JP6548098B2 - Method of driving liquid ejection head, liquid ejection head and image forming apparatus - Google Patents

Method of driving liquid ejection head, liquid ejection head and image forming apparatus Download PDF

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Description

本発明は、液滴吐出ヘッドの駆動方法、この駆動方法を採用した液滴吐出ヘッド、及び、この液滴吐出ヘッドを採用した画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to a method of driving a droplet discharge head, a droplet discharge head adopting this driving method, and an image forming apparatus adopting this droplet discharge head.

一般に、プリンタ、ファックス、複写機、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えばインクの液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置がある。インクジェット記録装置では、媒体を搬送しながら液滴吐出ヘッドによりインク滴を用紙に付着させて画像形成を行う。ここでの媒体は「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。また、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液滴を吐出して画像形成を行う装置を意味する。そして、画像形成とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与する(単に液滴を吐出する)ことをも意味する。また、インクとは、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液滴となるものであれば特に限定されるものではなく、例えばDNA試料、レジスト、パターン材料なども含まれる液滴の総称として用いる。   Generally, as an image forming apparatus combining a printer, a fax machine, a copier, a plotter, or a plurality of functions among them, there is, for example, an ink jet recording apparatus provided with a droplet discharge head for discharging ink droplets. In the ink jet recording apparatus, while the medium is being conveyed, ink droplets are adhered to the sheet by the droplet discharge head to perform image formation. The medium here is also referred to as "paper", but the material is not limited, and a recording medium, a recording medium, a transfer material, a recording paper and the like are also used synonymously. Further, the image forming apparatus means an apparatus for forming an image by discharging droplets to a medium such as paper, yarn, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, and ceramic. And, the image formation is not only applying an image having meaning such as characters and figures to the medium, but also applying an image having no meaning such as a pattern to the medium (simply discharge droplets). Also mean. Further, the ink is not limited to so-called ink, and is not particularly limited as long as it becomes a droplet when discharged, for example, a droplet including DNA sample, resist, pattern material, etc. Used as a generic term.

インクジェット記録装置における液滴吐出ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する加圧液室(インク流路、加圧室、圧力室、吐出室、液室等とも称される)と、加圧液室内のインクを吐出するための圧力発生手段で構成されている。圧力発生手段としては、加圧液室の一壁面を構成する振動板上に配置した圧電素子を用い、振動板を変位させることでインク滴を吐出させるピエゾ型のものが挙げられる。   A droplet discharge head in an inkjet recording apparatus is a nozzle that discharges ink droplets, and a pressurized liquid chamber in which the nozzle communicates (also referred to as an ink flow path, a pressure chamber, a pressure chamber, a discharge chamber, a liquid chamber, etc.) And pressure generating means for discharging the ink in the pressure liquid chamber. As a pressure generating means, there is a piezo type that discharges ink droplets by displacing a diaphragm using a piezoelectric element disposed on a diaphragm that constitutes one wall surface of a pressurized liquid chamber.

さらに、最近では半導体プロセスやMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)の進歩により、加圧液室を形成するSi基板に、薄膜ピエゾアクチュエータ(以下、薄膜ピエゾという)を構成する振動板や圧電素子の構成層の薄膜を直接形成し高密度に作り込むものが実用化されている。圧電素子は、基板側電極、圧電体層、表面電極から構成される。圧電体層の薄膜としては、ペロブスカイト型結晶構造を有する一般式Pb(Ti,Zr,M)Oで表される、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等が用いられている。しかしながら、駆動波形を繰り返し印加して薄膜ピエゾの駆動をおこなっていると、駆動波形に対する変位量(以下、変位特性という)が低下し、経時で吐出特性が低下してしまうという問題が発生した。 Furthermore, recently, with advances in semiconductor processes and MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), a diaphragm forming a thin film piezoelectric actuator (hereinafter referred to as thin film piezo) and a constituent layer of a piezoelectric element on a Si substrate forming a pressurized liquid chamber. It is put to practical use to form thin films directly at high density. The piezoelectric element is composed of a substrate side electrode, a piezoelectric layer, and a surface electrode. As the thin film of the piezoelectric layer, lead zirconate titanate (PZT) or the like represented by a general formula Pb (Ti x , Zr y , M z ) O 3 having a perovskite crystal structure is used. However, when the drive waveform is repeatedly applied to drive the thin film piezo, the displacement amount with respect to the drive waveform (hereinafter, referred to as displacement characteristic) is lowered, and the discharge characteristic is deteriorated with time.

薄膜ピエゾの変位特性の低下に対して、以下のような電圧を印加して、その回復を図るものが提案がされている。
特許文献1には、圧電体薄膜の鉛と水分との反応による変位低下を課題として、駆動波形と駆動波形の間で直流電圧を回復波形として印加するものが記載されている。
特許文献2には、駆動波形と駆動波形の間で駆動波形を反転した回復波形を印加するものが記載されている。
特許文献3には、圧電体薄膜の非活性領域の変形による変位低下を課題として、駆動波形中に逆極性の電圧を含むように構成することで、薄膜ピエゾに駆動電界とは逆方向の電界を形成するものが記載されている。
It has been proposed that the following voltage is applied to recover the displacement characteristic of the thin film piezo in order to recover it.
Patent Document 1 describes that a DC voltage is applied as a recovery waveform between a drive waveform and a drive waveform with a problem of displacement reduction due to the reaction between lead and moisture in a piezoelectric thin film.
Patent Document 2 describes application of a recovery waveform obtained by inverting a drive waveform between a drive waveform and a drive waveform.
Patent Document 3 deals with the problem of displacement reduction due to deformation of the non-active region of the piezoelectric thin film, and by configuring the drive waveform to include a voltage of reverse polarity, the electric field in the reverse direction to the drive electric field for the thin film piezo. What forms is described.

本発明者らは研究の結果、ペロブスカイト結晶構造を有するPZT等の圧電体薄膜を用いた薄膜ピエゾにおいて、圧電素子を一方向の駆動電界を印加しつづけると、以下の現象に起因した変位特性の低化が発生することを見出した。
圧電素子を駆動するために印加された電界により、PZT中の鉛欠陥が負電圧側の電極に向かって引き寄せられる。引き寄せられた鉛欠陥は、負電圧側の電極との界面でトラップされることで電極界面に偏在してしまう。この偏在した鉛欠陥が内部電界を生じて駆動波形の実効電圧を低下させ、薄膜ピエゾの変位特性が低下する。
さらに、この鉛欠陥のトラップは非常に深い準位であり、一度トラップされてしまうと容易にデトラップされず、通常の液滴を吐出させる使用条件内ではほぼ不可逆的な変化となる。すなわち、鉛欠陥のトラップという不可逆的な変化に起因する薄膜ピエゾの変位特性の低下は、通常の使用条件内で回復することはできず、経時で変位特性の低下が進行していく。
As a result of the research, in the thin film piezo using a piezoelectric thin film such as PZT having a perovskite crystal structure, when the piezoelectric element is continuously applied with a driving electric field in one direction, displacement characteristics due to the following phenomena are It was found that a decline occurred.
The electric field applied to drive the piezoelectric element pulls the lead defect in the PZT toward the electrode on the negative voltage side. The drawn lead defects are localized at the electrode interface by being trapped at the interface with the negative voltage side electrode. The unevenly distributed lead defects generate an internal electric field to lower the effective voltage of the drive waveform, and the displacement characteristics of the thin film piezo are degraded.
Furthermore, the lead defect trap is at a very deep level, and once trapped, it is not easily detrapped, resulting in a nearly irreversible change under normal operating conditions for discharging droplets. That is, the deterioration of the displacement characteristics of the thin film piezo due to the irreversible change of the lead defect trap can not be recovered within the normal use condition, and the deterioration of the displacement characteristics progresses with time.

上記特許文献1は、薄膜ピエゾの、鉛と水分の反応による変位低下を課題として、駆動波形と駆動波形の間で直流電圧を印加するものである。直流電圧のみで、上記鉛欠陥の偏在を解消しようとするとかなり長い印加時間が必要であり、駆動波形と駆動波形の間で印加するシーケンスとして成立し難い。   The above-mentioned patent document 1 applies a DC voltage between the drive waveform and the drive waveform, with the problem of displacement reduction due to the reaction of lead and moisture of the thin film piezo. In order to eliminate the uneven distribution of the lead defects only by the DC voltage, a considerably long application time is required, and it is difficult to establish as a sequence to be applied between the drive waveform and the drive waveform.

上記特許文献3では、駆動波形中に逆極性の電圧を含むように構成することで、薄膜ピエゾに駆動電界とは逆方向の電界が形成され、電極との界面における鉛欠陥のトラップを解消する効果が得られる。しかしながら、駆動波形中に圧電素子の変位低下を抑制するための特性を有する一定条件の逆極性の波形を導入しているため、駆動波形に制約ができてしまい、安定した吐出性能が得られない場合がある。   In Patent Document 3 described above, by including a voltage of reverse polarity in the drive waveform, an electric field in the reverse direction to the drive electric field is formed in the thin film piezo, and the lead defect trap at the interface with the electrode is eliminated. An effect is obtained. However, since a waveform of the opposite polarity to a certain condition having characteristics for suppressing the displacement decrease of the piezoelectric element is introduced in the drive waveform, the drive waveform can be restricted, and stable discharge performance can not be obtained. There is a case.

上記特許文献2では、駆動電圧の印加後に、駆動電圧と同じ波形で極性を反転した電圧が印加するものである。これによれば、駆動電界とは逆方向の電界が形成され、電極との界面における鉛欠陥のトラップを解消する効果が得られる。しかしながら、駆動電圧と同じ波形の反対極性の電圧を出力する電源を新たに設けると、駆動ICが大幅なコスト増加を招いてしまう。また、特許文献2では、スイッチを用いて駆動波形の極性を反転させているが、スイッチを設けることによっても駆動ICのコスト増加を招いてしまう。液滴吐出ヘッドの製品化するためには、駆動ICのコストアップを抑えて、経時における変位特性の低下を抑えて安定した吐出性能を確保することが重要であり、駆動ICのコストが高くなると、製品として成立しない場合もある。   In Patent Document 2 described above, after application of a drive voltage, a voltage whose polarity is reversed with the same waveform as the drive voltage is applied. According to this, an electric field in the opposite direction to the drive electric field is formed, and an effect of eliminating the trap of the lead defect at the interface with the electrode can be obtained. However, providing a new power supply that outputs a voltage of the same polarity as the drive voltage and having the opposite polarity results in a significant increase in cost of the drive IC. Further, in Patent Document 2, although the polarity of the drive waveform is inverted using a switch, the cost of the drive IC is also increased by providing the switch. In order to commercialize the droplet discharge head, it is important to suppress the cost increase of the drive IC and to suppress the decrease of the displacement characteristic with time to secure the stable discharge performance, and the cost of the drive IC becomes high. In some cases, it does not hold as a product.

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、低コストで、薄膜ピエゾアクチュエータの経時における変位特性の低下を抑えて安定した吐出性能を確保できる液滴吐出ヘッドの駆動方法、液滴吐出ヘッド、及び、画像形成装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is a driving method of a droplet discharge head capable of securing stable discharge performance at low cost and suppressing deterioration in displacement characteristics of a thin film piezoelectric actuator over time. A droplet discharge head and an image forming apparatus.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、圧電体を第1の電極と第2の電極とで挟み、ノズルに連通する液室に圧力を付与するように構成された圧電素子を備えた液体吐出ヘッドの駆動方法であって、前記第1の電極にパルス状の吐出波形電圧とパルス状の非吐出波形電圧とを印加し、前記第2の電極に直流電圧を印加し、前記吐出波形電圧は、前記直流電圧より高い第1の電圧と、前記直流電圧より低く、第1の時間継続する第2の電圧とを含み、前記非吐出波形電圧は、前記直流電圧より高い第3の電圧と、前記直流電圧より低い第4の電圧とを含み、前記非吐出波形電圧は、前記第3の電圧から前記第4の電圧へと移行し、前記第4の電圧を第2の時間継続した後に、前記第4の電圧から前記第3の電圧へと移行し、前記第2の時間は、前記第1の時間よりも長く、前記第3の電圧から前記第4の電圧へと移行する時間及び前記第4の電圧から前記第3の電圧へと移行する時間の少なくとも一方の時間は、前記ノズルにおけるメニスカス共振周期よりも長く、前記吐出波形電圧の印加の直前及び直後の少なくとも一方において、前記非吐出波形電圧を印加することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 comprises a piezoelectric element configured to sandwich a piezoelectric body between a first electrode and a second electrode and apply pressure to a liquid chamber communicating with a nozzle. A method of driving a liquid discharge head, comprising: applying a pulse-like discharge waveform voltage and a pulse-like non-discharge waveform voltage to the first electrode; applying a DC voltage to the second electrode; The ejection waveform voltage includes a first voltage higher than the DC voltage and a second voltage lower than the DC voltage and continuing for a first time, and the non-ejection waveform voltage is higher than the DC voltage. And the fourth voltage lower than the DC voltage, the non-ejection waveform voltage is shifted from the third voltage to the fourth voltage, and the fourth voltage is used as a second time. After continuing from the fourth voltage to the third voltage, the second The time is longer than the first time, and at least one of the time of transition from the third voltage to the fourth voltage and the time of transition from the fourth voltage to the third voltage , the rather long than meniscus resonance period in the nozzle, at least one before and immediately after application of the discharge waveform voltage, is characterized in applying the non-discharge waveform voltage.

本発明によれば、低コストで、アクチュエータの経時における変位特性の低下を抑えて安定した吐出性能を確保できるという優れた効果がある。   According to the present invention, there is an excellent effect that a stable discharge performance can be secured at low cost while suppressing a decrease in displacement characteristics of the actuator over time.

本実施形態の液滴吐出ヘッドにおける薄膜ピエゾアクチュエータの基本構成を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the basic configuration of a thin film piezoelectric actuator in the droplet discharge head of the present embodiment. 薄膜ピエゾアクチュエータの基本的層構成を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a basic layer configuration of a thin film piezoelectric actuator. 本実施形態の液滴吐出ヘッドの断面図であり、(a)は幅方向、(b)はノズル列方向を示す。It is a sectional view of a droplet discharge head of this embodiment, and (a) shows a cross direction and (b) shows a nozzle line direction. 本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造工程を示す工程断面図(その1)。Process sectional drawing which shows the manufacturing process of the droplet discharge head of this embodiment (the 1). 本実施形態の液滴吐出ヘッドの製造工程を示す工程断面図(その2)。Process sectional drawing which shows the manufacturing process of the droplet discharge head of this embodiment (the 2). 液滴吐出ヘッドで液滴を吐出させる駆動波形の一例を示す図。FIG. 6 is a view showing an example of a drive waveform for causing a droplet discharge head to discharge droplets. 圧電素子に対する印加電圧と変位量との関係の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the relationship between the applied voltage with respect to a piezoelectric element, and a displacement amount. 変位量の計測方法の説明図。Explanatory drawing of the measuring method of displacement amount. バイアス電圧を印加した駆動波形の一例の説明図。Explanatory drawing of an example of the drive waveform which applied the bias voltage. 圧電素子のヒステリシスカーブ。Hysteresis curve of piezoelectric element. 本実施形態中でのパルス幅時間、立上り時間、立下り時間の説明図。Explanatory drawing of the pulse width time in this embodiment, rising time, and falling time. 本実施形態の駆動波形と回復波形の説明図。Explanatory drawing of the drive waveform of this embodiment, and a recovery waveform. メニスカス共振周期の説明図。Explanatory drawing of a meniscus resonance period. 実施例1に係る回復波形の説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of a recovery waveform according to the first embodiment. 実施例2に係る回復波形の説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram of a recovery waveform according to a second embodiment. 実施例3に係る回復波形の説明図。Explanatory drawing of the recovery waveform which concerns on Example 3. FIG. 実施例4に係る回復波形の説明図。Explanatory drawing of the recovery waveform which concerns on Example 4. FIG. 実施例5に係る回復波形の説明図。Explanatory drawing of the recovery waveform which concerns on Example 5. FIG. 比較例1に係る回復波形の説明図。Explanatory drawing of the recovery waveform which concerns on the comparative example 1. FIG. 実施例及び比較例の吐出速度の評価結果を示すグラフ。The graph which shows the evaluation result of the discharge speed of an Example and a comparative example. 本実施形態のインクジェットプリンタの斜視図。FIG. 1 is a perspective view of an inkjet printer of the present embodiment. 本実施形態のインクジェットプリンタの機構部の側面図。FIG. 2 is a side view of a mechanical unit of the ink jet printer according to the embodiment.

