separation voltage Vth2”.

そこで、ヘッド駆動装置の第1実施形態について図15を参照して説明する。なお、同図は表形式で示しているので各欄を示すときは(a)〜(l)欄というようにいう(以下、図19まで同じ)。   Therefore, a first embodiment of the head driving device will be described with reference to FIG. Since this figure is shown in a table format, each column is referred to as column (a) to (l) (the same applies to FIG. 19 below).

〈大滴吐出時〉
このときには、(a)、(b)欄に示すように、共通電極1及び共通電極2はいずれも基準電圧(0V)に固定しておき、個別電極については、液滴を吐出させる吐出ノズルについては、(a)欄に示すように当接電圧Vth1よりも大きいパルス電圧Va(なお、電圧値も「Va」とする。Va>Vth1)を印加し、非吐出ノズルについては、(b)欄に示すようにパルス電圧を印加しない(基準電圧:0Vのままにしておく)。
<When discharging large droplets>
At this time, as shown in the columns (a) and (b), the common electrode 1 and the common electrode 2 are both fixed to the reference voltage (0 V), and the individual electrodes are the ejection nozzles that eject droplets. As shown in the column (a), a pulse voltage Va larger than the contact voltage Vth1 is applied (the voltage value is also “Va”, Va> Vth1). For the non-ejection nozzles, the column (b) No pulse voltage is applied as shown in (reference voltage: leave 0V).

これにより、個別電極−共通電極1、2間の電位差は、吐出ノズルについては、(c)欄に示すように、当接電圧Vth1よりも大きなパルス電圧となるので、(e)欄に示すように、共通電極1に対応した振動板領域1及び共通電極2に対応した振動板領域2共に、振動板12が大きく変形し固定電極側に当接する。その後、電位差が0Vに戻ると、振動板12が元の位置に戻っていき、液滴が吐出される。このとき、例えば、特開2002−113863号公報に記載されているように、効率の良く吐出させるために、液室内が正圧となっているタイミングで振動板を復元させるようにパルス幅を設定することが好ましい。   As a result, the potential difference between the individual electrode and the common electrode 1 and 2 becomes a pulse voltage larger than the contact voltage Vth1 as shown in the column (c) for the discharge nozzle, and therefore, as shown in the column (e). In addition, in both the diaphragm region 1 corresponding to the common electrode 1 and the diaphragm region 2 corresponding to the common electrode 2, the diaphragm 12 is greatly deformed and abuts on the fixed electrode side. Thereafter, when the potential difference returns to 0 V, the diaphragm 12 returns to the original position, and droplets are ejected. At this time, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-113863, the pulse width is set so that the diaphragm is restored at the timing when the pressure in the liquid chamber is positive in order to discharge efficiently. It is preferable to do.

一方、非吐出ノズルでは、(d)欄に示すように個別電極−共通電極1、2間の電位差は0Vのままであるので、(f)欄に示すように振動板領域1、2は変形せず、液滴は吐出されない。   On the other hand, in the non-ejection nozzle, the potential difference between the individual electrode and the common electrode 1 and 2 remains 0 V as shown in the column (d), so that the diaphragm regions 1 and 2 are deformed as shown in the column (f). No droplets are ejected.

〈小滴吐出時〉
このときには、(g)、(h)欄に示すように、共通電極1は基準電圧(0V)に固定し、共通電極2には吐出ノズルの個別電極に印加する滴吐出用のパルス電圧Vaと同極性及び同位相で、電圧が1/2程度のパルス電圧Vb(Vb<Va)を印加する。このパルス電圧Vbのパルス幅(印加幅、印加時間幅)はパルス電圧Vaのパルス幅と同じとする。個別電極については、吐出ノズルでは(g)欄に示すように大滴吐出時と同じパルス電圧Vaを印加し、非吐出ノズルでは(h)欄に示すようにパルス電圧を印加しない(基準電圧:0Vにしておく)。
<During droplet ejection>
At this time, as shown in the columns (g) and (h), the common electrode 1 is fixed to the reference voltage (0 V), and the common electrode 2 has a drop discharge pulse voltage Va applied to the individual electrodes of the discharge nozzle and A pulse voltage Vb (Vb <Va) having the same polarity and the same phase and a voltage of about ½ is applied. The pulse width (application width, application time width) of the pulse voltage Vb is the same as the pulse width of the pulse voltage Va. For the individual electrodes, the discharge nozzle applies the same pulse voltage Va as in the large droplet discharge as shown in the (g) column, and the non-discharge nozzle does not apply the pulse voltage as shown in the (h) column (reference voltage: 0V)

このとき、それぞれの電圧をあらかじめ適切に設定しておけば、吐出ノズルでは、(i)欄に示すように個別電極−共通電極1間の電位差は当接電圧Vth1よりも大きくなり、個別電極−共通電極2間の電位差は当接電圧Vth1よりも小さく(Va−Vb<Vth1)なる。これにより、(k)欄に示すように、振動板領域1では、振動板12が大きく変形し固定電極側に当接し、振動板領域2ではわずかに変形するのみである。その後、電位差が0Vに戻ると、振動板12が元の位置に戻っていき、液滴吐出する。このとき、振動板12が変形→復元するのは、ほとんど振動板領域1のみなので、大滴吐出時に比べ小さな液滴が吐出する。   At this time, if each voltage is set appropriately in advance, in the discharge nozzle, as shown in the column (i), the potential difference between the individual electrode and the common electrode 1 becomes larger than the contact voltage Vth1, and the individual electrode- The potential difference between the common electrodes 2 is smaller than the contact voltage Vth1 (Va−Vb <Vth1). Thereby, as shown in the column (k), in the diaphragm region 1, the diaphragm 12 is greatly deformed and abuts on the fixed electrode side, and in the diaphragm region 2, the diaphragm 12 is only slightly deformed. Thereafter, when the potential difference returns to 0 V, the diaphragm 12 returns to the original position, and droplets are discharged. At this time, since the vibration plate 12 is deformed and restored almost only in the vibration plate region 1, smaller droplets are ejected than when large droplets are ejected.

