JP6935735B2 - Liquid discharge device - Google Patents

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本発明は、ノズルから液体を吐出する液体吐出装置に関する。 The present invention relates to a liquid discharge device that discharges a liquid from a nozzle.

特許文献1に記載の記録ヘッドでは、圧電素子を駆動させると、圧力発生室のインクはノズルから吐出されるのと同時に、その一部が循環用通路を介してリザーバーに戻る。すなわち、リザーバーと圧力発生室との間で、インクは循環できる。 In the recording head described in Patent Document 1, when the piezoelectric element is driven, the ink in the pressure generating chamber is ejected from the nozzle, and at the same time, a part of the ink is returned to the reservoir through the circulation passage. That is, the ink can circulate between the reservoir and the pressure generating chamber.

特開2012-71485号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-71485

そのため、例えば、インクに沈降が生じている場合には、インクの循環により、沈降を解消させることができる。また、インクが吐出されない程度に圧電素子を駆動させると、ノズルにおいて、インクのメニスカスが振動する。そのため、インクの増粘が生じている場合には、この振動によって、増粘の解消もできる。 Therefore, for example, when the ink is settled, the settling can be eliminated by circulating the ink. Further, when the piezoelectric element is driven to such an extent that the ink is not ejected, the meniscus of the ink vibrates at the nozzle. Therefore, when the thickening of the ink occurs, the thickening can be eliminated by this vibration.

しかしながら、特許文献1の記録ヘッドでは、圧電素子を駆動すると、インクの循環と、メニスカスの振動とが同時に生じる。そのため、例えば、インクの沈降を解消するためにインクを循環させると、ノズルに形成されたインクのメニスカスは振動され続ける。このとき、沈降の解消は、増粘の解消以上の時間を要することが多い。メニスカスを挟んで、インク側では増粘したインクが新鮮なインクで希釈される傍ら、大気側ではメニスカスからインクの揮発成分が放出されていく。その結果、記録ヘッド内全体では、インクの増粘が進み、吐出特性が変化する虞がある。 However, in the recording head of Patent Document 1, when the piezoelectric element is driven, ink circulation and meniscus vibration occur at the same time. Therefore, for example, when the ink is circulated to eliminate the sedimentation of the ink, the meniscus of the ink formed in the nozzle continues to vibrate. At this time, the elimination of sedimentation often takes more time than the elimination of thickening. With the meniscus in between, the thickened ink is diluted with fresh ink on the ink side, while the volatile components of the ink are released from the meniscus on the atmospheric side. As a result, the thickening of the ink progresses in the entire recording head, and the ejection characteristics may change.

本発明の目的は、液体の循環と、ノズルに形成されたメニスカスの振動とを独立して行うことが可能な液体吐出装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a liquid discharge device capable of independently circulating a liquid and vibrating a meniscus formed in a nozzle.

第1の発明に係る液体吐出装置は、複数の個別流路と、前記複数の個別流路が接続される共通流路と、を備え、各個別流路は、ノズルと、圧力室と、前記ノズルと前記圧力室とを接続するディセンダ流路と、前記圧力室と前記共通流路とを接続する絞り流路と、前記ディセンダ流路と前記共通流路とを接続する循環用流路と、を有し、前記圧力室内の液体に圧力を付与するアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動する駆動装置と、前記駆動装置を制御する制御装置と、をさらに備え、前記制御装置は、前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときには、前記駆動装置に、記個別流路のうち前記アクチュエータを加えた前記圧力室が共振する第1共振周波数で前記アクチュエータを駆動させ、前記圧力室及び前記循環用流路を通して液体を循環させるときには、前記駆動装置に、記個別流路のうち前記ディセンダ流路が共振する第2共振周波数で前記アクチュエータを駆動させる。 The liquid discharge device according to the first invention includes a plurality of individual flow paths and a common flow path to which the plurality of individual flow paths are connected, and each individual flow path includes a nozzle, a pressure chamber, and the above. A descender flow path connecting the nozzle and the pressure chamber, a throttle flow path connecting the pressure chamber and the common flow path, and a circulation flow path connecting the descender flow path and the common flow path. The control device is formed on the nozzle, further comprising an actuator for applying pressure to the liquid in the pressure chamber, a drive device for driving the actuator, and a control device for controlling the drive device. When vibrating the liquid meniscus, the drive device is driven by the first resonance frequency at which the pressure chamber to which the actuator is added in the individual flow path resonates, and the pressure chamber and the circulation flow are driven. When the liquid is circulated through the path, the drive device drives the actuator at a second resonance frequency at which the descender flow path resonates among the individual flow paths.