以下、本発明の一実施形態に係る液滴吐出ヘッドについて説明する。
図1は、本実施形態の液滴吐出ヘッドにおける薄膜ピエゾアクチュエータの基本構成を示す断面図である。この液滴吐出ヘッド51は、ノズル板2と、液室基板4と、振動板55と、圧電素子56とを積層している。ノズル板2には、インク滴を吐出するノズル20が形成されている。ノズル板2、液室基板4、及び振動板55により、ノズル20に連通する加圧液室14(インク流路、加圧室、圧力室、吐出室、液室等とも称される)が形成されている。振動板55は、加圧液室14の一壁面を形成している。
Hereinafter, a droplet discharge head according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the basic configuration of a thin film piezoelectric actuator in the droplet discharge head of the present embodiment. The droplet discharge head 51 is formed by laminating the nozzle plate 2, the liquid chamber substrate 4, the diaphragm 55, and the piezoelectric element 56. The nozzle plate 2 is formed with a nozzle 20 for discharging an ink droplet. A pressurized liquid chamber 14 (also referred to as an ink flow path, a pressure chamber, a pressure chamber, a discharge chamber, a liquid chamber, etc.) communicating with the nozzle 20 is formed by the nozzle plate 2, the liquid chamber substrate 4 and the diaphragm 55. It is done. The diaphragm 55 forms one wall surface of the pressure liquid chamber 14.

薄膜ピエゾアクチュエータ200は振動板55と圧電素子56とからなる。圧電素子56は、基板側電極となる下部電極151と、圧電体薄膜152と、表面電極となる上部電極153とを有する。圧電素子56は、電気信号を機械的変位に変換する素子である。圧電素子56は、液室基板4の一方の面に成膜された振動板55の、加圧液室14に対応する位置に設けられている。   The thin film piezo actuator 200 comprises a diaphragm 55 and a piezoelectric element 56. The piezoelectric element 56 has a lower electrode 151 to be a substrate side electrode, a piezoelectric thin film 152, and an upper electrode 153 to be a surface electrode. The piezoelectric element 56 is an element that converts an electrical signal into a mechanical displacement. The piezoelectric element 56 is provided at a position of the diaphragm 55 formed on one surface of the liquid chamber substrate 4 corresponding to the pressurized liquid chamber 14.

液滴吐出ヘッド51は、薄膜ピエゾアクチュエータ200を駆動することで、ノズル20からインクの液滴を吐出するヘッドである。具体的には、液滴吐出ヘッド51は、圧電素子56の下部電極151または上部電極153に電圧を印加することで圧電体薄膜152に応力を発生させて振動板55を振動させる。この振動板55の振動に伴ってノズル20から加圧液室14内のインクを液滴状に吐出する機能を有する。なお、加圧液室14内にインクを供給するインク供給手段、インクの流路、流体抵抗等についての図示及び説明は省略している。   The droplet discharge head 51 is a head that discharges ink droplets from the nozzles 20 by driving the thin film piezo actuator 200. Specifically, the droplet discharge head 51 applies a voltage to the lower electrode 151 or the upper electrode 153 of the piezoelectric element 56 to generate stress in the piezoelectric thin film 152 to vibrate the diaphragm 55. It has a function of discharging the ink in the pressurized liquid chamber 14 in the form of droplets from the nozzle 20 in accordance with the vibration of the vibrating plate 55. The illustration and description of the ink supply means for supplying the ink into the pressurizing liquid chamber 14, the flow path of the ink, the fluid resistance and the like are omitted.

図2は、薄膜ピエゾアクチュエータの基本的層構成を示す断面図である。上述のように、圧電素子56は、液室基板4と振動板55とを積層形成した上に、下部電極151と、圧電体薄膜152と、上部電極153を積層して形成される。圧電素子56を、図1に示す形状に形成するためには、圧電体薄膜152と、上部電極153を形成した後に、所望の形状に圧電体薄膜152と、上部電極153の形状をエッチング技術により形成する。また、図示しない保護層、層間絶縁層(図5,6参照)は所望の部分にのみ形成すれば良く、所望の形状となるようエッチング技術により形成する。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a basic layer configuration of a thin film piezo actuator. As described above, the piezoelectric element 56 is formed by laminating the lower electrode 151, the piezoelectric thin film 152, and the upper electrode 153 on the liquid chamber substrate 4 and the vibrating plate 55. In order to form the piezoelectric element 56 into the shape shown in FIG. 1, after forming the piezoelectric thin film 152 and the upper electrode 153, the shapes of the piezoelectric thin film 152 and the upper electrode 153 are formed into desired shapes by etching. Form. Further, the protective layer and the interlayer insulating layer (see FIGS. 5 and 6) which are not shown may be formed only in desired portions, and are formed by an etching technique so as to have a desired shape.

以下、各層に使用される材料およびその製造プロセスに関して説明を加える。
液室基板4としては、シリコン単結晶基板を用いることが好ましく、通常100〜600[μm]の厚みを持つことが好ましい。面方位としては、(100)、(110)、(111)と3種あるが、半導体産業では一般的に(100)、(111)が広く使用されている。本実施形態においては、主に(100)の面方位を持つ単結晶基板を主に使用する。
The following will describe the materials used for each layer and the manufacturing process thereof.
As the liquid chamber substrate 4, it is preferable to use a silicon single crystal substrate, and usually, it is preferable to have a thickness of 100 to 600 μm. There are three kinds of plane orientations such as (100), (110) and (111), but (100) and (111) are widely used in the semiconductor industry in general. In the present embodiment, a single crystal substrate mainly having a (100) plane orientation is mainly used.

また、図1に示すような加圧液室14を作製していく場合、エッチングを利用してシリコン単結晶基板を加工していくが、この場合のエッチング方法としては、異方性エッチングを用いることが一般的である。異方性エッチングとは結晶構造の面方位に対してエッチング速度が異なる性質を利用したものである。   In the case of producing the pressurized liquid chamber 14 as shown in FIG. 1, the silicon single crystal substrate is processed using etching. In this case, anisotropic etching is used as the etching method. Is common. Anisotropic etching utilizes the property that etching rates differ with respect to the plane orientation of the crystal structure.

例えば、KOH等のアルカリ溶液に浸漬させた異方性エッチングでは、(100)面に比べて(111)面は約1/400程度のエッチング速度となる。従って、面方位(100)では約54°の傾斜を持つ構造体が作製できるのに対して、面方位(110)では深い溝をほることができるため、より剛性を保ちつつ、配列密度を高くすることができることが分かっている。本実施形態で(110)の面方位を持った単結晶基板を使用することも可能である。但し、この場合、マスク材であるSiOもエッチングされてしまうということが挙げられるため、この辺りも留意して利用している。 For example, in anisotropic etching immersed in an alkaline solution such as KOH, the (111) plane has an etching rate of about 1/400 as compared to the (100) plane. Therefore, while a structure having an inclination of about 54 ° can be produced in the plane orientation (100), a deep groove can be removed in the plane orientation (110), so the arrangement density is high while maintaining rigidity. I know that I can do it. In the present embodiment, it is also possible to use a single crystal substrate having a plane orientation of (110). However, in this case, SiO 2 which is a mask material is also etched, so this area is also used with care.

振動板55としては、図1に示すように圧電素子56によって発生した力を受けて変形変位し、加圧液室14内のインク滴を吐出させる。このような機能を有するため、振動板55は所定の強度を有したものであることが好ましい。材料としては、Si、SiO、SiをCVD法により作製したものが挙げられる。さらに、下部電極151と、圧電体薄膜152の線膨張係数に近い材料を選択することが好ましい。 As shown in FIG. 1, the diaphragm 55 receives a force generated by the piezoelectric element 56 and is deformed and displaced to discharge ink droplets in the pressurized liquid chamber 14. In order to have such a function, the diaphragm 55 preferably has a predetermined strength. The material, Si, those prepared by SiO 2, Si 3 N 4 by CVD and the like. Furthermore, it is preferable to select a material close to the linear expansion coefficient of the lower electrode 151 and the piezoelectric thin film 152.

後述のように、圧電体薄膜152としては、一般的にPZTが使用される。そのため、振動板55として、圧電体薄膜152の線膨張係数8×10−6(1/K)に近い、5×10−6〜10×10−6の線膨張係数を有した材料が好ましく、さらには、7×10−6〜9×10−6の線膨張係数を有した材料がより好ましい。具体的な材料としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化オスミウム、酸化レニウム、酸化ロジウム、酸化パラジウム及びそれらの化合物等である。これらをスパッタ法もしくは、Sol−Gel法を用いてスピンコータにて作製することができる。 As described later, PZT is generally used as the piezoelectric thin film 152. Therefore, as the diaphragm 55, a material having a linear expansion coefficient of 5 × 10 −6 to 10 × 10 −6 which is close to the linear expansion coefficient 8 × 10 −6 (1 / K) of the piezoelectric thin film 152 is preferable, Furthermore, a material having a linear expansion coefficient of 7 × 10 −6 to 9 × 10 −6 is more preferable. Specific examples of the material include aluminum oxide, zirconium oxide, iridium oxide, ruthenium oxide, tantalum oxide, hafnium oxide, osmium oxide, rhenium oxide, rhodium oxide, palladium oxide and compounds thereof. These can be produced by a sputtering method or a spin coater using a Sol-Gel method.

振動板55の膜厚としては0.1〜10[μm]が好ましく、0.5〜3[μm]がさらに好ましい。この範囲より小さいと、図1に示すような加圧液室14の加工が難しくなり、この範囲より大きいと振動板55が変形変位しにくくなり、インク滴の吐出が不安定になる。   The film thickness of the diaphragm 55 is preferably 0.1 to 10 μm, and more preferably 0.5 to 3 μm. If it is smaller than this range, processing of the pressurized liquid chamber 14 as shown in FIG. 1 becomes difficult, and if it is larger than this range, the diaphragm 55 becomes difficult to deform and displace, and the discharge of the ink droplet becomes unstable.

下部電極151、上部電極153としては、金属材料としては従来から高い耐熱性と低い反応性を有する白金が用いられている。しかし、鉛に対しては十分なバリア性を持つとはいえない場合もあり、イリジウムや白金−ロジウムなどの白金族元素や、これら合金膜も挙げられる。また、白金を使用する場合には下地(特にSiO)との密着性が悪いために、Ti、TiO、Ta、Ta、Ta等を先に密着層として積層することが好ましい。作製方法としては、スパッタ法や真空蒸着等の真空成膜が一般的である。膜厚としては、0.05〜1[μm]が好ましく、0.1〜0.5[μm]がさらに好ましい。 Conventionally, platinum having high heat resistance and low reactivity has been used as the metal material for the lower electrode 151 and the upper electrode 153. However, it may not be said that it has sufficient barrier properties to lead, and platinum group elements such as iridium and platinum-rhodium, and alloy films of these metals may also be mentioned. When using platinum, it is necessary to laminate Ti, TiO 2 , Ta, Ta 2 O 5 , Ta 3 N 5 or the like as the adhesion layer first because the adhesion to the base (especially SiO 2 ) is poor. Is preferred. As a manufacturing method, vacuum deposition such as sputtering or vacuum deposition is generally used. The film thickness is preferably 0.05 to 1 μm, and more preferably 0.1 to 0.5 μm.

また、圧電体薄膜152の変位の経時的な疲労特性に対する懸念から、下部電極151と圧電体薄膜152、および、圧電体薄膜152と上部電極153との間にSrRuO、LaNiOなどの導電性酸化物を電極部として積層することが好ましい。 In addition, the conductivity of the lower electrode 151 and the piezoelectric thin film 152, and between the piezoelectric thin film 152 and the upper electrode 153, such as SrRuO 3 , LaNiO 3 or the like, from the concern over the time-dependent fatigue characteristics of the displacement of the piezoelectric thin film 152 It is preferable to stack an oxide as an electrode portion.

圧電体薄膜152としては、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)を使用する。PZTとは、ジルコン酸鉛(PbTiO)とチタン酸鉛(PbTiO)の固溶体で、その比率により特性が異なる。一般的に優れた圧電特性を示す組成は、PbZrOとPbTiOの比率が53:47の割合で、化学式で示すとPb(Zr0.53、Ti0.47)O、一般にはPZT(53/47)と示されるPZT等を使用することができる。 As the piezoelectric thin film 152, PZT (lead zirconate titanate) is used. PZT is a solid solution of lead zirconate (PbTiO 3 ) and lead titanate (PbTiO 3 ), and its characteristics differ depending on the ratio. The composition showing generally excellent piezoelectric properties is a ratio of PbZrO 3 to PbTiO 3 of 53:47, and the chemical formula shows Pb (Zr 0.53, Ti 0.47) O 3 , generally PZT (53/47). PZT etc. indicated as 47) can be used.

圧電体薄膜152は、例えば、スパッタ法若しくはSol−Gel法を用いてスピンコータにて作製することができる。その場合は、パターニング化が必要となるので、フォトリソグラフィを用いたエッチング等により所望のパターンを得る。   The piezoelectric thin film 152 can be produced by, for example, a spin coater using a sputtering method or a Sol-Gel method. In that case, since patterning is required, a desired pattern is obtained by etching using photolithography or the like.

PZTをSol−Gel法により作製した場合、出発材料に酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシド化合物を出発材料にし、共通溶媒としてメトキシエタノールに溶解させ均一溶液を得ことで、PZT前駆体溶液が作製できる。金属アルコキシド化合物は大気中の水分により容易に加水分解してしまうので、前駆体溶液に安定化剤としてアセチルアセトン、酢酸、ジエタノールアミンなどを適量添加しても良い。   When PZT is prepared by the Sol-Gel method, a PZT precursor solution can be prepared by using lead acetate, zirconium alkoxide, titanium alkoxide compound as a starting material and dissolving in methoxyethanol as a common solvent to obtain a uniform solution . Since metal alkoxide compounds are easily hydrolyzed by moisture in the air, an appropriate amount of acetylacetone, acetic acid, diethanolamine or the like may be added as a stabilizer to the precursor solution.