ここで、振動板領域2については、各種設計値・物性値(振動板剛性・振動板領域1と振動板領域2の面積比、加圧液室体積、ノズル・流体抵抗部の流体抵抗値、液滴粘度・弾性率等)によっては、静電力の影響よりも液室の圧力の影響を大きく受け、波線の様な動きをする場合もあるが、その影響を考慮し設計しておけば良い。   Here, for the diaphragm region 2, various design values and physical property values (diaphragm rigidity / area ratio of the diaphragm region 1 and the diaphragm region 2, volume of the pressurized liquid chamber, fluid resistance value of the nozzle / fluid resistance unit, Depending on the viscosity of liquid droplets, elastic modulus, etc., it may be affected more by the pressure of the liquid chamber than by the electrostatic force, and may move like a wavy line. .

一方、非吐出ノズルでは、(l)欄に示すように、振動板領域1では振動板12の変形→復元はおきずに、振動板領域2でもわずかな変形→復元のみなので、液滴は吐出されない。   On the other hand, in the non-ejection nozzle, as shown in the column (l), since the diaphragm 12 is not deformed and restored in the diaphragm area 1, and the diaphragm area 2 is only slightly deformed and restored, the droplets are ejected. Not.

このような現象は、静電アクチュエータの前述した「振動板変位量−電圧特性」によるものである。すなわち、静電アクチュエータの「振動板変位量−電圧」特性は、図14に示すように、小さな電圧では電圧変化に対し振動板の変位量はわずかに増加し始め、電圧が上がるにつれ徐々に傾きが大きくなり、ある当接電圧Vth1で変位量は一気に増加し、固定電極側に当接する特性による。   Such a phenomenon is due to the aforementioned “diaphragm displacement amount-voltage characteristic” of the electrostatic actuator. That is, as shown in FIG. 14, the “vibration plate displacement amount-voltage” characteristic of the electrostatic actuator shows that the displacement amount of the vibration plate starts to increase slightly with a change in voltage at a small voltage, and gradually increases as the voltage increases. The displacement amount increases at a stroke at a certain contact voltage Vth1, and is due to the property of contacting the fixed electrode.

なお、ここでは、共通電極を2分割した場合について説明したが、3分割以上にした場合も同様である(以下の実施形態でも同様である)。また、前述した液滴吐出ヘッドの第1、第2実施形態の構成では、例えば、特開平7−214769号公報に開示されているように、振動板が固定電極側に当接したときに、電極間の絶縁膜に電荷が生じるが、パルスの極性を適宜変えることで、一定の特性を得ることが可能である。さらに、逆極性の場合の図示は省略したが、図示した電圧を逆極性にするだけで、他は全く同様である。   Although the case where the common electrode is divided into two has been described here, the same applies to the case where the common electrode is divided into three or more (the same applies to the following embodiments). In the configuration of the first and second embodiments of the droplet discharge head described above, for example, as disclosed in JP-A-7-214769, when the diaphragm abuts on the fixed electrode side, Electric charges are generated in the insulating film between the electrodes, but it is possible to obtain certain characteristics by appropriately changing the polarity of the pulse. Further, although illustration in the case of reverse polarity is omitted, the same is true except that the illustrated voltage is reversed.

このように、本発明に係る液滴吐出ヘッドの複数の共通電極に対して印加する駆動電圧を異ならせることで液滴の吐出量を変化させる手段を備えることで、駆動回路(ドライバ)のチャンネル数を大幅に増加することなく、簡単な構成で1回に吐出させる液滴吐出量を変化させることができる。   As described above, the channel of the drive circuit (driver) is provided by including means for changing the discharge amount of the droplet by changing the drive voltage applied to the plurality of common electrodes of the droplet discharge head according to the present invention. Without greatly increasing the number, it is possible to change the droplet discharge amount discharged at one time with a simple configuration.

ここで、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、最大吐出量の液滴(大滴)を吐出させるときの個別電極との最大電位差が小さくなる駆動電圧を印加することで、一部の共通電極が対応する振動板領域を変形しない(滴吐出を伴わない変形を含む。以下同じである。)ので、小滴(小さい吐出量の液滴)を吐出させることができる。   Here, when discharging a droplet with a discharge amount smaller than the maximum discharge amount, the maximum potential difference from the individual electrode when discharging a droplet (large droplet) with the maximum discharge amount is small with respect to some common electrodes. By applying the drive voltage, a part of the common electrode does not deform the corresponding diaphragm region (including deformation not accompanied by droplet ejection; the same applies hereinafter), so a small droplet (a droplet with a small ejection amount) ) Can be discharged.

また、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、個別電極に対して印加する駆動電圧と同極性で電圧値が小さな駆動電圧を印加することで、一部の共通電極が対応する振動板領域を変形しないので、小滴(小さい吐出量の液滴)を吐出させることができる。   Also, when discharging droplets with a discharge amount smaller than the maximum discharge amount, a drive voltage having the same polarity as the drive voltage applied to the individual electrodes and a small voltage value is applied to some common electrodes. Since a part of the common electrode does not deform the corresponding diaphragm region, it is possible to discharge a small droplet (a droplet with a small discharge amount).