本発明では、アクチュエータを第1共振周波数及び第2共振周波数のいずれかで選択的に駆動することにより、ノズル内に形成された液体のメニスカスの振動と、液体の循環とを独立に行わせることができる。共振周波数を使い分けることで、ノズル近傍の増粘解消と、流路内の沈降解消の2つの効果が効果的な状態で得られる。 In the present invention, by selectively driving the actuator at either the first resonance frequency or the second resonance frequency, the vibration of the meniscus of the liquid formed in the nozzle and the circulation of the liquid are independently performed. Can be done. By properly using the resonance frequency, two effects of eliminating thickening in the vicinity of the nozzle and eliminating sedimentation in the flow path can be obtained in an effective state.

第2の発明に係る液体吐出装置は、第1の発明に係る液体吐出装置において、前記圧力室のコンプライアンスと、前記アクチュエータのコンプライアンスとの合計は、前記絞り流路のコンプライアンス、及び、前記ディセンダ流路のコンプライアンスよりも大きく、前記ノズル内の液体のメニスカスのコンプライアンスよりも小さく、前記第1共振周波数は、前記圧力室のコンプライアンスと、前記アクチュエータのコンプライアンスとの合計に応じた共振周波数である。 The liquid discharge device according to the second invention is the liquid discharge device according to the first invention, and the total of the compliance of the pressure chamber and the compliance of the actuator is the compliance of the throttle flow path and the descender flow. It is larger than the compliance of the road and smaller than the compliance of the liquid meniscus in the nozzle, and the first resonance frequency is a resonance frequency corresponding to the sum of the compliance of the pressure chamber and the compliance of the actuator.

圧力室のコンプライアンスと圧電アクチュエータのコンプライアンスとの合計が、絞り流路のコンプライアンス、ディセンダ流路のコンプライアンスよりも大きく、ノズル内の液体のメニスカスのコンプライアンスよりも小さい場合には、第1共振周波数を、圧力室のコンプライアンスと圧電アクチュエータのコンプライアンスとの合計に応じた共振周波数とすることができる。 If the sum of the compliance of the pressure chamber and the compliance of the piezoelectric actuator is larger than the compliance of the throttle flow path and the compliance of the descender flow path and smaller than the compliance of the liquid meniscus in the nozzle, the first resonance frequency is set. The resonance frequency can be set according to the sum of the compliance of the pressure chamber and the compliance of the piezoelectric actuator.

第3の発明に係る液体吐出装置は、第1又は第2の発明に係る液体吐出装置において、前記ディセンダ流路のコンプライアンスは、前記循環用流路のコンプライアンスよりも大きく、前記第2共振周波数が、前記ディセンダ流路のコンプライアンスに応じた周波数である。 In the liquid discharge device according to the third invention, in the liquid discharge device according to the first or second invention, the compliance of the descender flow path is larger than the compliance of the circulation flow path, and the second resonance frequency is high. , The frequency corresponds to the compliance of the descender flow path.

ディセンダ流路のコンプライアンスが循環用流路のコンプライアンスよりも大きい場合には、第2共振周波数を、ディセンダ流路のコンプライアンスに応じた共振周波数とすることができる。 When the compliance of the descender flow path is larger than the compliance of the circulation flow path, the second resonance frequency can be set to the resonance frequency corresponding to the compliance of the descender flow path.

第4の発明に係る液体吐出装置は、第1〜第3のいずれかの発明に係る液体吐出装置において、前記ディセンダ流路のコンプライアンスが、前記圧力室のコンプライアンスと前記アクチュエータのコンプライアンスとの合計よりも小さく、前記第2共振周波数が、前記第1共振周波数よりも高い。 In the liquid discharge device according to the fourth invention, in the liquid discharge device according to any one of the first to third inventions, the compliance of the descender flow path is based on the sum of the compliance of the pressure chamber and the compliance of the actuator. The second resonance frequency is higher than the first resonance frequency.