振動板55の全面にPZT膜を得る場合、スピンコート等の溶液塗布法により塗膜を形成し、溶媒乾燥、熱分解、結晶化の各々の熱処理を施すことで得られる。塗膜から結晶化膜への変態には体積収縮が伴うので、クラックの発生しない膜を得るには一度の工程で100nm以下の膜厚が得られるように前駆体濃度の調整が必要になる。   When a PZT film is obtained on the entire surface of the diaphragm 55, a coating film is formed by a solution coating method such as spin coating, and obtained by performing each heat treatment of solvent drying, thermal decomposition, and crystallization. Since transformation from a coating film to a crystallized film is accompanied by volume contraction, adjustment of the precursor concentration is required to obtain a film thickness of 100 nm or less in one process in order to obtain a film free from cracks.

圧電体薄膜152の膜厚としては0.5〜5[μm]が好ましく、1〜2[μm]がより好ましい。この範囲より小さいと十分な変位を発生することができなくなり、この範囲より大きいと何層も積層させていくため、工程数が多くなりプロセス時間が長くなる。   The thickness of the piezoelectric thin film 152 is preferably 0.5 to 5 μm, and more preferably 1 to 2 μm. If it is smaller than this range, sufficient displacement can not be generated, and if it is larger than this range, many layers are stacked, so the number of steps increases and the process time becomes long.

次に、上記アクチュエータを用いた液滴吐出ヘッド51について説明する。
図3は本実施形態の液滴吐出ヘッドの断面図であり(a)は幅方向断面図、(b)はノズル列方向断面図である。なお、便宜上、(a)では液滴吐出ヘッドの右半分を、(b)では二つの加圧液室14に対応する部分のみ示している。
Next, a droplet discharge head 51 using the actuator will be described.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the droplet discharge head of the present embodiment, in which (a) is a cross-sectional view in the width direction, and (b) is a cross-sectional view in the nozzle row direction. For the sake of convenience, the right half of the droplet discharge head is shown in (a) and only the part corresponding to the two pressurized liquid chambers 14 is shown in (b).

液室基板4には、加圧液室14、流体抵抗部15などのインク流路となる溝部が形成されている。
液室基板4としては、シリコン基板上にシリコン酸化膜を介してシリコンが張り合わされたSOI基板を用いている。また、振動板55は、SOI基板のシリコン層(Si層)表面にパイロ酸化法を適用し、シリコン酸化膜を形成したものである。そして、この振動板55の上に圧電素子56を形成して、薄膜ピエゾアクチュエータ200を構成する。
The liquid chamber substrate 4 is formed with grooves serving as ink flow paths such as the pressure liquid chamber 14 and the fluid resistance portion 15.
As the liquid chamber substrate 4, an SOI substrate in which silicon is laminated on a silicon substrate via a silicon oxide film is used. The diaphragm 55 is a silicon oxide film formed on the surface of the silicon layer (Si layer) of the SOI substrate by applying a pyro-oxidation method. Then, the piezoelectric element 56 is formed on the vibrating plate 55 to constitute the thin film piezoelectric actuator 200.

圧電素子56は、振動板55の上に下部電極151となる白金膜、圧電体薄膜152となるPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)の膜、上部電極153となる白金膜の多層構造を積層することで形成している。下部電極151は共通電極であり、上部電極153は個別電極である。圧電素子56は、シリコン基板をエッチングすることにより形成された加圧液室14に対向する領域に形成されている。   The piezoelectric element 56 has a multilayer structure of a platinum film to be the lower electrode 151, a PZT (lead zirconate titanate) film to be the piezoelectric thin film 152, and a platinum film to be the upper electrode 153 laminated on the diaphragm 55. It is made of The lower electrode 151 is a common electrode, and the upper electrode 153 is an individual electrode. The piezoelectric element 56 is formed in a region facing the pressurized liquid chamber 14 formed by etching the silicon substrate.

液室基板4は、下部電極151及び上部電極153のそれぞれに電位を印加する配線部材154を備える。配線部材154としては、下部電極パッド部157を下部電極151に電気的に接続する下配線部材154aと、上部電極パッド部158を上部電極153に電気的に接続する上配線部材154bとが設けられている。また、液室基板4は、下部電極151及び上部電極153と配線部材154との層間に配置する層間絶縁膜155を備える。さらに、液室基板4には、配線部材154を保護するためのパッシベーション膜156が薄膜ピエゾアクチュエータ200の上面及び側面を覆うように配置されている。   The liquid chamber substrate 4 is provided with a wiring member 154 for applying a potential to each of the lower electrode 151 and the upper electrode 153. As the wiring member 154, a lower wiring member 154a electrically connecting the lower electrode pad portion 157 to the lower electrode 151 and an upper wiring member 154b electrically connecting the upper electrode pad portion 158 to the upper electrode 153 are provided. ing. The liquid chamber substrate 4 further includes an interlayer insulating film 155 disposed between the lower electrode 151 and the upper electrode 153 and the wiring member 154. Furthermore, a passivation film 156 for protecting the wiring member 154 is disposed on the liquid chamber substrate 4 so as to cover the upper surface and the side surface of the thin film piezoelectric actuator 200.

ノズル板2は、厚さ30〜50[μm]のSUS(ステンレス鋼)基板からなり、プレス加工と研磨加工とによりノズル20が形成されている。このノズル20はノズル板2と液室基板4とを組み付けたときに、液室基板4の加圧液室14と対向し、加圧液室14と外部空間とを連通するように形成される。   The nozzle plate 2 is made of an SUS (stainless steel) substrate having a thickness of 30 to 50 [μm], and the nozzle 20 is formed by pressing and polishing. The nozzle 20 is formed to face the pressurized liquid chamber 14 of the liquid chamber substrate 4 when the nozzle plate 2 and the liquid chamber substrate 4 are assembled, and to communicate the pressurized liquid chamber 14 with the external space. .

保護基板3は、圧電素子保護空間22を形成する基板である。この保護基板3には、共通液室18としてインク流路となる溝部と、圧電素子56の保護及び変位を妨げないための圧電素子保護空間22とが形成されている。また、液室基板4の液室隔壁4aの剛性を高めるために振動板55を介して液室隔壁4aを補強する補強壁23が形成されている。補強壁23は、液室隔壁4aを補強することで、液室隔壁4aによって形成される加圧液室14全体を支えている。
また、振動板55には、保護基板3に形成された共通液室18から液室基板4に形成された加圧液室14へインクを供給する流路となる部分に個別供給口60が設けられている。液室基板4に薄膜ピエゾアクチュエータ200を形成し、保護基板を接合した基板はアクチュエータ基板1と呼ばれる。
The protective substrate 3 is a substrate for forming the piezoelectric element protective space 22. The protective substrate 3 is formed with a groove portion serving as an ink flow path as the common liquid chamber 18 and a piezoelectric element protection space 22 for preventing the protection and displacement of the piezoelectric element 56. Further, in order to increase the rigidity of the liquid chamber partition 4 a of the liquid chamber substrate 4, a reinforcing wall 23 is formed which reinforces the liquid chamber partition 4 a via the diaphragm 55. The reinforcing wall 23 supports the entire pressurized liquid chamber 14 formed by the liquid chamber partition 4 a by reinforcing the liquid chamber partition 4 a.
Further, the diaphragm 55 is provided with an individual supply port 60 at a portion serving as a flow path for supplying the ink from the common liquid chamber 18 formed in the protective substrate 3 to the pressurized liquid chamber 14 formed in the liquid chamber substrate 4. It is done. The thin film piezo actuator 200 is formed on the liquid chamber substrate 4, and the substrate bonded with the protective substrate is called an actuator substrate 1.

次に、本実施形態の液滴吐出ヘッド51の製造方法について、製造工程を示す工程断面図である図4及び図5に従って説明する。本製造方法では、液室基板4であるシリコン基板に振動板55の材料及び圧電素子56の材料を成膜していくことで薄膜ピエゾアクチュエータ200を作成していく。
先ず、図4(a)に示すように、厚み400[μm]の<100>シリコン層(シリコン基板)の表面に、0.2[μm]厚のシリコン酸化膜及び2.0[μm]厚のシリコンを張り合わせたSOI基板を用いる。このSOI基板表面にパイロ(Wet)酸化法によりシリコン酸化膜を0.3[μm]形成し、これを振動板55とする。
Next, a method of manufacturing the droplet discharge head 51 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5 which are process sectional views showing manufacturing steps. In this manufacturing method, the thin film piezoelectric actuator 200 is formed by depositing the material of the diaphragm 55 and the material of the piezoelectric element 56 on the silicon substrate which is the liquid chamber substrate 4.
First, as shown in FIG. 4A, a silicon oxide film with a thickness of 0.2 μm and a thickness of 2.0 μm are formed on the surface of a <100> silicon layer (silicon substrate) with a thickness of 400 μm. A silicon-on-insulator substrate is used. A silicon oxide film is formed to a thickness of 0.3 μm on the surface of the SOI substrate by a wet oxidation method, and this is used as a diaphragm 55.

その後、圧電素子56の下部電極151となる下白金層をスパッタ法により0.2[μm]成膜し、パターニングすることで図4(b)に示す状態となる。更に、ゾルゲル法により圧電体薄膜152を2[μm]成膜し、さらに上部電極153となる上白金層を0.1[μm]成膜する。その後、フォトリソグラフィを用いたエッチングにより上部電極153及び圧電体薄膜152をパターニングする。これにより、図4(c)に示す状態となる。   Thereafter, a lower platinum layer to be the lower electrode 151 of the piezoelectric element 56 is formed to a film thickness of 0.2 μm by sputtering, and is patterned to be in the state shown in FIG. 4B. Further, a piezoelectric thin film 152 is formed to a thickness of 2 μm by a sol-gel method, and an upper platinum layer to be an upper electrode 153 is further formed to a thickness of 0.1 μm. Thereafter, the upper electrode 153 and the piezoelectric thin film 152 are patterned by etching using photolithography. As a result, the state shown in FIG. 4 (c) is obtained.

次に、プラズマCVD法により層間絶縁膜155となる絶縁体層を0.3[μm]成膜し、リソエッチ法により圧電素子56の上部に開口部155cを形成する。また、層間絶縁膜155には、上導通部155b、下導通部155a及び貫通部155dをパターニングによって形成する。これにより、図4(d)に示す状態となる。
図4(d)に示す上導通部155bは、次に形成する上配線部材154bと上部電極153との導通部であり、下導通部155aは次に形成する下配線部材154aと下部電極151との導通部である。また、貫通部155dは、共通液室18から各個別インク供給室24へのインク供給孔となる開口部である。
Next, an insulator layer to be the interlayer insulating film 155 is formed to a thickness of 0.3 μm by plasma CVD, and an opening 155c is formed in the upper part of the piezoelectric element 56 by lithography. Further, in the interlayer insulating film 155, the upper conduction portion 155b, the lower conduction portion 155a and the through portion 155d are formed by patterning. As a result, the state shown in FIG. 4 (d) is obtained.
The upper conductive portion 155b shown in FIG. 4D is a conductive portion between the upper wiring member 154b and the upper electrode 153 to be formed next, and the lower conductive portion 155a is a lower wiring member 154a and a lower electrode 151 to be formed next. It is a conduction part of The penetrating portion 155 d is an opening serving as an ink supply hole from the common liquid chamber 18 to each of the individual ink supply chambers 24.

更に、アルミ材料により、上配線部材154b、下配線部材154aなどの配線部材154となる層を形成することで、図4(e)に示す状態となる。この配線部材154によって形成される上配線部材154bは、圧電素子56の駆動による振動板55の振動によって応力を受ける。このため、振動板55の振動によって上配線部材154bが断線しないように、配線部材154としては、やわらかい導電性材料(本実施形態ではアルミニウム)を使い、1[μm]程度の厚い層厚で形成されている。   Further, by forming a layer to be the wiring member 154 such as the upper wiring member 154 b and the lower wiring member 154 a by an aluminum material, the state shown in FIG. 4E is obtained. The upper wiring member 154 b formed by the wiring member 154 receives stress due to the vibration of the diaphragm 55 by the drive of the piezoelectric element 56. Therefore, a soft conductive material (aluminum in the present embodiment) is used as the wiring member 154 so that the upper wiring member 154b is not broken by the vibration of the diaphragm 55, and the wiring layer 154 is formed with a thick layer thickness of about 1 μm. It is done.

次に、配線部材154を保護するためのパッシベーション膜156としてプラズマCVD法によるシリコン窒化膜を2[μm]成膜し、パターニングする。そして、振動板55の個別供給口60となる部分を事前にエッチングする。これにより、図4(f)に示す状態となる。   Next, as a passivation film 156 for protecting the wiring member 154, a silicon nitride film is formed to a thickness of 2 μm by plasma CVD and patterned. Then, the portion to be the individual supply port 60 of the diaphragm 55 is etched in advance. As a result, the state shown in FIG. 4 (f) is obtained.

次に、金をメッキ法により積層して、上部電極パッド部158と下部電極パッド部157とを同時に形成することにより、図5(a)に示す状態となる。上部電極パッド部158は上配線部材154bにより上部電極153に接続される。また、下部電極パッド部157は下配線部材154aにより下部電極151に接続される。このように、上部電極パッド部158及び下部電極パッド部157を金で形成することで、図示しない駆動ICとの電気的接続を低温のワイヤボンディングで接続できる。また、金は抵抗値が低く、上部電極153及び下部電極151の抵抗値を下げる効果が大きい。
なお、下部電極パッド部157は、上部電極パッド部158と形成工程を分けて形成してもよい。また、上部電極パッド部158及び下部電極パッド部157の材料としては、金に限らず、銅やアルミニウムなどを使用することもできる。しかし、金以外の材料を用いる場合は、その表面が他の層で覆われない上部電極パッド部158に対しては、腐食から保護する保護層が必要となる場合もある。
Next, gold is laminated by a plating method to simultaneously form the upper electrode pad portion 158 and the lower electrode pad portion 157, whereby the state shown in FIG. 5A is obtained. The upper electrode pad portion 158 is connected to the upper electrode 153 by the upper wiring member 154 b. The lower electrode pad portion 157 is connected to the lower electrode 151 by the lower wiring member 154a. By thus forming the upper electrode pad portion 158 and the lower electrode pad portion 157 with gold, electrical connection with a drive IC (not shown) can be connected by low temperature wire bonding. Further, gold has a low resistance value, and the effect of lowering the resistance values of the upper electrode 153 and the lower electrode 151 is large.
The lower electrode pad portion 157 may be formed separately from the upper electrode pad portion 158. Moreover, as a material of the upper electrode pad part 158 and the lower electrode pad part 157, not only gold but copper, aluminum, etc. can also be used. However, when a material other than gold is used, a protective layer may be required to protect against corrosion for the upper electrode pad portion 158 whose surface is not covered with another layer.