さらに、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、個別電極に印加する駆動電圧と同極性で印加幅が同じで、かつ、電圧値の小さな駆動電圧を印加することで、一部の共通電極が対応する振動板領域を変形しないので、小滴(小さい吐出量の液滴)を吐出させることができる。   Furthermore, when discharging droplets with a discharge amount smaller than the maximum discharge amount, a drive with the same polarity as the drive voltage applied to the individual electrodes, the same application width, and a small voltage value is applied to some common electrodes. By applying the voltage, the diaphragm region corresponding to some of the common electrodes is not deformed, so that a small droplet (a droplet with a small discharge amount) can be discharged.

次に、ヘッド駆動装置の第2実施形態について図16を参照して説明する。
〈大滴吐出時〉
このときに共通電極1、2及び個別電極に印加する電圧及びそれによるヘッドの動作は前記第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
Next, a second embodiment of the head driving device will be described with reference to FIG.
<When discharging large droplets>
At this time, the voltages applied to the common electrodes 1 and 2 and the individual electrodes and the operation of the head due thereto are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

〈小滴吐出時〉
このときには、(g)、(h)欄に示すように、共通電極1は基準電圧(0V)に固定し、共通電極2には吐出ノズルの個別電極に印加するパルス幅PW1のパルス電圧と同極性で電圧が1/2程度、かつ、パルス幅PW2が広い(PW2>PW1)パルス電圧Vcを印加する。個別電極については、吐出ノズルでは(g)欄に示すように大滴吐出時と同じパルス電圧Vaを印加し、非吐出ノズルでは(h)欄に示すようにパルス電圧を印加しない(基準電圧:0Vのままにしておく)。
<During droplet ejection>
At this time, as shown in columns (g) and (h), the common electrode 1 is fixed to the reference voltage (0 V), and the common electrode 2 has the same pulse voltage as the pulse voltage PW1 applied to the individual electrodes of the ejection nozzle. A pulse voltage Vc having a polarity of about ½ and a wide pulse width PW2 (PW2> PW1) is applied. For the individual electrodes, the discharge nozzle applies the same pulse voltage Va as in the large droplet discharge as shown in the (g) column, and the non-discharge nozzle does not apply the pulse voltage as shown in the (h) column (reference voltage: Leave at 0V).

このとき、吐出ノズルについて、それぞれの電圧をあらかじめ適切に設定しておけば、(i)欄に示すように個別電極−共通電極1間の電位差は当接電圧Vth1を越える電位となり、共通電極2に印加するパルス電圧Vcのパルス幅PW2が固定電極に印加するパルス電圧Vaのパルス幅PW1よりも広くても、(g)欄に示すようなタイミング(パルス電圧Vcが印加されている時間内にパルス電圧Vaが印加されるタイミング)であれば、個別電極−共通電極2間の電位差を、当接電圧Vth1よりも小さくすることができ、(k)欄に示すように振動板領域1では振動板12が大きく変形→復元し、振動板領域2では振動板12がわずかに変形するのみであるので、小滴が吐出される。   At this time, if the respective voltages are appropriately set for the discharge nozzles in advance, the potential difference between the individual electrode and the common electrode 1 becomes a potential exceeding the contact voltage Vth1 as shown in the column (i), and the common electrode 2 Even if the pulse width PW2 of the pulse voltage Vc applied to is wider than the pulse width PW1 of the pulse voltage Va applied to the fixed electrode, the timing shown in the column (g) (within the time during which the pulse voltage Vc is applied) If the pulse voltage Va is applied), the potential difference between the individual electrode and the common electrode 2 can be made smaller than the contact voltage Vth1, and as shown in the column (k), the diaphragm region 1 vibrates. Since the plate 12 is greatly deformed and restored, and the diaphragm 12 is only slightly deformed in the diaphragm region 2, a small droplet is ejected.

また、非吐出ノズルについては、第1実施形態と同様に、振動板領域2の振動板12がわずかに振動するのみなので、液滴吐出は行われない。   As for the non-ejection nozzle, as in the first embodiment, the diaphragm 12 in the diaphragm region 2 only vibrates slightly, so that no droplet is ejected.

なお、構成によっては、残留電荷対策のために、正逆両極性のパルスを印加することもできる。   Note that, depending on the configuration, it is possible to apply a forward / reverse polarity pulse as a countermeasure against residual charges.

さらに、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、個別電極に印加する駆動電圧と同極性で印加幅が広く、かつ、電圧値の小さな駆動電圧を印加することで、一部の共通電極が対応する振動板領域を変形しないので、小滴(小さい吐出量の液滴)を吐出させることができる。   Furthermore, when discharging droplets with a discharge amount smaller than the maximum discharge amount, a drive voltage with the same polarity as the drive voltage applied to the individual electrodes, a wide application width, and a small voltage value is applied to some common electrodes. By applying the, the diaphragm region corresponding to some of the common electrodes is not deformed, so that a small droplet (a small discharge amount) can be discharged.