また、上述した液室基板4に対する成膜等とは、別途に、ガラス基板にブラスト加工で柱を形成した保護基板3を作成する。そして、上部電極パッド部158と下部電極パッド部157とを形成した後、液室基板4となる部分の振動板55を挟んでパッシベーション膜156側に接合する。これにより、図5(b)に示す状態となる。
さらに、液室基板4となる部分の振動板55を挟んで保護基板3を接合した側とは反対側の液室基板4の表面を、液室基板4が所望の厚さとなるまで研磨する。
保護基板3はシリコン製の板状部材にフォトリソグラフィを用いたエッチングで凹部を加工したものでも良く、<100>シリコン製の板状部材をTMAH、KOHなどのアルカリエッチング液を用いたウェットエッチングにより加工したものでも構わない。
また、樹脂モールドやメタルインジェクションモールドなどの成型部品でも構わない。また、駆動ICをアクチュエータ基板上に一体形成する際に、パイロ酸化法で形成した酸化膜をLOCOS酸化法で形成し、酸化膜の形成領域を選択することで、駆動ICを同一基板上に形成することもできる。
Further, separately from the film formation and the like on the liquid chamber substrate 4 described above, a protective substrate 3 in which a pillar is formed on a glass substrate by blast processing is created. Then, after the upper electrode pad portion 158 and the lower electrode pad portion 157 are formed, bonding is made to the passivation film 156 side with the diaphragm 55 of the portion to be the liquid chamber substrate 4 interposed therebetween. As a result, the state shown in FIG. 5 (b) is obtained.
Further, the surface of the liquid chamber substrate 4 on the opposite side to the side where the protective substrate 3 is joined with the diaphragm 55 in the portion to be the liquid chamber substrate 4 is polished until the liquid chamber substrate 4 has a desired thickness.
The protective substrate 3 may be a plate member made of silicon and a recessed portion processed by etching using photolithography, and a plate member made of <100> silicon is wet etched using an alkaline etching solution such as TMAH or KOH. It may be processed.
In addition, molded parts such as resin molds and metal injection molds may be used. Further, when integrally forming the drive IC on the actuator substrate, the oxide film formed by the pyro oxidation method is formed by the LOCOS oxidation method, and the formation region of the oxide film is selected to form the drive IC on the same substrate. You can also

図5(b)に示す状態から液室基板4が所望の厚さとなるまで研磨した後、液室基板4の振動板55とは反対側となる面に対して、ICP(Inductively Coupled Plasma)ドライエッチングを行う。このICPドライエッチングによって加圧液室14、流体抵抗部15及び個別インク供給室24となる凹部を形成する。これにより、図5(c)の状態となる。   After the liquid chamber substrate 4 is polished to a desired thickness from the state shown in FIG. 5B, ICP (Inductively Coupled Plasma) dry is applied to the surface of the liquid chamber substrate 4 opposite to the diaphragm 55. Do the etching. By ICP dry etching, concave portions to be the pressure liquid chamber 14, the fluid resistance portion 15, and the individual ink supply chamber 24 are formed. As a result, the state shown in FIG. 5 (c) is obtained.

液室基板4を形成した後、別途に作成したノズル板2を液室基板4の液室隔壁形成面に接着することで、図5(d)の状態になる。ここで、ノズル板2は、厚さ30〜50[μm]のSUS基板にプレス加工と研磨加工によりノズル20を形成したものである。液室基板4にノズル板2を接着した後、圧電素子56の上部電極153及び下部電極151に接続された上部電極パッド部158と下部電極パッド部157とを不図示の駆動ICに接続する。これにより、液滴吐出ヘッド51の主要部分が完成する。   After the liquid chamber substrate 4 is formed, the separately formed nozzle plate 2 is adhered to the liquid chamber partition wall forming surface of the liquid chamber substrate 4 to obtain the state of FIG. Here, the nozzle plate 2 is obtained by forming the nozzle 20 on a SUS substrate having a thickness of 30 to 50 [μm] by pressing and polishing. After bonding the nozzle plate 2 to the liquid chamber substrate 4, the upper electrode pad portion 158 and the lower electrode pad portion 157 connected to the upper electrode 153 and the lower electrode 151 of the piezoelectric element 56 are connected to a drive IC (not shown). Thus, the main part of the droplet discharge head 51 is completed.

次に、本実施形態の液滴吐出ヘッド51の特徴部である駆動方法について説明する。
図6は、液滴吐出ヘッドで液滴を吐出させる駆動波形の説明図である。駆動波形としては、吐出させない状態に対応する第1電界を圧電体薄膜152に生じさせる電圧部分(V1)と、吐出させる状態に対応する第2電界を圧電体薄膜152に生じさせる電圧部分(V2)とを有するパルス形状の電圧を印加する。具体的には、図6に示すように、吐出させる状態に対応する第2電界の電位が異なる複数のパルス波形を組み合わせて用いることで、吐出させる液滴の体積を、大滴、中滴、小滴のように制御している。なお、図6においてdは、メニスカスの乾燥防止のための微小振動波形である。
Next, a driving method which is a feature of the droplet discharge head 51 of the present embodiment will be described.
FIG. 6 is an explanatory view of a drive waveform for discharging a droplet by the droplet discharge head. As a drive waveform, a voltage portion (V1) causing the piezoelectric thin film 152 to generate a first electric field corresponding to a non-ejection state, and a voltage portion (V2) generating a second electric field corresponding to the ejection state to the piezoelectric thin film 152 And applying a pulse-shaped voltage having Specifically, as shown in FIG. 6, by combining and using a plurality of pulse waveforms different in the potential of the second electric field corresponding to the state to be discharged, the volume of the droplet to be discharged can be large drop, middle drop, Control like a drop. In FIG. 6, d represents a minute vibration waveform for preventing the drying of the meniscus.

また、本実施形態では、駆動IC(不図示)より、圧電素子56に駆動波形を印加する際、個別電極である上部電極153に上部電極パッド部158を介して駆動信号に基づき、上記パルス形状の電圧を印加する。同時に、共通電極である下部電極151に下部電極パッド部157を介して直流電圧Vdcをバイアス電圧として印加する駆動方法を用いている。これにより、以下のようにして圧電素子56の変位効率の向上を図っている。   Further, in the present embodiment, when applying a drive waveform to the piezoelectric element 56 from a drive IC (not shown), the pulse shape is generated based on the drive signal via the upper electrode pad portion 158 to the upper electrode 153 which is an individual electrode. Apply a voltage of At the same time, a driving method is used in which a DC voltage Vdc is applied as a bias voltage to the lower electrode 151 which is a common electrode via the lower electrode pad portion 157. Thus, the displacement efficiency of the piezoelectric element 56 is improved as follows.

図7は、圧電素子に対する印加電圧と変位量との関係の一例を示すグラフである。なお、図7では、印加電圧は、電位差の関係が 上部電極153>下部電極151 である状態を正として表している。また、変位量は、図8に示すようにレーザードップラーで加圧液室14側から変位量を計測した結果を用いている。図7中、矢印eで示す変位は、印加電圧として正側の電圧のみを用いている。これに対して、図7中、矢印fで示す変位は、矢印eで示す変位と同じ電位差を設けているが、正側から抗電界以下の負側の電圧まで使用したほうが、圧電素子の変位量が大きくなることを示している。このため、下部電極151より直流電圧Vdcを印加してバイアス電圧とすることで、上部電極153から印加されたパルス形状を有する電圧により、正側から負側の抗電界以下の電圧まで範囲を使用できるようにしている。   FIG. 7 is a graph showing an example of the relationship between the voltage applied to the piezoelectric element and the amount of displacement. Note that, in FIG. 7, the applied voltage is represented as positive when the relationship of the potential difference is the upper electrode 153> the lower electrode 151. In addition, as the displacement amount, as shown in FIG. 8, the result of measuring the displacement amount from the pressurized liquid chamber 14 side by laser Doppler is used. In the displacement shown by the arrow e in FIG. 7, only the positive voltage is used as the applied voltage. On the other hand, the displacement indicated by the arrow f in FIG. 7 provides the same potential difference as the displacement indicated by the arrow e, but the displacement from the positive side to the negative side equal to or less than the coercive electric field causes displacement of the piezoelectric element. It shows that the amount will increase. Therefore, by applying a DC voltage Vdc from the lower electrode 151 to make it a bias voltage, a voltage having a pulse shape applied from the upper electrode 153 can be used in a range from positive to negative coercive electric field. I am able to do it.

図9は、バイアス電圧を印加した駆動波形の一例の説明図である。本実施形態では、負側の抗電界Ecに対して、第2電界を圧電体薄膜152に生じさせる電圧(V2)の最小値Vminと、バイアス電圧Vdcとは、Vmin−Vdc>Ec の関係を満たせばよい。本実施形態では、図10から得られる圧電素子のヒステリシスカーブから得られる負側の抗電界(Ec)は−4Vである。このため、上部電極153より最小値Vmin=3Vのパルス形状の電圧を印加し、下部電極151よりVdc=6Vの直流電圧を印加することで、負側の抗電界以下の領域を使用して変位効率を向上させることができる。本実施形態中での、立上り時間幅Tf,パルス時間幅Pw,立下り時間Trは図11に基づく時間により定義される。図9において、駆動波形の立上り時間幅Tf,パルス時間幅Pw,立下り時間Trは、Tf=1μs、Pw=1.7μs、Tr=1μsの条件を用いている。なお、パルス波形とパルス波形の間隔は吐出させる液滴の体積等に基づき適宜調整される。   FIG. 9 is an explanatory diagram of an example of a drive waveform to which a bias voltage is applied. In the present embodiment, the minimum value Vmin of the voltage (V2) that generates the second electric field in the piezoelectric thin film 152 with respect to the coercive electric field Ec on the negative side and the bias voltage Vdc have a relationship of Vmin-Vdc> Ec. It should be satisfied. In the present embodiment, the coercive electric field (Ec) on the negative side obtained from the hysteresis curve of the piezoelectric element obtained from FIG. 10 is −4V. Therefore, by applying a pulse-shaped voltage of minimum value Vmin = 3 V from the upper electrode 153 and applying a DC voltage of Vdc = 6 V from the lower electrode 151, displacement is performed using a region lower than the coercive electric field on the negative side. Efficiency can be improved. The rise time width Tf, the pulse time width Pw, and the fall time Tr in the present embodiment are defined by the time based on FIG. In FIG. 9, for the rise time width Tf, the pulse time width Pw, and the fall time Tr of the drive waveform, the conditions of Tf = 1 μs, Pw = 1.7 μs, and Tr = 1 μs are used. The interval between the pulse waveform and the pulse waveform is appropriately adjusted based on the volume and the like of the droplet to be ejected.

さらに、この駆動波形を形成する駆動ICを利用して、駆動波形と駆動波形との間で圧電素子の変位特性を回復するための回復波形を印加する。
図12は、本実施形態の駆動波形と回復波形の説明図である。駆動波形は、下部電極151から直流電圧Vdcを印加し、上部電極153から上述のパルス形状の電圧を印加する。なお、パルス形状で、吐出させない状態に対応する第1電界を圧電体薄膜に生じさせる電圧を中間電位V1とし、吐出させる状態に対応する第2電界を圧電体薄膜に生じさせる電圧をV2としている。これにより、所望の液滴が吐出される。
また、回復波形としては、駆動ICを介して、下部電極151に直流電圧Vdcをバイアス電圧として印加する。これと共に、上部電極153より吐出させない状態に対応する第3電界を圧電体薄膜152に生じさせる電圧部分(V3)と、直流電圧Vdcよりも小さい電圧部分(V4)を有するパルス波形の電圧を印加する。この回復波形では、パルス波形のV4の領域で直流電圧Vdcを印加した下部電極151との間に、駆動波形で形成される鉛欠陥のトラップを生じさせる電界とは逆向きの回復用電界が形成される。この逆電界により、駆動電界を繰り返し形成したことにより発生した、下部電極151との界面におけるPZTの圧電体薄膜152中の鉛欠陥のトラップを解消することができる。
Furthermore, a recovery waveform for recovering the displacement characteristic of the piezoelectric element is applied between the drive waveform and the drive waveform using a drive IC that forms this drive waveform.
FIG. 12 is an explanatory diagram of drive waveforms and recovery waveforms according to the present embodiment. The driving waveform applies a DC voltage Vdc from the lower electrode 151 and applies the above-described pulse shape voltage from the upper electrode 153. In the pulse shape, the voltage causing the piezoelectric thin film to generate the first electric field corresponding to the non-ejection state is the intermediate potential V1, and the voltage causing the piezoelectric thin film to generate the second electric field corresponding to the ejection state is V2. . Thereby, desired droplets are discharged.
Further, as the recovery waveform, the DC voltage Vdc is applied as a bias voltage to the lower electrode 151 via the drive IC. At the same time, a voltage having a pulse waveform having a voltage portion (V3) for causing the piezoelectric thin film 152 to generate a third electric field corresponding to a state not discharged from the upper electrode 153 and a voltage portion (V4) smaller than the DC voltage Vdc is applied. Do. In this recovery waveform, a recovery electric field is formed between the lower electrode 151 to which the DC voltage Vdc is applied in the V4 region of the pulse waveform and a recovery electric field opposite to the electric field causing traps of lead defects formed in the drive waveform. Be done. With this reverse electric field, it is possible to eliminate the trap of the lead defect in the PZT piezoelectric thin film 152 at the interface with the lower electrode 151 which is generated by repeatedly forming the drive electric field.

なお、回復波形として上部電極153から印加されるパルス波形の最小値V4は、駆動波形として上部電極153と印加されるパルス波形のV2の最小値Vminと同じく、負側の抗電界Ecに対して、V4−Vdc>Ec の関係を満たせばよい。なお、駆動波形のパルス波形のV2の最小値であるVminと回復波形のパルス波形の最小値であるV4は等しい必要はない。   The minimum value V4 of the pulse waveform applied from the upper electrode 153 as the recovery waveform is the same as the minimum value Vmin of the pulse waveform V2 applied as the drive waveform with respect to the negative coercive electric field Ec. , V4-Vdc> Ec. The minimum value Vmin of V2 of the pulse waveform of the drive waveform and the minimum value V4 of the pulse waveform of the recovery waveform do not have to be equal.

しかしながら、回復波形として、上部電極153に単に駆動時と同じパルス時間幅Pwのパルス波形を印加すると、駆動波形と駆動波形との間で不要な液滴を吐出させてしまう。具体的には、パルス時間幅Pwがメニスカス共振周期の整数倍または1周以下の時間であると、回復波形により発生した圧電素子の変位がメニスカス共振を励起して、加圧液室14内に液滴を吐出させるための圧力変動を生じさせてしまう。駆動波形と駆動波形との間で不要な液滴吐出させないためには、回復波形のパルス時間幅Pwを、メニスカス共振周期よりも長く、且つ、メニスカス周期の整数倍の以外の時間とする。さらに、回復波形のパルス時間幅Pwをメニスカス共振周期の反共振周期となる反整数値倍とすることが好ましい。これにより、駆動波形と駆動波形との間で、加圧液室14内に液滴を吐出するような圧力発生が起こらない状態とすることができる。   However, when a pulse waveform having the same pulse time width Pw as that for driving is simply applied to the upper electrode 153 as a recovery waveform, unnecessary droplets are ejected between the driving waveform and the driving waveform. Specifically, when the pulse time width Pw is a time equal to or less than an integral multiple of the meniscus resonance period, the displacement of the piezoelectric element generated by the recovery waveform excites the meniscus resonance to enter the pressurized liquid chamber 14. It causes pressure fluctuation for discharging the droplets. In order to prevent unnecessary droplet ejection between the drive waveform and the drive waveform, the pulse time width Pw of the recovery waveform is set to a time longer than the meniscus resonance period and other than an integral multiple of the meniscus period. Furthermore, it is preferable to set the pulse time width Pw of the recovery waveform to an antiinteger multiple that is the anti-resonance period of the meniscus resonance period. As a result, it is possible to prevent pressure generation such as discharging droplets into the pressurized liquid chamber 14 between the drive waveform and the drive waveform.