次に、ヘッド駆動の第3実施形態について図17を参照して説明する。
〈大滴吐出時〉
このときに共通電極1、2及び個別電極に印加する電圧及びそれによるヘッドの動作は前記第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
Next, a third embodiment of head drive will be described with reference to FIG.
<When discharging large droplets>
At this time, the voltages applied to the common electrodes 1 and 2 and the individual electrodes and the operation of the head due thereto are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

〈小滴吐出時〉
このときには、(g)、(h)欄に示すように共通電極1は基準電圧(0V)に固定し、共通電極2には吐出ノズルの個別電極に印加するパルス電圧Vaと同極性で電圧が1/2程度の一定電圧Vdを印加しておく。個別電極については、吐出ノズルでは(g)欄に示すように大滴吐出時と同じパルス電圧Vaを印加し、非吐出ノズルでは(h)欄に示すようにパルス電圧を印加しない(基準電圧:0Vのままにしておく)。
<During droplet ejection>
At this time, as shown in the columns (g) and (h), the common electrode 1 is fixed at the reference voltage (0 V), and the common electrode 2 has a voltage having the same polarity as the pulse voltage Va applied to the individual electrodes of the ejection nozzle. A constant voltage Vd of about 1/2 is applied. For the individual electrodes, the discharge nozzle applies the same pulse voltage Va as in the large droplet discharge as shown in the (g) column, and the non-discharge nozzle does not apply the pulse voltage as shown in the (h) column (reference voltage: Leave at 0V).

このとき、吐出ノズルについては、前述したと同様に、(i)、(k)欄に示すように、個別電極−共通電極1間の電位差>Vth1となって、振動板領域1では振動板12が大きく変形→復元し、個別電極−共通電極2間の電位差<Vth1となって、振動板領域2では振動板12がわずかに振動して、小滴が吐出される。   At this time, as described above, with regard to the discharge nozzle, as shown in the columns (i) and (k), the potential difference between the individual electrode and the common electrode 1 is greater than Vth1, and in the diaphragm region 1, the diaphragm 12 Is greatly deformed and restored, and the potential difference between the individual electrode and the common electrode 2 is smaller than Vth1, and the diaphragm 12 slightly vibrates in the diaphragm region 2 to eject a small droplet.

また、非吐出ノズルについては、(j)、(l)欄に示すように、個別電極−共通電極1間の電位差=0Vのままで振動板領域1では振動板12は変形せず、0<個別電極−共通電極2の間の電位差(一定電圧Vd)<Vth1となって、振動板領域2では振動板12は動かない(わずかな変形したまま)ので、滴吐出は行なわれない。   For the non-ejection nozzles, as shown in columns (j) and (l), the potential difference between the individual electrode and the common electrode 1 remains 0V, and the diaphragm 12 is not deformed in the diaphragm region 1, and 0 < Since the potential difference between the individual electrode 2 and the common electrode 2 (constant voltage Vd) <Vth1, and the diaphragm 12 does not move in the diaphragm region 2 (it remains slightly deformed), droplet discharge is not performed.

このように、いずれかの共通電極に当接電圧vth1より低い一定電圧を印加することでも、小滴吐出を行うことができる。ただし、この場合は、パルスの極性が片極に限られるので、両極のパルスを印可することで残留電荷の影響を排除することができないので、例えば特開2001−260346号公報や特開2001−287357号公報のような、片極パルスの場合でも残留電荷が生じない構成とすることが好ましい。   In this way, droplets can be ejected by applying a constant voltage lower than the contact voltage vth1 to any one of the common electrodes. However, in this case, since the polarity of the pulse is limited to one pole, the influence of the residual charge cannot be eliminated by applying the pulse of both poles. For example, JP 2001-260346 A and JP 2001-2001 A. It is preferable that a residual charge is not generated even in the case of a unipolar pulse, as in 287357.

次に、ヘッド駆動の第4実施形態について図18を参照して説明する。
〈大滴吐出時〉
このときには、(a)、(b)欄に示すように、共通電極1及び共通電極2ともに、吐出ノズルに対応する個別電極に印加するパルス電圧Veと逆極性で概ね等しい電圧のパルス電圧Vfを印加する。この場合、パルス電圧Ve及びパルス電圧Vfはそれぞれ当接電圧Vth1より小さく(Ve<Vth1、Vf<Vth1)、パルス電圧Ve及びパルス電圧Vfの合計値は当接電圧Vth1よりも大きくなる(Ve+Vf>Vth1)ように設定する。非吐出ノズルでは、個別電極の電圧は基準電圧(0V)に固定されている。
Next, a fourth embodiment of head drive will be described with reference to FIG.
<When discharging large droplets>
At this time, as shown in the columns (a) and (b), both the common electrode 1 and the common electrode 2 have a pulse voltage Vf having a voltage substantially equal to the reverse polarity to the pulse voltage Ve applied to the individual electrode corresponding to the ejection nozzle. Apply. In this case, the pulse voltage Ve and the pulse voltage Vf are each smaller than the contact voltage Vth1 (Ve <Vth1, Vf <Vth1), and the total value of the pulse voltage Ve and the pulse voltage Vf is larger than the contact voltage Vth1 (Ve + Vf>). Vth1) is set. In the non-ejection nozzle, the voltage of the individual electrode is fixed to the reference voltage (0 V).

このとき、吐出ノズルについては、(c)、(e)欄に示すように、個別電極−共通電極1間の電位差>Vth1となって振動板領域1が大きく変形→復元し、同様に、個別電極−共通電極2間の電位差>Vth1となって振動板領域2も大きく変形→復元するので、大滴が吐出される。   At this time, as shown in the columns (c) and (e), for the discharge nozzle, the potential difference between the individual electrode and the common electrode 1> Vth1, and the diaphragm region 1 is greatly deformed and restored, and similarly, Since the potential difference between the electrode and the common electrode 2 is greater than Vth1, and the diaphragm region 2 is also greatly deformed and restored, large droplets are ejected.

一方、非吐出ノズルについては、(d)、(f)欄に示すように、0<個別電極−共通電極1間の電位差<Vth1となって振動板領域1はわずかに振動し、同様に、0<個別電極−共通電極2間の電位差<Vth1となって振動板領域2はわずかに振動するだけ、液滴の吐出は行なわれない。   On the other hand, as shown in the columns (d) and (f) for the non-ejection nozzle, 0 <the potential difference between the individual electrode and the common electrode 1 <Vth1, and the diaphragm region 1 vibrates slightly. Since the potential difference between the individual electrode and the common electrode 2 is smaller than Vth1, the diaphragm region 2 vibrates slightly, and no droplet is ejected.

〈小滴吐出時〉
このときには、(g)、(h)欄に示すように、共通電極1には吐出ノズルに対応する個別電極に印加するパルス電圧Veと逆極性で概ね大きさが等しく立ち下がりタイミングが概ね同じパルス電圧Vfを印加し、共通電極2は基準電圧(0V)に固定する。
<During droplet ejection>
At this time, as shown in the columns (g) and (h), the common electrode 1 is a pulse having a polarity opposite to that of the pulse voltage Ve applied to the individual electrode corresponding to the discharge nozzle and substantially the same fall timing. A voltage Vf is applied, and the common electrode 2 is fixed to a reference voltage (0 V).

このとき、吐出ノズルについては、(i)、(k)欄に示すように個別電極−共通電極1間の電位差>Vth1となって振動板領域1が大きく変形→復元するが、0<個別電極−共通電極2間の電位差<Vth1となって振動板領域2はわずかに振動するだけであるので、小滴が吐出される。   At this time, for the discharge nozzle, as shown in columns (i) and (k), the potential difference between the individual electrode and the common electrode 1> Vth1, and the diaphragm region 1 is greatly deformed and restored, but 0 <individual electrode -Since the potential difference between the common electrodes 2 <Vth1 and the diaphragm region 2 vibrates only slightly, a small droplet is ejected.

一方、非吐出ノズルについては、(j)、(l)欄に示すように0<個別電極−共通電極1間の電位差<Vth1となって振動板領域1はわずかに振動するだけで、また、個別電極−共通電極2間の電位差=0であるので振動板領域2は振動しないので、液滴の吐出は行なわれない。   On the other hand, for the non-ejection nozzles, as shown in the columns (j) and (l), 0 <the potential difference between the individual electrode and the common electrode 1 <Vth1, and the diaphragm region 1 vibrates slightly, Since the potential difference between the individual electrode and the common electrode 2 is 0, the diaphragm region 2 does not vibrate, and thus no liquid droplet is ejected.

このように、共通電極に個別電極と逆極性の電圧を印加した場合には、前記第1ないし第3実施形態と比べて、個別電極の電圧を概ね半分にすることが可能となるので、駆動回路等のコストを低減することができる。   As described above, when a voltage having a polarity opposite to that of the individual electrode is applied to the common electrode, the voltage of the individual electrode can be substantially halved as compared with the first to third embodiments. The cost of a circuit or the like can be reduced.

次に、ヘッド駆動の第5実施形態について図19を参照して説明する。
〈大滴吐出時〉
このときには、前記第4実施形態と同様であるので説明を省略する。
Next, a fifth embodiment of head drive will be described with reference to FIG.
<When discharging large droplets>
At this time, since it is the same as the fourth embodiment, the description thereof is omitted.

〈小滴吐出時〉
このときには、(g)、(h)欄に示すように共通電極1には吐出ノズルに対応する個別電極に印加するパルス電圧Veと逆極性で概ね大きさが等しく立ち下がりタイミングが概ね同じパルス電圧Vgを印加する。共通電極2には吐出ノズルに対応する個別電極に印加するパルス電圧Veと逆極性で概ね等しい大きさで、かつ、立ち下がりタイミングがパルス電圧Veより遅いパルス電圧Viを印加する。
<During droplet ejection>
At this time, as shown in the columns (g) and (h), the common electrode 1 is a pulse voltage having a polarity opposite to that of the pulse voltage Ve applied to the individual electrode corresponding to the discharge nozzle and substantially the same fall timing. Vg is applied. The common electrode 2 is applied with a pulse voltage Vi having a polarity almost the same as that of the pulse voltage Ve applied to the individual electrode corresponding to the ejection nozzle and having a falling timing slower than the pulse voltage Ve.

このときの各電圧を適切に設定することにより、吐出ノズルについては、(i)欄に示すように個別電極−共通電極1間の電位差が当接電圧Vth1より大きくなるパルス電圧が印加されることにより、(k)欄に示すように振動板領域1は変形→復元して、液滴が吐出される。   By appropriately setting each voltage at this time, a pulse voltage in which the potential difference between the individual electrode and the common electrode 1 is larger than the contact voltage Vth1 is applied to the ejection nozzle as shown in the column (i). Thus, as shown in the column (k), the diaphragm region 1 is deformed and restored, and droplets are ejected.