ここで、メニスカス共振周期とは、図13(a)に示すように加圧液室14内の振動によってメニスカス面が変位してしまう、液室固有の周期(図13(b))である。このメニスカス固有周期(時間)に近いパルス時間幅Pwの波形は、加圧液室内の圧力増幅を発生させる。また、メニスカス固有周期よりも短い時間の圧力変動(立上り時間Tf、立下り時間Tr)も、この振動の励起に寄与してしまい、圧力増幅を発生させてしまう。一方、メニスカス共振周期の反共振周期をパルス時間幅にもつパルス電圧を印加すると、圧力増幅が発生せずに、駆動波形と駆動波形との間で液滴を吐出するような圧力発生が起こらない状態とすることができる。さらに、立上り時間Tf、立下り時間Trをメニスカス共振周期よりも長くすると、圧力増幅が発生せずに、駆動波形と駆動波形との間で液滴を吐出するような圧力発生が起こらない状態とすることができる。   Here, as shown in FIG. 13A, the meniscus resonance period is a period unique to the liquid chamber (FIG. 13B) in which the meniscus surface is displaced by the vibration in the pressurized liquid chamber. The waveform having a pulse duration Pw close to the meniscus intrinsic period (time) generates pressure amplification in the pressurized liquid chamber. In addition, pressure fluctuation (rise time Tf, fall time Tr) in a time shorter than the meniscus inherent period also contributes to the excitation of this vibration, which causes pressure amplification. On the other hand, when a pulse voltage having an anti-resonance period of the meniscus resonance period as a pulse time width is applied, pressure amplification does not occur, and pressure generation does not occur such as discharging a droplet between drive waveforms. It can be in the state. Furthermore, if the rise time Tf and the fall time Tr are made longer than the meniscus resonance period, pressure amplification does not occur, and pressure generation does not occur such as discharging a droplet between the drive waveform and the drive waveform. can do.

本実施形態では、上述のように圧電素子に液滴を吐出させる駆動波形を形成するための駆動ICを用いて、駆動電界とは逆方向の電界を形成する回復波形を形成する。回復波形としては、駆動波形を印加する駆動ICを用いて、上部電極153に印加するパルス波形の最小値と、パルス時間幅を上述のように調整することだけで実現可能である。また,本実施形態の液滴吐出ヘッド51では、駆動ICは正極性の電圧を出力するものであり、上部電極153にパルス波形の電圧を印加し、下部電極151に直流電圧を印加する構成であれば良い。このため、駆動波形と反対極性のパルス波形を出力する構成や、スイッチを用いて駆動波形の極性を反転する構成に較べて、駆動ICのコストアップが抑えられる。   In the present embodiment, using the drive IC for forming the drive waveform for causing the piezoelectric element to discharge droplets as described above, a recovery waveform for forming an electric field in the reverse direction to the drive electric field is formed. The recovery waveform can be realized only by adjusting the minimum value of the pulse waveform applied to the upper electrode 153 and the pulse time width as described above using a drive IC for applying a drive waveform. Further, in the droplet discharge head 51 of the present embodiment, the drive IC outputs a positive voltage, and applies a pulse waveform voltage to the upper electrode 153 and applies a DC voltage to the lower electrode 151. It is good if it is. Therefore, the cost increase of the drive IC can be suppressed as compared with a configuration in which a pulse waveform of the opposite polarity to the drive waveform is output or a configuration in which the polarity of the drive waveform is inverted using a switch.

次に、上記駆動方法を用いて形成した回復波形を実施例に基づき詳細に説明する。駆動波形としては、駆動IC(不図示)より上部電極パッド部158を介して上部電極153に中間電位V1とV2とを有するパルス形状の電圧を印加し、下部電極パッド部157を介して下部電極151に直流電圧Vdcを印加する。これにより、正電圧側が抗電界を越える150kV/cm、負極性側は抗電界を越えない−15kV/cmの電圧幅を持つ駆動波形を形成する。なお、以下の圧電体薄膜152に形成される電界強度を用いて説明をおこなう。   Next, a recovery waveform formed by using the above driving method will be described in detail based on the embodiment. As a drive waveform, a pulse-shaped voltage having intermediate potentials V1 and V2 is applied to the upper electrode 153 from the drive IC (not shown) through the upper electrode pad portion 158, and the lower electrode is formed via the lower electrode pad portion 157. A direct current voltage Vdc is applied to 151. As a result, a drive waveform having a voltage width of 150 kV / cm in which the positive voltage side exceeds the coercive electric field and a voltage width of -15 kV / cm in which the negative polarity side does not exceed the coercive electric field is formed. The description will be made using the electric field strength formed in the following piezoelectric thin film 152.

<実施例1>
上記駆動波形を500ms印加したあと、上部電極153にパルス波形、下部電極151に直流電圧Vdcを印加して、正極性側の電界強度が150kV/cm、逆極性の電界強度−15kV/cmを持つ回復波形を500ms印加する。この駆動波形と回復波形の組み合わせを1シーケンスとした波形を印加した。図14は、実施例1に係る回復波形の一例の説明図である。回復波形のパルス波形の立上り時間Tf、パルス時間幅Pw,立下り時間Trはメニスカス共振周期より長い。本実施形態の液滴吐出ヘッド51のヘッド構成ではメニスカス共振周期Tc=3.7μsのため、立上り時間Tf=25μs、パルス幅時間=25μs、立下りTr=25μsのパルス波形を印加した。パルス波形の電圧V3は、正極性側が中間電位(図12のV3)で、最小値(図12のV4)が直流電圧Vdcよりも小さく、負極性側での抗電界を超えないよう、V4−Vdc>Ec を満足するものである。本実施例では、−15kV/cmの逆電界を形成するパルス波形を印加した。
Example 1
After applying the above drive waveform for 500 ms, a pulse waveform is applied to the upper electrode 153, and a DC voltage Vdc is applied to the lower electrode 151, so that the electric field strength on the positive polarity side is 150 kV / cm and the electric field strength of reverse polarity -15 kV / cm. Apply 500 ms of recovery waveform. A waveform was applied in which the combination of the drive waveform and the recovery waveform was one sequence. FIG. 14 is an explanatory diagram of an example of a recovery waveform according to the first embodiment. The rise time Tf, the pulse time width Pw, and the fall time Tr of the pulse waveform of the recovery waveform are longer than the meniscus resonance period. In the head configuration of the droplet discharge head 51 of the present embodiment, since the meniscus resonance period Tc = 3.7 μs, a pulse waveform with a rise time Tf = 25 μs, a pulse width time = 25 μs, and a fall Tr = 25 μs is applied. The voltage V3 of the pulse waveform is V4- so that the positive polarity side is an intermediate potential (V3 in FIG. 12) and the minimum value (V4 in FIG. 12) is smaller than the DC voltage Vdc and does not exceed the coercive electric field on the negative polarity side. It satisfies Vdc> Ec. In the present embodiment, a pulse waveform forming a reverse electric field of -15 kV / cm was applied.

<実施例2>
図15は、実施例2に係る回復波形の説明図である。実施例1と同様の駆動波形を500ms印加し、回復波形として、正極性側は200kV/cm、負極性側は−15kV/cmとなるパルス波形を500ms印加したものを1シーケンスとする。回復波形のパルス波形は、実施例1と同様、立上り時間Tf=25μs、パルス幅時間=25μs、立下りTr=25μsである。
Example 2
FIG. 15 is an explanatory diagram of a recovery waveform according to the second embodiment. A drive waveform similar to that of the first embodiment is applied for 500 ms, and a recovery waveform of a pulse waveform of 200 kV / cm on the positive side and -15 kV / cm on the negative side is applied for one cycle. The pulse waveform of the recovery waveform is the rise time Tf = 25 μs, the pulse width time = 25 μs, and the fall Tr = 25 μs, as in the first embodiment.

<実施例3>
図16は、実施例3に係る回復波形の説明図である。実施例1と同様の駆動波形を500ms印加し、回復波形として、正極性側は150kV/cm、負極性側は−15kV/cmとなるパルス波形を100ms印加し、その後400ms間は波形を印加しないものを1シーケンスとする。回復波形のパルス波形は、実施例1と同様、立上り時間Tf=25μs、パルス幅時間25μs、立下りTr=25μsである。
Example 3
FIG. 16 is an explanatory diagram of a recovery waveform according to the third embodiment. Apply the same drive waveform as in Example 1 for 500 ms, apply 100 ms as a recovery waveform, and apply a pulse waveform of 150 kV / cm on the positive side and -15 kV / cm on the negative side, then do not apply the waveform for 400 ms. Let things be one sequence. The pulse waveform of the recovery waveform is the rise time Tf = 25 μs, the pulse width time 25 μs, and the fall Tr = 25 μs, as in the first embodiment.

<実施例4>
図17は、実施例4に係る回復波形の説明図である。実施例1と同様の駆動波形を500ms印加し、400ms間は波形を印加せず、その後回復波形として、正極性側は150kV/cm、負極性側は−15kV/cmとなるパルス波形を100ms印加したものを1シーケンスとする。回復波形のパルス波形は、実施例1と同様、立上り時間Tf=25μs、パルス幅時間25μs、立下りTr=25μsである。
Example 4
FIG. 17 is an explanatory diagram of a recovery waveform according to the fourth embodiment. The same drive waveform as in Example 1 is applied for 500 ms, no waveform is applied for 400 ms, and then a recovery waveform is applied for 100 ms with a pulse waveform of 150 kV / cm on the positive side and -15 kV / cm on the negative side. The one that has been made into one sequence. The pulse waveform of the recovery waveform is the rise time Tf = 25 μs, the pulse width time 25 μs, and the fall Tr = 25 μs, as in the first embodiment.

<実施例5>
図18は、実施例5に係る回復波形の説明図である。実施例1と同様の駆動波形を500ms印加し、回復波形として正極性側は150kV/cm、負極性側は−15kV/cmとなるパルス波形を100ms印加し、400ms間は波形を印加せず、再び回復波形を100ms印加したものを1シーケンスとする。回復波形のパルス波形は、実施例1と同様、立上り時間Tf=25μs、パルス幅時間25μs、立下りTr=25μsである。
Example 5
FIG. 18 is an explanatory diagram of a recovery waveform according to the fifth embodiment. Apply the same drive waveform as in Example 1 for 500 ms, apply 100 ms as the recovery waveform for 150 kV / cm on the positive side and -15 kV / cm for the negative side, and apply no waveform for 400 ms. The application of the recovery waveform for 100 ms again is regarded as one sequence. The pulse waveform of the recovery waveform is the rise time Tf = 25 μs, the pulse width time 25 μs, and the fall Tr = 25 μs, as in the first embodiment.

<比較例1>
図19は、実施例5に係る回復波形の説明図である。実施例1と同様の方法で、駆動波形を500ms印加し、その後の500msでは波形は印加していない。
Comparative Example 1
FIG. 19 is an explanatory diagram of a recovery waveform according to the fifth embodiment. In the same manner as in the first embodiment, the drive waveform is applied for 500 ms, and no waveform is applied for the subsequent 500 ms.

上述の圧電素子56を用い、実施例1〜5、比較例1の波形を印加して、吐出速度の変動評価をおこなった。初期の吐出速度を基準としてとしたときの1010回繰り返し、上記波形を印加した後の吐出速度の変化率を評価した。ここでは、回復波形のパルス数はカウントしておらず、駆動波形のパルス数のみをカウントした。図20に、1010回駆動での吐出速度の評価結果を示す。また、表1に、1010回繰り返した後の吐出速度の変化率をまとめた。変化率については正符号となっているのは初期よりも吐出速度が速くなっている状態、負符号は初期の吐出速度よりも遅くなっている状態である。

Figure 0006548098
The waveforms of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 were applied using the piezoelectric element 56 described above, and the fluctuation of the ejection speed was evaluated. The rate of change of the discharge speed after applying the above waveform was evaluated 10 10 times, based on the initial discharge speed as a reference. Here, the number of pulses of the recovery waveform is not counted, and only the number of pulses of the drive waveform is counted. FIG. 20 shows the evaluation results of the ejection speed after 10 10 times of driving. In addition, Table 1 summarizes the change rate of the discharge speed after repeating 10 10 times. The change rate has a positive sign when the discharge speed is higher than that at the initial stage, and a negative sign is a state where the discharge speed is slower than the initial discharge speed.
Figure 0006548098

実施例1〜5については、すべて吐出速度の変動幅が5%内程度に収まっている。これは、上記駆動方法による回復波形により圧電素子の阻止の変位の変動が抑制されたために、吐出速度の変動が抑制されていることが分かる。これは、駆動波形を繰り返し形成したことにより発生した、PZTの圧電体薄膜152中の鉛欠陥の下部電極151との界面におけるトラップを、回復波形により形成される逆電界が取り除いているためである。さらに、回復波形は負極性側で抗電界Ecを超えていないため、圧電体薄膜152の分極状態は長期駆動を実施しても反転を繰り返すことはない。そのため、圧電素子56にかかる負担が小さく、安定した変位を得ることができるとともに、抗電界での分極反転に伴う電流増大といった問題も回避することができる。   In Examples 1 to 5, the fluctuation range of the discharge speed is all within 5%. It can be understood that the fluctuation of the ejection speed is suppressed because the fluctuation of the displacement of the blocking of the piezoelectric element is suppressed by the recovery waveform by the driving method. This is because the reverse electric field formed by the recovery waveform removes the trap at the interface between the lower electrode 151 and the lead defect in the PZT piezoelectric thin film 152 which is generated by repeatedly forming the drive waveform. . Furthermore, since the recovery waveform does not exceed the coercive electric field Ec on the negative polarity side, the polarization state of the piezoelectric thin film 152 does not repeat inversion even if long-term driving is performed. Therefore, the load applied to the piezoelectric element 56 is small, and a stable displacement can be obtained, and the problem such as an increase in current accompanying polarization inversion in the coercive electric field can also be avoided.

実施例1の波形ではメニスカス固有周期よりも長い立上り時間、立下り時間を有するため、共振が抑えられ、液室内の圧力増幅を抑制し、回復動作時の液滴の吐出を抑えている。   In the waveform of the first embodiment, since the rise time and the fall time are longer than the meniscus intrinsic period, the resonance is suppressed, the pressure amplification in the liquid chamber is suppressed, and the discharge of the droplet during the recovery operation is suppressed.

実施例2においては回復波形の正側の電界強度を駆動波形の電界強度よりも高くしているが、電界強度を高くしても求める効果の発現が確認されている。回復波形の正側の電界強度は駆動波形の中間電位V1により形成される電界強度相当が好ましく、中間電位よりも高い方がなお好ましい。これは駆動波形以上の電圧幅で圧電体を動かすことで、駆動波形で用いる電圧内での圧電体の変形の仕方を安定化させるためである。   In Example 2, although the electric field strength on the positive side of the recovery waveform is made higher than the electric field strength of the drive waveform, it is confirmed that the required effect is obtained even if the electric field strength is increased. The electric field strength on the positive side of the recovery waveform is preferably equivalent to the electric field strength formed by the intermediate potential V1 of the drive waveform, and more preferably higher than the intermediate potential. This is to move the piezoelectric body with a voltage width equal to or greater than the drive waveform, thereby stabilizing the deformation of the piezoelectric body within the voltage used for the drive waveform.