これに対して、(i)欄に示すように個別電極−共通電極2間の電位差は、一旦当接電圧Vth1を越えた後、個別電極のパルス電圧Veが立ち下がった時点では、離間電圧Vth2と当接電圧Vth1の間の電圧(電圧値Vg)になり、その後、あるタイミングで0Vに戻る。このとき、前述した図14に示したように、当接後に振動板が当接状態より非当接状態に戻るのは電位差が離間電圧Vth2より小さくなったタイミングであるので、振動板領域1に比べて所定のタイミングだけ遅れて振動板領域2の振動板が復元する。この場合、振動板領域1の復元により液滴が吐出した後、加圧液室の圧力が負圧になっているタイミングで振動板領域2の振動板を復元させることで、(k)欄に示すように、振動板領域2の振動板の復元では液滴吐出が起こらないようにすることができる。つまり、振動板領域1のみの振動板の復元で液滴吐出させるので、小滴が吐出されることになる。   On the other hand, as shown in the column (i), the potential difference between the individual electrode and the common electrode 2 once exceeds the contact voltage Vth1, and then when the pulse voltage Ve of the individual electrode falls, the separation voltage Vth2 And a contact voltage Vth1 (voltage value Vg), and then returns to 0 V at a certain timing. At this time, as shown in FIG. 14 described above, the vibration plate returns from the contact state to the non-contact state after the contact at the timing when the potential difference becomes smaller than the separation voltage Vth2. Compared with a predetermined timing, the diaphragm in the diaphragm region 2 is restored. In this case, after the liquid droplets are discharged by the restoration of the diaphragm region 1, the diaphragm in the diaphragm region 2 is restored at the timing when the pressure of the pressurized liquid chamber is negative, so that the (k) column As shown in the drawing, it is possible to prevent droplet discharge from occurring when the diaphragm in the diaphragm region 2 is restored. That is, since droplets are ejected by restoring the diaphragm of only the diaphragm region 1, small droplets are ejected.

一方、非吐出ノズルについては、(j)、(l)欄に示すように、0<個別電極−共通電極1間の電位差<Vth1となって振動板領域1はわずかに振動するだけであり、また、0<個別電極−共通電極2間の電位差<Vth1となって振動板領域2もわずかに振動するだけであるので、液滴の吐出は行なわれない。   On the other hand, as shown in the columns (j) and (l) for the non-ejection nozzle, 0 <the potential difference between the individual electrode and the common electrode 1 <Vth1, and the diaphragm region 1 only vibrates slightly. Further, since 0 <potential difference between the individual electrode and the common electrode 2 <Vth1 and the diaphragm region 2 only vibrates slightly, no liquid droplet is ejected.

このように、小滴吐出時に振動板領域2の振動板を固定電極側に当接させた状態にしておくことで、流路系のコンプライアンスを小さくなるので、より早い駆動が可能となる。もちろん、その効果としては、振動板領域2が全体のコンプライアンスに占める割合によるので、各種設計値・物性値(振動板剛性・振動板領域1と振動板領域2の面積比、加圧液室体積、ノズル・流体抵抗部の流体抵抗値、液滴粘度・弾性率等)等によって駆動方式を選択すれば良い。   In this manner, by keeping the diaphragm in the diaphragm region 2 in contact with the fixed electrode side when ejecting a small droplet, the compliance of the flow path system is reduced, so that faster driving is possible. Of course, the effect depends on the ratio of the diaphragm region 2 to the overall compliance. Therefore, various design values / physical values (diaphragm rigidity / area ratio between the diaphragm region 1 and the diaphragm region 2, the volume of the pressurized liquid chamber, The driving method may be selected depending on the fluid resistance value of the nozzle / fluid resistance portion, the viscosity of the droplet, the elastic modulus, etc.

つまり、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、複数の共通電極の複数領域で、個別電極との最大電位差が、振動板が固定電極側に当接するときの当接電圧以上となる駆動電圧を印加し、振動板が固定電極側に当接した後、複数領域の内の一部の領域では個別電極と共通電極の電位を等しくするとともに、残りの領域では個別電極と共通電極の電位差を振動板が固定電極側から離れない電位以上に保持し、一部の領域では振動板の復元によって液滴吐出を行なわせるとともに、残りの領域では振動板を固定電極側に当接させた状態に維持する駆動電圧を印加することで、小滴吐出時に一部の振動板領域を固定電極側に当接させた状態にしておくことができ、流路系のコンプライアンスを小さくなるので、より応答性を向上するすることができる。   In other words, when discharging a droplet with a discharge amount smaller than the maximum discharge amount, the maximum potential difference with the individual electrode is greater than or equal to the contact voltage when the diaphragm contacts the fixed electrode side in multiple regions of the multiple common electrodes. After applying the drive voltage, and the diaphragm abuts on the fixed electrode side, the potentials of the individual electrode and the common electrode are made equal in some areas of the plural areas, and the same for the individual electrodes in the remaining areas The potential difference between the electrodes is kept above the potential at which the diaphragm does not move away from the fixed electrode side. In some areas, droplets are ejected by restoring the diaphragm, and in the remaining areas, the diaphragm is in contact with the fixed electrode side. By applying a driving voltage that maintains the flow rate, it is possible to keep a part of the diaphragm area in contact with the fixed electrode side when ejecting a small droplet, thereby reducing the compliance of the flow path system. , Improve responsiveness more It can be.

この場合、一部の領域で振動板の復元によって液滴吐出を行わせた後、液室内が負圧になっているときに残りの領域の振動板も固定電極側から復元させる駆動電圧を印加することで、残りの領域の振動板の復元による滴吐出が確実に行われないようにすることができる。   In this case, after droplet discharge is performed by restoring the diaphragm in a part of the area, a driving voltage is applied to restore the diaphragm in the remaining area from the fixed electrode side when the liquid chamber is at negative pressure. By doing so, it is possible to reliably prevent droplet discharge by restoring the diaphragm in the remaining area.

本発明の第1実施形態に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a droplet discharge head according to a first embodiment of the present invention. 同ヘッドをノズル板側から見た透過状態で示す平面説明図である。It is a plane explanatory view showing the head in the transmission state seen from the nozzle plate side. 図2の各部のパターンを抜き出した平面説明図である。FIG. 3 is an explanatory plan view in which patterns of respective parts in FIG. 2 are extracted. 図2のX1−X1線に沿う断面説明図である。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view taken along line X1-X1 in FIG. 図2のX2−X2線に沿う断面説明図である。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view taken along line X2-X2 of FIG. 図2のY1−Y1線に沿う断面説明図である。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view taken along line Y1-Y1 of FIG. 図2のY2−Y2線に沿う断面説明図である。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view taken along line Y2-Y2 of FIG. 本発明の第1実施形態に係る液滴吐出ヘッドの図2のY1−Y1線に沿う断面に相当する断面説明図である。FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view corresponding to a cross section taken along line Y1-Y1 of FIG. 2 of the droplet discharge head according to the first embodiment of the present invention. 同Y2−Y2線に沿う断面に相当する断面説明図である。It is a section explanatory view equivalent to the section which meets the Y2-Y2 line. 本発明に係る液体カートリッジの斜視説明図である。FIG. 3 is a perspective explanatory view of a liquid cartridge according to the present invention. 本発明に係る画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図である。1 is an explanatory side view illustrating an overall configuration of an image forming apparatus according to the present invention. 同装置の要部平面説明図である。It is principal part plane explanatory drawing of the apparatus. 同装置の制御部の概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of the control part of the apparatus. 静電アクチュエータにおける振動板変位量−電圧特性の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the diaphragm displacement amount-voltage characteristic in an electrostatic actuator. 本発明に係るヘッド駆動装置の第1実施形態における駆動電圧の印加方法の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the application method of the drive voltage in 1st Embodiment of the head drive device which concerns on this invention. 本発明に係るヘッド駆動装置の第2実施形態における駆動電圧の印加方法の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the application method of the drive voltage in 2nd Embodiment of the head drive device which concerns on this invention. 本発明に係るヘッド駆動装置の第3実施形態における駆動電圧の印加方法の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the application method of the drive voltage in 3rd Embodiment of the head drive device which concerns on this invention. 本発明に係るヘッド駆動装置の第4実施形態における駆動電圧の印加方法の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the application method of the drive voltage in 4th Embodiment of the head drive device which concerns on this invention. 本発明に係るヘッド駆動装置の第5実施形態における駆動電圧の印加方法の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the application method of the drive voltage in 5th Embodiment of the head drive device which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…アクチュエータ基板
2…流路基板
3…ノズル基板
4…ノズル孔
6…液室(吐出室)
10…共通液室
12…振動板
12A…振動板領域
12A1…第1共通電極に対応する振動板領域
12A2…第2共通電極に対応する振動板領域
13…空隙
14…固定電極(個別電極)
15…液体供給口
30…共通電極(振動板電極)
30A…第1共通電極
30B…第2共通電極
90…液体カートリッジ
200…制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Actuator board | substrate 2 ... Flow path board | substrate 3 ... Nozzle board | substrate 4 ... Nozzle hole 6 ... Liquid chamber (discharge chamber)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Common liquid chamber 12 ... Diaphragm 12A ... Diaphragm area | region 12A1 ... Diaphragm area | region corresponding to 1st common electrode 12A2 ... Diaphragm area | region corresponding to 2nd common electrode 13 ... Air gap 14 ... Fixed electrode (individual electrode)
15 ... Liquid supply port 30 ... Common electrode (diaphragm electrode)
30A ... 1st common electrode 30B ... 2nd common electrode 90 ... Liquid cartridge 200 ... Control part

Claims (11)