実施例3、4、5においては回復波形の印加時間が短くなっても効果の発現が達成できている。回復波形の印加時間が短くても、駆動波形の印加時間分でトラップされた欠陥の解消が出来ているためである。回復波形の印加時間は100ms以上が好ましい。また、回復波形の印加タイミングは駆動波形の直前もしくは直後が好ましく、前後ともに印加されることがより好ましい。これは、駆動波形の印加に伴うトラップされた電荷をリセットするため、駆動の直後または、直前に行うことでリセットの効果が最大限得られるためである。   In Examples 3, 4 and 5, the effect is achieved even if the application time of the recovery waveform is shortened. This is because even if the application time of the recovery waveform is short, the defect trapped by the application time of the drive waveform can be eliminated. The application time of the recovery waveform is preferably 100 ms or more. Further, the application timing of the recovery waveform is preferably immediately before or immediately after the drive waveform, and more preferably both before and after. This is because, since the trapped charges accompanying the application of the drive waveform are reset, the effect of the reset can be maximized by performing immediately after or immediately before the drive.

また、パルス電圧の形状に関しては、特許文献1のように、負側の直流電圧だけを印加するものでは、本発明のような効果が十分に発現しなかった。これは抗電界以下では印加時間が十分に確保できない点、直流のみでは電極表面に電荷が過剰に蓄積し、その影響で回復効果を十分に得ることができなくなっているためと考えられる。このため、回復波形をパルス形状にすることで、電界を十分に圧電体に印加することを実現している。   Further, with regard to the shape of the pulse voltage, in the case where only the negative DC voltage is applied as in Patent Document 1, the effect as in the present invention is not sufficiently exhibited. This is considered to be because the application time can not be sufficiently secured below the coercive electric field, and the electric charge is accumulated excessively on the electrode surface only by direct current, and the recovery effect can not be sufficiently obtained due to the effect. Therefore, by applying a pulse shape to the recovery waveform, it is realized that the electric field is sufficiently applied to the piezoelectric body.

比較例1では吐出速度の変動幅が大きくなっている。比較例1においては回復波形を印加していないため、駆動中にトラップされる電荷のリセットができていないため、経時的に電荷の偏在が進行しているためである。   In Comparative Example 1, the fluctuation range of the discharge speed is large. In Comparative Example 1, since the recovery waveform is not applied, the charge trapped during driving can not be reset, and therefore, uneven distribution of charge progresses with time.

次に、上記液滴吐出ヘッドを搭載する画像形成装置としてのインクジェットプリンタについて説明する。インクジェットプリンタには、騒音が極めて小さくかつ高速印字が可能であり、更にはインクの自由度があり安価な普通紙を使用できるなど多くの利点がある。そのため、プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として広く展開されている。   Next, an ink jet printer as an image forming apparatus having the droplet discharge head mounted thereon will be described. The ink jet printer has many advantages such as extremely low noise and high speed printing, as well as the ability to use inexpensive plain paper with freedom of ink. Therefore, it is widely developed as an image recording apparatus or an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, and a copying machine.

まず、インクジェットプリンタ(以下、プリンタという)の基本的な構成について説明する。図21は、プリンタ100の斜視図であり、図22は、プリンタ100主走査方向の図21中の手前側から見たときのインクカートリッジ102を含む断面における概略断面図である。
プリンタ100は、キャリッジ101と、液滴吐出ヘッド51と、インクカートリッジ102とを含んで構成される印字機構部103を本体内部に有している。キャリッジ101は、プリンタ100本体内部において、用紙Sの搬送方向に対して直交方向である主走査方向(図21中の矢印A方向、図22中の紙面に直交する方向)に移動可能な部材である。液滴吐出ヘッド51は、キャリッジ101に搭載した液滴吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッドであり、インクカートリッジ102は液滴吐出ヘッド51にタンク部102a内のインクを供給する。
First, the basic configuration of an ink jet printer (hereinafter referred to as a printer) will be described. 21 is a perspective view of the printer 100, and FIG. 22 is a schematic cross-sectional view in a cross section including the ink cartridge 102 as viewed from the front side in FIG. 21 in the main scanning direction of the printer 100.
The printer 100 has a printing mechanism unit 103 including a carriage 101, a droplet discharge head 51, and an ink cartridge 102 inside the main body. The carriage 101 is a member movable in the main scanning direction (direction of arrow A in FIG. 21, a direction orthogonal to the paper surface in FIG. 22) which is a direction orthogonal to the conveyance direction of the sheet S inside the printer 100 main body. is there. The droplet discharge head 51 is an inkjet head which is an example of the droplet discharge head mounted on the carriage 101, and the ink cartridge 102 supplies the ink in the tank portion 102 a to the droplet discharge head 51.

図22に示すように、プリンタ100は、印字機構部103の下方に給紙機構部104を有している。プリンタ100は、詳細は後述するが、給紙機構部104の給紙トレイ230または手差しトレイ105から給送される用紙Sを装置内に取り込む。そして、印字機構部103によって所定の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ106に排紙する。   As shown in FIG. 22, the printer 100 has a paper feed mechanism unit 104 below the printing mechanism unit 103. Although details will be described later, the printer 100 takes in the sheet S fed from the sheet feed tray 230 or the manual feed tray 105 of the sheet feeding mechanism unit 104 into the apparatus. Then, after a predetermined image is recorded by the printing mechanism unit 103, the sheet is discharged to the sheet discharge tray 106 mounted on the rear side.

液滴吐出ヘッド51は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(B)の各色のインクを吐出するインク吐出ヘッドである。液滴吐出ヘッド51は、複数のインク吐出孔(後述する「ノズル20」)を、主走査方向に対して直交する副走査方向(図中の矢印B方向)に配列している。また、液滴吐出ヘッド51は、インクの吐出方向が下方となるようにキャリッジ101に装着されている。
印字機構部103のキャリッジ101には、液滴吐出ヘッド51に供給するためのイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、及び、ブラック(B)の各色のインクを収容した四つのインクカートリッジ102がそれぞれ交換可能に装着されている。
The droplet discharge head 51 is an ink discharge head that discharges ink of each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (B). The droplet discharge head 51 has a plurality of ink discharge holes ("nozzles 20" described later) arrayed in the sub-scanning direction (arrow B direction in the figure) orthogonal to the main scanning direction. The droplet discharge head 51 is mounted on the carriage 101 so that the discharge direction of the ink is downward.
The carriage 101 of the printing mechanism unit 103 contains four inks for each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (B) to be supplied to the droplet discharge head 51. The ink cartridges 102 are mounted replaceably.

インクカートリッジ102のタンク部102aの上方(図22中の上方)には、大気と連通する不図示の大気口が備えられている。また、タンク部102aの下方には、タンク部102a内のインクを液滴吐出ヘッド51に向けて排出するインク排出口102bが設けられている。さらに、タンク部102aの内部には、インクが充填された不図示の多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッド51へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
液滴吐出ヘッド51としては、プリンタ100では、各色に対応した複数のヘッド部を用いる構成となっているが、各色のインクを吐出するノズルを有する一個のヘッド部でもよい。
An atmosphere port (not shown) communicating with the atmosphere is provided above the tank portion 102 a of the ink cartridge 102 (the upper side in FIG. 22). Further, below the tank portion 102a, an ink discharge port 102b for discharging the ink in the tank portion 102a toward the droplet discharge head 51 is provided. Furthermore, the inside of the tank portion 102a has a porous body (not shown) filled with ink, and the ink supplied to the droplet discharge head 51 by the capillary force of the porous body is reduced to a slight negative pressure. I keep it.
Although the printer 100 is configured to use a plurality of head units corresponding to each color as the droplet discharge head 51, it may be a single head unit having nozzles for discharging ink of each color.

印字機構部103はキャリッジ101を保持する保持手段として、プリンタ100本体の主走査方向の両側面板(100a及び100b)に横架したガイド部材として、主ガイドロッド107と従ガイドロッド108とを有する。主ガイドロッド107は、キャリッジ101の後方側(用紙搬送方向下流側、図22中の右側)を貫通する。また、従ガイドロッド108は、主ガイドロッド107と一定間隔をおいて並行に延在し、キャリッジ101の前方側(用紙搬送方向上流側、図22中の左側)が載置される。キャリッジ101は、主ガイドロッド107及び従ガイドロッド108によって主走査方向に移動可能なように摺動自在に保持されている。   The printing mechanism section 103 has a main guide rod 107 and a secondary guide rod 108 as a guide member which is laid across the side plates (100a and 100b) in the main scanning direction of the printer 100 as holding means for holding the carriage 101. The main guide rod 107 penetrates the rear side of the carriage 101 (downstream side in the sheet conveyance direction, right side in FIG. 22). Further, the secondary guide rod 108 extends in parallel with the main guide rod 107 at a constant distance, and the front side of the carriage 101 (upstream side in the sheet conveyance direction, the left side in FIG. 22) is placed. The carriage 101 is slidably held movably in the main scanning direction by the main guide rod 107 and the sub guide rod 108.

また、印字機構部103は、キャリッジ101を主走査方向に移動走査するための移動手段として、タイミングベルト112を有する。さらに、印字機構部103は、タイミングベルト112を張架する駆動プーリ110及び従動プーリ111と、駆動プーリ110を回転駆動する主走査モータ109とを有している。図21に示すように、駆動プーリ110はプリンタ100本体の一方の側面板(100b)側に配置し、従動プーリ111は、本体の他方の側面板(100a)側に配置して、タイミングベルト112が主走査方向に平行に延在するようにしている。また、タイミングベルト112にはキャリッジ101が固定されている。   The printing mechanism unit 103 also has a timing belt 112 as a moving unit for moving and scanning the carriage 101 in the main scanning direction. Further, the printing mechanism section 103 has a drive pulley 110 and a driven pulley 111 for stretching the timing belt 112, and a main scanning motor 109 for rotating the drive pulley 110. As shown in FIG. 21, the driving pulley 110 is disposed on one side plate (100b) side of the main body of the printer 100, and the driven pulley 111 is disposed on the other side plate (100a) side of the main body. Extends parallel to the main scanning direction. Further, a carriage 101 is fixed to the timing belt 112.

主走査モータ109は、駆動プーリ110を正逆回転させる駆動源であり、駆動プーリ110が回転すると、タイミングベルト112が主走査方向に沿って無端移動する。キャリッジ101は、タイミングベルト112に固定されているため、タイミングベルト112とともに主走査方向に移動する。このため、主走査モータ109によって駆動プーリ110を正逆回転させることで、キャリッジ101が主走査方向に往復移動される。   The main scanning motor 109 is a drive source for rotating the driving pulley 110 forward and reverse. When the driving pulley 110 rotates, the timing belt 112 endlessly moves along the main scanning direction. Since the carriage 101 is fixed to the timing belt 112, it moves in the main scanning direction together with the timing belt 112. For this reason, the carriage 101 is reciprocated in the main scanning direction by rotating the drive pulley 110 in the forward and reverse directions by the main scanning motor 109.

給紙機構部104は、用紙Sを積載した給紙トレイ230と、給紙ローラ113と、フリクションパッド114と、ガイド部材115と、搬送ローラ116とを備える。給紙トレイ230は、図22中の右側から複数枚の用紙Sの束を積載可能となっており、プリンタ100本体に対して着脱可能に装着されている。
給紙ローラ113及びフリクションパッド114は、用紙Sを、液滴吐出ヘッド51の下方に搬送するために、給紙トレイ230内にセットした用紙Sの束の最上段の一枚を分離給紙する。ガイド部材115は、給紙トレイ230から分離給紙された用紙Sを搬送ローラ116によって搬送される領域に案内する。
The sheet feeding mechanism unit 104 includes a sheet feeding tray 230 on which sheets S are stacked, a sheet feeding roller 113, a friction pad 114, a guide member 115, and a conveying roller 116. The sheet feeding tray 230 can load a bundle of a plurality of sheets S from the right side in FIG. 22 and is detachably mounted to the printer 100 main body.
The sheet feed roller 113 and the friction pad 114 separate and feed one of the uppermost sheets of the bundle of sheets S set in the sheet feed tray 230 in order to convey the sheet S to the lower side of the droplet discharge head 51. . The guide member 115 guides the sheet S separated and fed from the sheet feeding tray 230 to an area conveyed by the conveyance roller 116.

給紙ローラ113によって給紙され、ガイド部材115によって案内された用紙Sを、搬送ローラ116が反転させて、液滴吐出ヘッド51の下面と対向する位置に搬送する。また、搬送ローラ116の周囲には、搬送コロ117及び先端コロ118が配置されている。搬送コロ117は用紙Sを搬送ローラ116に押し付けて、用紙Sが搬送ローラ116から分離することを防止している。先端コロ118は、液滴吐出ヘッド51の下面と対向する位置に所定の送り出し角度で用紙Sを送り出す。搬送ローラ116は、副走査モータ130によって不図示のギヤ列を介して回転駆動が伝達され、図22中の時計周り方向に回転する。   The conveyance roller 116 reverses the sheet S fed by the sheet feed roller 113 and guided by the guide member 115, and conveys the sheet S to a position facing the lower surface of the droplet discharge head 51. Further, around the transport roller 116, a transport roller 117 and a tip roller 118 are disposed. The conveyance roller 117 presses the sheet S against the conveyance roller 116 to prevent the sheet S from being separated from the conveyance roller 116. The leading end roller 118 delivers the sheet S at a predetermined delivery angle to a position facing the lower surface of the droplet discharge head 51. The conveyance roller 116 is rotated by the sub-scanning motor 130 via a gear train (not shown) and is rotated clockwise in FIG.

液滴吐出ヘッド51の下面と対向する位置には、印写受け部材119が設けられている。印写受け部材119は、キャリッジ101の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ116から送り出された用紙Sを液滴吐出ヘッド51の下方側で案内する用紙ガイド部材である。この印写受け部材119の用紙搬送方向下流側には、用紙Sを排出方向に送り出すための印写後搬送ローラ120と、印写後搬送ローラ120に対向する印写後搬送拍車121とが配置されている。さらに、印写後搬送ローラ120によって送り出された用紙Sを排紙トレイ106に排出する排紙ローラ123と排紙ローラ123に対向する排紙拍車124とを備えている。また、印写後搬送ローラ120と排紙ローラ123との間には、排紙経路を形成する一対のガイド部材として下ガイド部材125及び上ガイド部材126が配設されている。   A printing receiving member 119 is provided at a position facing the lower surface of the droplet discharge head 51. The print receiving member 119 is a sheet guide member for guiding the sheet S delivered from the transport roller 116 corresponding to the movement range of the carriage 101 in the main scanning direction below the droplet discharge head 51. On the downstream side of the print receiving member 119 in the sheet conveyance direction, a post-printing transport roller 120 for delivering the sheet S in the discharge direction and a post-printing transport spur 121 facing the post-printing transport roller 120 are disposed. It is done. Furthermore, the sheet ejection roller 123 for ejecting the sheet S fed by the conveyance roller 120 after printing onto the sheet ejection tray 106 and the sheet ejection spur 124 opposed to the sheet ejection roller 123 are provided. A lower guide member 125 and an upper guide member 126 are disposed between the post-printing conveyance roller 120 and the paper discharge roller 123 as a pair of guide members forming a paper discharge path.