液滴を吐出する複数のノズルが連通する液室の少なくとも一つの壁面を形成し、少なくとも一部が振動板電極となっている振動板と、この振動板と空隙を介して対向する固定電極とを備え、前記振動板電極及び固定電極のいずれか一方を共通電極とし、他方を個別電極として、両電極間に電圧を印加して静電力で前記振動板を変形させることで前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、各個別電極に対応して独立して電圧を印加可能な複数の共通電極を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。   A diaphragm that forms at least one wall surface of a liquid chamber that communicates with a plurality of nozzles that discharge droplets, and at least a part of which is a diaphragm electrode; and a fixed electrode that faces the diaphragm through a gap, And using either one of the diaphragm electrode and the fixed electrode as a common electrode and the other as an individual electrode, applying a voltage between the two electrodes to deform the diaphragm by electrostatic force, thereby causing droplets from the nozzle. In the liquid droplet discharge head for discharging liquid, a plurality of common electrodes capable of applying a voltage independently are provided corresponding to each individual electrode. 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動装置において、前記複数の共通電極に対して印加する駆動電圧を異ならせることで前記液滴の吐出量を変化させる手段を備えていることを特徴とするヘッド駆動装置。   2. The head driving apparatus for driving a droplet discharge head according to claim 1, further comprising means for changing the discharge amount of the droplet by varying a drive voltage applied to the plurality of common electrodes. A head drive device characterized by the above. 請求項2に記載のヘッド駆動装置において、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、最大吐出量の液滴を吐出させるときの個別電極との最大電位差が小さくなる駆動電圧を印加することを特徴とするヘッド駆動装置。   3. The head driving device according to claim 2, wherein when a droplet having a discharge amount smaller than the maximum discharge amount is discharged, a part of the common electrode is connected to an individual electrode when discharging a droplet having the maximum discharge amount. A head driving device characterized by applying a driving voltage that reduces a maximum potential difference. 請求項2に記載のヘッド駆動装置において、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、個別電極に対して印加する駆動電圧と同極性で電圧値が小さな駆動電圧を印加することを特徴とするヘッド駆動装置。   3. The head drive device according to claim 2, wherein when a droplet having a discharge amount smaller than the maximum discharge amount is discharged, a voltage value having the same polarity as that of a drive voltage applied to each individual electrode with respect to some common electrodes Applies a small driving voltage. 請求項2に記載のヘッド駆動装置において、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に対し、個別電極に印加する駆動電圧と同極性で印加幅が同じか又は広く、かつ、電圧値の小さな駆動電圧を印加することを特徴とするヘッド駆動装置。   3. The head drive device according to claim 2, wherein when a droplet having a discharge amount smaller than the maximum discharge amount is discharged, a part of the common electrode has the same polarity as the drive voltage applied to the individual electrode and the same application width. A head driving device characterized by applying a driving voltage which is wide or wide and has a small voltage value. 請求項2に記載のヘッド駆動装置において、最大吐出量の液滴を吐出させるとき、複数の共通電極の全てに対し、個別電極に印加する駆動電圧と逆極性の駆動電圧を印加し、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、一部の共通電極に駆動電圧を印加しないことを特徴とするヘッド駆動装置。   3. The head drive device according to claim 2, wherein when a maximum discharge amount of liquid droplets is discharged, a drive voltage having a polarity opposite to the drive voltage applied to the individual electrodes is applied to all of the plurality of common electrodes. A head driving device characterized by not applying a driving voltage to some of the common electrodes when ejecting droplets having an ejection amount smaller than the amount. 請求項2ないし6のいずれかに記載のヘッド駆動装置において、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるときの共通電極−個別電極間の最大電位差が、前記振動板が前記固定電極側に当接するときの当接電圧よりも小さいことを特徴とするヘッド駆動装置。   7. The head driving apparatus according to claim 2, wherein the maximum potential difference between the common electrode and the individual electrode when discharging a droplet having a discharge amount smaller than the maximum discharge amount is such that the diaphragm is the fixed electrode. A head driving device characterized in that the head driving device is smaller than a contact voltage when contacting the side. 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドを駆動するヘッド駆動装置において、最大吐出量よりも小さい吐出量の液滴を吐出させるとき、前記複数の共通電極の複数領域で、前記個別電極との最大電位差が、前記振動板が前記固定電極側に当接するときの当接電圧以上となる駆動電圧を印加し、前記振動板が固定電極側に当接した後、前記複数領域の内の一部の領域では前記個別電極と共通電極の電位を等しくするとともに、残りの領域では個別電極と共通電極の電位差を前記振動板が固定電極側から離れない電位以上に保持し、前記一部の領域では振動板の復元によって液滴吐出を行なわせるとともに、残りの領域では振動板を固定電極側に当接させた状態に維持する駆動電圧を印加する手段を備えていることを特徴とするヘッド駆動装置。   2. The head driving apparatus for driving a droplet discharge head according to claim 1, wherein when a droplet having a discharge amount smaller than the maximum discharge amount is discharged, the maximum number of the plurality of common electrodes and the individual electrode is maximized. After applying a driving voltage having a potential difference equal to or higher than a contact voltage when the diaphragm contacts the fixed electrode, and after the diaphragm contacts the fixed electrode, a part of the plurality of regions In the region, the potentials of the individual electrode and the common electrode are made equal, and in the remaining region, the potential difference between the individual electrode and the common electrode is kept higher than the potential at which the vibration plate is not separated from the fixed electrode side, A head driving device comprising: means for applying a driving voltage for causing droplets to be discharged by restoring the plate and maintaining the diaphragm in contact with the fixed electrode in the remaining region. 請求項8に記載のヘッド駆動装置において、前記一部の領域で前記振動板の復元によって液滴吐出を行わせた後、前記液室内が負圧になっているときに前記残りの領域の前記振動板も固定電極側から復元させる駆動電圧を印加することを特徴とするヘッド駆動装置。   9. The head driving device according to claim 8, wherein after the liquid droplets are ejected by restoring the diaphragm in the partial area, the remaining area of the remaining area is in a negative pressure. A head driving apparatus characterized by applying a driving voltage for restoring the diaphragm from the fixed electrode side. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに記録液を供給するインクタンクを一体化した液体カートリッジにおいて、前記液滴吐出ヘッドが請求項1に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液体カートリッジ。   The liquid droplet ejection head according to claim 1, wherein the liquid droplet ejection head for ejecting liquid droplets and an ink tank for supplying a recording liquid to the liquid droplet ejection head are integrated. A liquid cartridge characterized by. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置において、請求項1に記載の液滴吐出ヘッド又は請求項10に記載の液体カートリッジの液滴吐出ヘッドと、請求項2ないし9のいずれかに記載のヘッド駆動装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus equipped with a droplet discharge head for discharging droplets, wherein the droplet discharge head according to claim 1 or the droplet discharge head of a liquid cartridge according to claim 10 and any one of claims 2 to 9. An image forming apparatus comprising the head driving device according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US7625075B2 (en) * 2007-07-31 2009-12-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Actuator

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0796301B2 (en) * 1986-06-25 1995-10-18 日本電気株式会社 Ceramic inkjet head and method of manufacturing the same
JPH11291489A (en) * 1998-04-13 1999-10-26 Minolta Co Ltd Ink jet head
JP2004268325A (en) * 2003-03-06 2004-09-30 Brother Ind Ltd Piezoelectric actuator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0796301B2 (en) * 1986-06-25 1995-10-18 日本電気株式会社 Ceramic inkjet head and method of manufacturing the same
JPH11291489A (en) * 1998-04-13 1999-10-26 Minolta Co Ltd Ink jet head
JP2004268325A (en) * 2003-03-06 2004-09-30 Brother Ind Ltd Piezoelectric actuator

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