また、プリンタ100には、手差しで用紙Sを給紙するための手差しトレイ105が設けられている。この手差しトレイ105は、トレイ開閉軸105bを中心にプリンタ100本体に対して開倒可能に取り付けられている。この手差しトレイ105上に載置された用紙Sは、手差し給紙ローラ105aによって搬送ローラ116に搬送される。   Further, the printer 100 is provided with a manual feed tray 105 for manually feeding the sheet S. The manual feed tray 105 is attached to the main body of the printer 100 so as to be able to open and fold around the tray opening and closing shaft 105b. The sheet S placed on the manual feed tray 105 is conveyed to the conveyance roller 116 by the manual feed roller 105 a.

印字機構部103における主走査方向のキャリッジ101の移動範囲の一端である、図21中の右手前側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド51の吐出不良を回復するための回復装置127を配置している。回復装置127は、キャッピング部材と吸引手段とクリーニング手段とを有している。印字待機中には、キャリッジ101を回復装置127側(図21中の右手前側)に移動し、不図示のキャッピング部材で液滴吐出ヘッド51をキャッピングする。これにより、液滴吐出ヘッド51のノズルを湿潤状態に保つことができ、インク乾燥による吐出不良を防止することができる。また、記録途中などに回復装置127と対向する位置にキャリッジ101を移動し、記録とは関係しないインクを吐出することにより、全てのノズルのインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持することができる。   A recovery device for recovering a discharge failure of the droplet discharge head 51 at a position outside the recording area on the right front side in FIG. 21, which is one end of the moving range of the carriage 101 in the main scanning direction in the printing mechanism unit 103 I have placed 127. The recovery device 127 has a capping member, suction means and cleaning means. During printing standby, the carriage 101 is moved to the recovery device 127 side (right front side in FIG. 21), and the droplet discharge head 51 is capped by a capping member (not shown). As a result, the nozzles of the droplet discharge head 51 can be kept wet, and discharge failure due to ink drying can be prevented. In addition, by moving the carriage 101 to a position facing the recovery device 127 during recording, etc., and discharging ink not related to recording, the ink viscosity of all the nozzles is made constant, and stable discharge performance is maintained. Can.

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング部材で液滴吐出ヘッド51下面のノズルを密封し、キャッピング部材に設けられた不図示のチューブを通して、吸引手段でノズルからインクとともに気泡等を吸い出す。さらに、ノズルが開口しているヘッド面(下面)に付着したインクやゴミ等は不図示のヘッド面クリーニング手段により除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、プリンタ100本体下部に設置された不図示の廃インクタンクに排出され、廃インクタンク内部のインク吸収体に吸収保持される。   When a discharge failure occurs or the like, the nozzle on the lower surface of the droplet discharge head 51 is sealed by a capping member, and bubbles and the like are sucked out of the nozzle together with ink by suction means through a tube (not shown) provided in the capping member. Furthermore, ink, dust and the like attached to the head surface (lower surface) where the nozzles are opened is removed by head surface cleaning means (not shown), and the discharge failure is recovered. The suctioned ink is discharged to a waste ink tank (not shown) installed at the lower portion of the main body of the printer 100, and absorbed and held by the ink absorber inside the waste ink tank.

次に、プリンタ100のプリント動作について説明する。
プリンタ100は、パーソナルコンピュータ等の外部装置から画像情報などの信号が送られ、プリント動作を実行する。プリント動作が実行されると、給紙トレイ230から給紙ローラ113によって、または、手差しトレイ105から手差し給紙ローラ105aによって、用紙Sが給紙される。給紙トレイ230から給紙された用紙Sは、ガイド部材115や搬送コロ117に案内されて、搬送ローラ116に搬送されつつ反転し、液滴吐出ヘッド51と対向する位置に搬送される。一方、手差しトレイ105から供給された用紙Sは、搬送コロ117に案内されて、搬送ローラ116に搬送されて液滴吐出ヘッド51と対向する位置に搬送される。
Next, the print operation of the printer 100 will be described.
The printer 100 receives a signal such as image information from an external device such as a personal computer and executes a printing operation. When the printing operation is performed, the sheet S is fed from the sheet feeding tray 230 by the sheet feeding roller 113 or from the manual feeding tray 105 by the manual sheet feeding roller 105 a. The sheet S fed from the sheet feed tray 230 is guided by the guide member 115 and the conveyance roller 117, is conveyed to the conveyance roller 116 while being inverted, and is conveyed to a position facing the droplet discharge head 51. On the other hand, the sheet S supplied from the manual feed tray 105 is guided by the conveyance roller 117, conveyed by the conveyance roller 116, and conveyed to a position facing the droplet discharge head 51.

液滴吐出ヘッド51に対向する位置に搬送された用紙Sが所定位置に達したら、搬送ローラ116の回転を停止して用紙Sの移動を停止する。そして、キャリッジ101が画像信号に応じて主走査方向に往復移動しながら、停止した用紙Sの所定箇所に所定のインクを吐出して一行分の画像を用紙Sに形成する。ここで、一行とは、液滴吐出ヘッド51が用紙Sへ記録可能な副走査方向(液滴吐出ヘッド51に対向する位置での用紙Sの移動方向)の範囲を言う。
主走査方向に一行分の画像形成が終了したら、搬送ローラ116を所定時間回転させ、用紙Sを一行分、排紙トレイ106方向に移動させて停止する。そして、キャリッジ101が画像信号に応じて主走査方向に往復移動しながら一行分の画像を形成する。
When the sheet S conveyed to the position facing the droplet discharge head 51 reaches a predetermined position, the rotation of the conveyance roller 116 is stopped and the movement of the sheet S is stopped. Then, while the carriage 101 reciprocates in the main scanning direction according to the image signal, a predetermined ink is discharged to a predetermined position of the stopped sheet S, and an image of one line is formed on the sheet S. Here, one line means a range in the sub scanning direction (the moving direction of the sheet S at a position facing the droplet discharge head 51) in which the droplet discharge head 51 can record on the sheet S.
When the image formation for one line in the main scanning direction is completed, the conveyance roller 116 is rotated for a predetermined time to move the sheet S by one line toward the discharge tray 106 and to stop. Then, the carriage 101 reciprocates in the main scanning direction according to the image signal to form an image of one line.

このような工程を所定回数繰り返して行い、用紙Sに所望の画像をプリントする。外部装置から記録終了信号を受信して所望の画像がプリントされた場合、または、用紙Sの後端が記録領域に到達した信号を受信した場合には、用紙Sは、排紙トレイ106に排出される。このとき、用紙Sは、印写後搬送ローラ120及び印写後搬送拍車121と排紙ローラ123及び排紙拍車124とによって搬送され、排紙トレイ106に排出される。画像形成が終了すると、キャリッジ101を図21中右手前側の回復装置127と対向する位置に移動させ、図示しないキャッピング部材で液滴吐出ヘッド51のノズルをキャッピングする。   Such a process is repeated a predetermined number of times, and a desired image is printed on the sheet S. When a desired image is printed by receiving a recording end signal from an external device, or when receiving a signal that the trailing edge of the sheet S has reached the recording area, the sheet S is discharged to the discharge tray 106. Be done. At this time, the sheet S is conveyed by the conveyance roller 120 after printing, the conveyance spur 121 after printing, the discharge roller 123 and the discharge spur 124, and is discharged to the discharge tray 106. When the image formation is completed, the carriage 101 is moved to a position facing the recovery device 127 on the right front side in FIG. 21 and the nozzle of the droplet discharge head 51 is capped by a capping member (not shown).

このように、このインクジェットプリンタにおいては、上記実施例1〜5の駆動波形および回復波形を有した波形で駆動させるインクジェットヘッドを搭載する。これにより、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上する。   As described above, in this ink jet printer, the ink jet head driven with the drive waveform and the waveform having the recovery waveform of the first to fifth embodiments is mounted. As a result, stable ink droplet ejection characteristics can be obtained, and image quality is improved.

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次に態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
ノズル20に連通する加圧液室14を形成する液室基板4などの基板上に、振動板55と、一般式Pb(Ti,Zr,M)Oで表されるペロブスカイト型結晶構造をもつ圧電体薄膜152を下部電極151、上部電極153などの一対の電極で挟んだ圧電素子56とを積層形成した薄膜ピエゾアクチュエータ200などのアクチュエータを用い、駆動ICを介して圧電素子に、加圧液室内に液滴を吐出させるための圧力変動を発生させるための駆動波形の電圧を印加し、駆動波形と次の駆動波形との間に圧電素子の変位特性の低下を抑制するための回復波形の電圧を印加する液滴吐出ヘッドの駆動方法である。駆動ICは、正負何れか一方の極性を有する電圧を出力し、一対の電極のうちの一方の電極にパルス形状の電圧を、他方の電極に直流電圧を印加するものであり、駆動波形は、吐出させない状態に対応する第1電界を上記圧電体薄膜に生じさせる電圧部分と、吐出させる状態に対応する第2電界を圧電体薄膜に生じさせる電圧部分とを有し、回復波形におけるパルス形状の電圧は、吐出させない状態に対応する第3電界を圧電体薄膜に生じさせる電圧部分と、他方の電極に印加する直流電圧と共に、第1の電界とは第2の電界のうち、鉛欠陥のトラップを生じさせる電界とは逆向きの回復用電界を圧電体薄膜に生じさせる所定時間継続の電圧部分とを有し、所定時間は、メニスカス共振周期よりも長く、且つ、メニスカス周期の整数倍の以外の時間である。
What has been described above is an example, and the present invention has the following specific effects.
(Aspect A)
A perovskite-type crystal represented by a diaphragm 55 and a general formula Pb (Ti x , Zr y , M z ) O 3 on a substrate such as a liquid chamber substrate 4 forming a pressurized liquid chamber 14 communicated with the nozzle 20 An actuator such as a thin film piezoelectric actuator 200 formed by laminating a piezoelectric element 56 in which a piezoelectric thin film 152 having a structure is sandwiched between a pair of electrodes such as a lower electrode 151 and an upper electrode 153 is used. A voltage of a drive waveform for generating pressure fluctuation for discharging a droplet into the pressurized liquid chamber is applied, and a decrease in displacement characteristics of the piezoelectric element between the drive waveform and the next drive waveform is suppressed. This is a method of driving a droplet discharge head which applies a voltage of a recovery waveform. The driving IC outputs a voltage having either positive or negative polarity, applies a pulse-shaped voltage to one of the pair of electrodes, and applies a DC voltage to the other, and the driving waveform is A voltage portion for generating a first electric field corresponding to the non-ejection state to the piezoelectric thin film and a voltage portion for generating a second electric field corresponding to the ejection state to the piezoelectric thin film The voltage generates a third electric field in the piezoelectric thin film corresponding to the non-ejecting state, and the DC voltage applied to the other electrode, and the first electric field is a trap of a lead defect in the second electric field. And a voltage portion for a predetermined time duration for generating in the piezoelectric thin film a recovery electric field reverse to the electric field for generating the predetermined time is longer than the meniscus resonance period and other than an integral multiple of the meniscus period Is the time.

(態様A)においては、駆動ICは正負何れか一方の極性の電圧を出力し、一方の電極にパルス形状の電圧を、他方の電極に直流電圧を印加するよう構成する。この駆動ICを用いて、駆動波形と駆動波形との間で、駆動電界とは逆方向の電界を形成する回復波形の電圧を印加する。これにより、駆動ICのコストを抑えつつ、経時における変位特性の低下を抑えて安定した吐出性能を確保するものである。   In (Aspect A), the drive IC outputs a voltage of either positive or negative polarity, and applies a pulse-shaped voltage to one electrode and a DC voltage to the other electrode. Using this drive IC, a voltage of a recovery waveform that forms an electric field reverse to the drive electric field is applied between the drive waveform and the drive waveform. As a result, while suppressing the cost of the drive IC, a decrease in displacement characteristics over time is suppressed, and stable discharge performance is ensured.

液滴吐出時は、上記第1電界と上記第2電界を形成する駆動波形の電圧を圧電素子に印加して圧電素子を駆動することで、加圧液室内に液滴を吐出させるための圧力変動を発生させる。回復波形として、一方の電極に、上記第3電界を形成する電圧部分と、他方の電極に印加する直流電圧と共に、鉛欠陥のトラップを生じさせる電界とは逆向きの回復用電界を生じさせる所定時間継続の電圧部分とを有するパルス形状の電圧を印加する。トラップを生じさせる電界とは逆向きの回復用電界が形成された所定時間では、圧電体薄膜の電極界面に偏在する鉛欠陥のトラップを解消する効果が得られる。   At the time of droplet discharge, a voltage for driving the piezoelectric element is driven by applying a voltage of a drive waveform that forms the first electric field and the second electric field to the piezoelectric element, and a pressure for discharging the liquid droplet into the pressurized liquid chamber Generate fluctuations. As a recovery waveform, a voltage portion for forming the third electric field and a DC voltage applied to the other electrode are generated in one of the electrodes to generate a recovery electric field reverse to the electric field causing the lead defect trap. Applying a pulse-shaped voltage having a time-continuous voltage portion. In the predetermined time in which the recovery electric field reverse to the electric field causing the trap is formed, the effect of eliminating the lead defect localized in the electrode interface of the piezoelectric thin film is obtained.

しかしながら、上記第3電界を形成する電圧部分と、上記回復用電界を形成する電圧部分を有する波形の電圧を圧電素子に印加すると、駆動波形と駆動波形との間で不要な液滴を吐出させてしまう虞がある。これは、回復用電界を生じさせる電圧の継続時間が、メニスカス共振周期の整数倍または1周以下の時間の場合である。この場合、回復波形により発生した圧電素子の変位がメニスカス共振を励起して、加圧液室内に液滴を吐出させるための圧力変動を生じさせてしまうためである。駆動波形と駆動波形との間で不要な液滴吐出させないためには、回復用電界を生じさせる電圧の継続時間を、メニスカス共振周期よりも長く、且つ、メニスカス周期の整数倍の以外の時間とする。これにより、上記第3電界と上記回復用電界を形成する波形の電圧を駆動波形と駆動波形との間で、加圧液室内に液滴を吐出するような圧力発生が起こらない状態とすることができる。   However, when a voltage having a waveform having a voltage portion forming the third electric field and a voltage portion forming the recovery electric field is applied to the piezoelectric element, unnecessary droplets are ejected between the drive waveform and the drive waveform. There is a risk of This is the case where the duration of the voltage for generating the recovery electric field is a time equal to or less than an integral multiple of one cycle of the meniscus resonance cycle. In this case, displacement of the piezoelectric element generated by the recovery waveform excites meniscus resonance to cause pressure fluctuation for discharging a droplet into the pressurized liquid chamber. In order to prevent unnecessary droplet discharge between the drive waveform and the drive waveform, the duration of the voltage for generating the recovery electric field is longer than the meniscus resonance cycle and a time other than an integral multiple of the meniscus cycle. Do. By this, the voltage of the waveform that forms the third electric field and the recovery electric field is set in a state where there is no pressure generation that discharges a droplet into the pressurized liquid chamber between the drive waveform and the drive waveform. Can.

本発明の駆動方法では、駆動ICは正負何れか一方の極性の電圧を出力するものである。この駆動ICを用いて、一方の電極に印加するパルス形状の電圧の値とその継続時間を上述のように調整することだけで、液滴を吐出させずに回復用電界を形成することができる。このため、駆動ICのコストアップが、回復用電界を形成するために正負両極性のパルス形状の電圧を出力するような構成の駆動ICや、スイッチを用いて駆動波形の極性を反転する構成の駆動ICに較べて大幅に抑えられる。これにより、低コストで、薄膜ピエゾアクチュエータの経時における変位特性の低下を抑えて安定した吐出性能を確保できる。   In the driving method of the present invention, the driving IC outputs a voltage of either positive or negative polarity. By adjusting the value of the pulse-shaped voltage applied to one of the electrodes and the duration thereof as described above using this drive IC, it is possible to form a recovery electric field without discharging droplets. . Therefore, the cost increase of the drive IC is such that the drive IC is configured to output a pulse-shaped voltage of positive and negative polarity to form a recovery electric field, or the polarity of the drive waveform is inverted using a switch. It can be greatly reduced compared to drive ICs. As a result, it is possible to suppress the decrease in displacement characteristics of the thin film piezoelectric actuator over time and to ensure stable discharge performance at low cost.

(態様B)
(態様A)において、回復用電界は上記圧電素子の抗電界未満である。これによれば、圧電体薄膜の分極状態は長期駆動を実施しても反転を繰り返すことはない。このため、圧電素子にかかる負担が小さく、安定した変位を得ることができるとともに、抗電界での分極反転に伴う電流増大といった問題も回避することができる。
(Aspect B)
In (Aspect A), the recovery electric field is less than the coercive electric field of the piezoelectric element. According to this, the polarization state of the piezoelectric thin film does not repeat inversion even if long-term driving is performed. Therefore, the load applied to the piezoelectric element is small, and a stable displacement can be obtained, and the problem such as an increase in current accompanying polarization inversion in the coercive electric field can be avoided.

(態様C)
(態様A)または(態様B)において、上記一対の電極のうち下部電極151等の基板側の電極に直流電圧を印加し、上部電極153など反対側の電極に上記パルス電圧を印加する。これによれば、駆動電界を繰り返し形成したことにより基板側の電極との界面に発生した圧電体薄膜中の鉛欠陥のトラップを解消して、経時における変位特性の低下を抑制することができる。
(Aspect C)
In (Aspect A) or (Aspect B), a DC voltage is applied to the electrode on the substrate side such as the lower electrode 151 among the pair of electrodes, and the pulse voltage is applied to the other electrode such as the upper electrode 153. According to this, by repeatedly forming the driving electric field, it is possible to eliminate the trap of the lead defect in the piezoelectric thin film generated at the interface with the electrode on the substrate side, and to suppress the deterioration of the displacement characteristic over time.

(態様D)
(態様A)、(態様B)または(態様C)の何れかにおいて、駆動波形と次の駆動波形との間で、他方の電極に印加されるパルス波形の電圧の立上り時間Tf、及び、立下り時間Trがメニスカス共振周期よりも長い。メニスカス固有周期よりも短い時間の圧力変動(立上り時間Tf、立下り時間Tr)も、この振動の励起に寄与してしまい、圧力増幅を発生させてしまう。立上り時間Tf、立下り時間Trがメニスカス固有周期よりも短い時間であると、圧力増幅が発生せずに、駆動波形と駆動波形との間で液滴を吐出するような圧力発生が起こらない状態とすることができる。
(Aspect D)
In any of (Aspect A), (Aspect B) or (Aspect C), the rise time Tf of the voltage of the pulse waveform applied to the other electrode between the drive waveform and the next drive waveform, and The down time Tr is longer than the meniscus resonance period. Pressure fluctuations (rise time Tf, fall time Tr) in a time shorter than the meniscus inherent period also contribute to the excitation of this vibration, and pressure amplification occurs. If the rise time Tf and the fall time Tr are shorter than the meniscus intrinsic period, pressure amplification does not occur, and pressure generation does not occur such as discharging a droplet between the drive waveform and the drive waveform. It can be done.

(態様E)
(態様A)、(態様B)、(態様C)または(態様D)の何れかにおいて、回復波形における回復用電界を生じさせるための電圧を印加するパルス波形の電圧のパルス時間幅Pwはaメニスカス共振周期の半整数倍の時間である。これによれば、圧力増幅が発生せずに、駆動波形と駆動波形との間で液滴を吐出するような圧力発生が起こらない状態とすることができる。
(Aspect E)
In any of (Aspect A), (Aspect B), (Aspect C) or (Aspect D), the pulse time width Pw of the voltage of the pulse waveform for applying the voltage for generating the recovery electric field in the recovery waveform is a The time is a half integral multiple of the meniscus resonance period. According to this, it is possible to prevent pressure generation from occurring such as discharging a droplet between the drive waveform and the drive waveform without generating pressure amplification.

(態様F)
(態様A)、(態様B)、(態様C)、(態様D)または(態様E)の何れかにおいて、駆動波形と次の駆動波形との間で、上記他方の電極に印加されるパルス電圧の最大値Vが、駆動波形として上記他方の電極に印加されるパルス電圧の最大値V1以上である。これによれば、駆動波形以上の電圧幅で圧電体を動かすことで、駆動波形で用いる電圧内での圧電体の変形の仕方を安定化させることができる。
(Aspect F)
In any of (Aspect A), (Aspect B), (Aspect C), (Aspect D) or (Aspect E), a pulse applied to the other electrode between the drive waveform and the next drive waveform the maximum value V 3 of the voltage is the maximum value V1 or more pulse voltage applied to the other electrode as a drive waveform. According to this, by moving the piezoelectric body with a voltage width equal to or greater than the drive waveform, it is possible to stabilize the deformation of the piezoelectric body in the voltage used for the drive waveform.

(態様G)
ノズル20に連通する加圧液室を形成する液室基板4上に、振動板55と、一般式Pb(Ti,Zr,M)Oで表されるペロブスカイト型結晶構造をもつ圧電体薄膜152を一対の電極で挟んだ圧電素子とを積層形成した液滴吐出ヘッドにおいて、(態様A)乃至(態様F)の何れかの液滴吐出ヘッドの駆動方法により液滴吐出ヘッドを駆動する駆動ICを備える。これによれば、上記実施形態について説明したように、低コストで、薄膜ピエゾアクチュエータの経時における変位特性の低下を抑えて安定した吐出性能を確保できる。
(Aspect G)
A piezoelectric substrate having a diaphragm 55 and a perovskite crystal structure represented by the general formula Pb (Ti x , Zr y , M z ) O 3 on a liquid chamber substrate 4 forming a pressurized liquid chamber communicating with the nozzle 20 In the droplet discharge head in which the piezoelectric thin film 152 is sandwiched between the pair of electrodes and the piezoelectric element is stacked, the droplet discharge head is driven by the method for driving the droplet discharge head according to any one of (Aspect A) to (Aspect F) Drive IC. According to this, as described in the above-described embodiment, it is possible to suppress the decrease in the displacement characteristic of the thin film piezoelectric actuator with time and to ensure stable discharge performance at low cost.

(態様H)
媒体を搬送しながら、液滴吐出手段により吐出した液滴を媒体に付着させて画像形成を行う画像形成装置において、液滴吐出手段として(態様G)の液滴体吐出ヘッドを採用する。これによれば、低コストで、高品位な画像が得られる画像形成装置を提供できる。
(Aspect H)
In an image forming apparatus that forms an image by causing droplets discharged by droplet discharge means to adhere to the medium while transporting the medium, the droplet body discharge head of (Mode G) is adopted as the droplet discharge means. According to this, it is possible to provide an image forming apparatus capable of obtaining a high quality image at low cost.

1 アクチュエータ基板
2 ノズル板
4 液室基板
14 加圧液室
18 共通液室
20 ノズル
51 液滴吐出ヘッド
55 振動板
56 圧電素子
151 下部電極(基板側の電極)
152 圧電体薄膜
153 上部電極(表面側の電極)
154 配線部材
154a 下配線部材
154b 上配線部材
157 下部電極パッド部
158 上部電極パッド部
100 プリンタ
200 薄膜ピエゾアクチュエータ
1 actuator substrate 2 nozzle plate 4 liquid chamber substrate 14 pressurized liquid chamber 18 common liquid chamber 20 nozzle 51 droplet discharge head 55 diaphragm 56 piezoelectric element 151 lower electrode (electrode on substrate side)
152 Piezoelectric thin film 153 Upper electrode (electrode on front side)
154 Wiring member 154a Lower wiring member 154b Upper wiring member 157 Lower electrode pad portion 158 Upper electrode pad portion 100 Printer 200 Thin film piezo actuator

特開2009−071113号公報JP, 2009-071113, A 特許4594069号公報Patent No. 4594069 WO2006/137528号公報WO 2006/137528 特許3797161号公報Patent 3797161 gazette

Claims (9)

圧電体を第1の電極と第2の電極とで挟み、ノズルに連通する液室に圧力を付与するように構成された圧電素子を備えた液体吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記第1の電極にパルス状の吐出波形電圧とパルス状の非吐出波形電圧とを印加し、
前記第2の電極に直流電圧を印加し、
前記吐出波形電圧は、前記直流電圧より高い第1の電圧と、前記直流電圧より低く、第1の時間継続する第2の電圧とを含み、
前記非吐出波形電圧は、前記直流電圧より高い第3の電圧と、前記直流電圧より低い第4の電圧とを含み、
前記非吐出波形電圧は、前記第3の電圧から前記第4の電圧へと移行し、前記第4の電圧を第2の時間継続した後に、前記第4の電圧から前記第3の電圧へと移行し、
前記第2の時間は、前記第1の時間よりも長く、
前記第3の電圧から前記第4の電圧へと移行する時間及び前記第4の電圧から前記第3の電圧へと移行する時間の少なくとも一方の時間は、前記ノズルにおけるメニスカス共振周期よりも長く、
前記吐出波形電圧の印加の直前及び直後の少なくとも一方において、前記非吐出波形電圧を印加することを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法。
A driving method of a liquid discharge head comprising a piezoelectric element configured to sandwich a piezoelectric body between a first electrode and a second electrode and apply pressure to a liquid chamber communicating with a nozzle,
Applying a pulsed discharge waveform voltage and a pulsed non-discharge waveform voltage to the first electrode;
Applying a DC voltage to the second electrode;
The ejection waveform voltage includes a first voltage higher than the DC voltage, and a second voltage lower than the DC voltage and continuing for a first time.
The non-ejection waveform voltage includes a third voltage higher than the DC voltage and a fourth voltage lower than the DC voltage.
The non-ejection waveform voltage shifts from the third voltage to the fourth voltage and continues from the fourth voltage for a second time, and then from the fourth voltage to the third voltage. Migrate
The second time is longer than the first time,
Said third voltage and the third voltage at least one of time of time to shift to from the time and the fourth voltage transitions to the fourth voltage from, rather long than meniscus resonance period in the nozzle ,
A method of driving a liquid discharge head , comprising applying the non-discharge waveform voltage at least one of immediately before and after application of the discharge waveform voltage .
請求項1に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法において、
前記第4の電圧を印加することで生じる電界は、前記圧電素子の抗電界を超えないことを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法。
In the method of driving a liquid discharge head according to claim 1,
A method of driving a liquid discharge head, wherein an electric field generated by applying the fourth voltage does not exceed a coercive electric field of the piezoelectric element.
請求項1または2に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法において、
前記第2の時間は、メニスカスの反共振周期であることを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法。
In the method of driving a liquid discharge head according to claim 1 or 2,
A method of driving a liquid discharge head, wherein the second time is an anti-resonance period of a meniscus.
請求項1、2または3に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法において、
前記第3の電圧は、前記第1の電圧以上であることを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法。
In the method of driving a liquid discharge head according to claim 1, 2 or 3.
A method of driving a liquid discharge head, wherein the third voltage is equal to or higher than the first voltage.
圧電体を第1の電極と第2の電極とで挟み、ノズルに連通する液室に圧力を付与するように構成された圧電素子と、
前記第1の電極にパルス状の吐出波形電圧とパルス状の非吐出波形電圧とを印加し、前記第2の電極に直流電圧を印加する駆動回路を備え、
前記駆動回路は、前記直流電圧より高い第1の電圧と、前記直流電圧より低く、第1の時間継続する第2の電圧とを含む前記吐出波形電圧を前記第1の電極に印加し、
前記駆動回路は、前記直流電圧より高い第3の電圧と、前記直流電圧より低い第4の電圧とを含む前記非吐出波形電圧を前記第1の電極に印加し、
前記駆動回路により出力される前記非吐出波形電圧は、前記第3の電圧から前記第4の電圧へと移行し、前記第4の電圧を第2の時間継続した後に、前記第4の電圧から前記第3の電圧へと移行し、
前記第2の時間は、前記第1の時間よりも長く、
前記第3の電圧から前記第4の電圧へと移行する時間及び前記第4の電圧から前記第3の電圧へと移行する時間の少なくとも一方の時間は、前記ノズルにおけるメニスカス共振周期よりも長く、
前記吐出波形電圧の印加の直前及び直後の少なくとも一方において、前記非吐出波形電圧を印加することを特徴とする液体吐出ヘッド。
A piezoelectric element configured to sandwich a piezoelectric body between a first electrode and a second electrode and apply pressure to a liquid chamber communicating with a nozzle;
A driving circuit for applying a pulse-like ejection waveform voltage and a pulse-like non-ejection waveform voltage to the first electrode and applying a DC voltage to the second electrode;
The drive circuit applies the discharge waveform voltage including the first voltage higher than the DC voltage and the second voltage lower than the DC voltage and continuing for a first time to the first electrode.
The drive circuit applies the non-ejection waveform voltage including a third voltage higher than the DC voltage and a fourth voltage lower than the DC voltage to the first electrode.
The non-ejection waveform voltage output by the drive circuit is shifted from the third voltage to the fourth voltage, and after the fourth voltage is continued for a second time, the fourth voltage is output from the fourth voltage. Transition to the third voltage,
The second time is longer than the first time,
Said third voltage and the third voltage at least one of time of time to shift to from the time and the fourth voltage transitions to the fourth voltage from, rather long than meniscus resonance period in the nozzle ,
A liquid discharge head characterized in that the non-discharge waveform voltage is applied at least one immediately before and / or immediately after the application of the discharge waveform voltage .
請求項5に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記第4の電圧を印加することで生じる電界は、前記圧電素子の抗電界を超えないことを特徴とする液体吐出ヘッド。
In the liquid discharge head according to claim 5,
A liquid discharge head, wherein an electric field generated by applying the fourth voltage does not exceed a coercive electric field of the piezoelectric element.
請求項5または6に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記第2の時間は、メニスカスの反共振周期であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
In the liquid discharge head according to claim 5 or 6,
A liquid discharge head characterized in that the second time is an anti-resonance period of a meniscus.
請求項5、6または7に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記第3の電圧は、前記第1の電圧以上であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
The liquid discharge head according to claim 5, 6 or 7.
The liquid discharge head, wherein the third voltage is equal to or higher than the first voltage.
請求項5、6、7又は8に記載の液体吐出ヘッドを有し、  A liquid discharge head according to claim 5, 6, 7, or 8.
媒体を停止し、前記液体吐出ヘッドを移動しながら、前記液体吐出ヘッドから液体を吐出する画像形成装置。  An image forming apparatus which discharges a liquid from the liquid discharge head while stopping a medium and moving the liquid discharge head.
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