一般に、コンプライアンスが小さいほど、共振周波数が高い。本発明では、ディセンダ流路のコンプライアンスが、圧力室のコンプライアンスとアクチュエータのコンプライアンスとの合計よりも小さいため、第2共振周波数を第1共振周波数よりも高い周波数とすることができる。また、周波数が高い第2共振周波数での駆動は、液体を循環させるときの液体の流れを速くでき、液体の沈降の解消を効率よく行うことができる(第2共振周波数が低いと、液体を循環させるときの液体の流れが遅くなり、液体の沈降が解消されない虞がある)。 In general, the lower the compliance, the higher the resonance frequency. In the present invention, since the compliance of the descender flow path is smaller than the sum of the compliance of the pressure chamber and the compliance of the actuator, the second resonance frequency can be set to be higher than the first resonance frequency. Further, driving at the second resonance frequency, which has a high frequency, can speed up the flow of the liquid when circulating the liquid, and can efficiently eliminate the sedimentation of the liquid (when the second resonance frequency is low, the liquid can be driven. The flow of the liquid during circulation is slowed down, and the liquid settling may not be eliminated).

第5の発明に係る液体吐出装置は、第1〜第4のいずれかの発明に係る液体吐出装置において、前記制御装置は、前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときに、前記駆動装置に、前記アクチュエータを、前記第2共振周波数で駆動させた後に第1共振周波数で駆動させる。 The liquid discharge device according to the fifth invention is the liquid discharge device according to any one of the first to fourth inventions, wherein the control device drives the liquid meniscus formed in the nozzle when it vibrates. The device drives the actuator at the second resonance frequency and then at the first resonance frequency.

アクチュエータを第2共振周波数で駆動させると、液体が循環するが、この駆動をやめても循環は暫く持続する。そこで、本発明では、アクチュエータを第2共振周波数で駆動させた後に、第1共振周波数で駆動させる。ノズル内では、メニスカスの振動により、増粘した液体が撹拌される。駆動停止後も循環は持続しているので、撹拌された液体は、循環による液体の流れに乗って拡散される。これにより、ノズル内の液体は、増粘を素早く解消することができる。 When the actuator is driven at the second resonance frequency, the liquid circulates, but even if this drive is stopped, the circulation continues for a while. Therefore, in the present invention, the actuator is driven at the second resonance frequency and then at the first resonance frequency. In the nozzle, the thickened liquid is agitated by the vibration of the meniscus. Since the circulation continues even after the drive is stopped, the agitated liquid is diffused by the flow of the liquid due to the circulation. As a result, the liquid in the nozzle can quickly eliminate the thickening.

第6の発明に係る液体吐出装置は、第5の発明に係る液体吐出装置において、前記制御装置は、前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときに、前記駆動装置に、前記第2共振周波数で駆動させた後の循環が持続している間、前記アクチュエータを第1共振周波数で駆動させる。 The liquid discharge device according to the sixth invention is the liquid discharge device according to the fifth invention. The actuator is driven at the first resonance frequency while the circulation continues after being driven at the resonance frequency.

本発明では、アクチュエータを第2共振周波数で駆動させた後の循環が持続している間、アクチュエータを第1共振周波数で駆動させてメニスカスを振動させることにより、メニスカスの振動によって攪拌された液体を、循環による液体の流れに乗せて拡散させることができる。 In the present invention, the liquid agitated by the vibration of the meniscus is generated by driving the actuator at the first resonance frequency and vibrating the meniscus while the circulation after driving the actuator at the second resonance frequency continues. , Can be diffused on the flow of liquid by circulation.

第7の発明に係る液体吐出装置は、第5又は第6の発明に係る液体吐出装置において、前記制御装置は、前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときに、前記駆動装置に、前記第2共振周波数での前記アクチュエータの駆動と、第1共振周波数での前記アクチュエータの駆動とを交互に繰り返し行わせる。 The liquid discharge device according to the seventh invention is the liquid discharge device according to the fifth or sixth invention. The driving of the actuator at the second resonance frequency and the driving of the actuator at the first resonance frequency are alternately and repeatedly performed.

本発明では、ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときに、第2共振周波数でのアクチュエータの駆動に続く第1共振周波数での駆動を繰り返すことにより、ノズル内の液体は、増粘を素早く解消させることができる。 In the present invention, when the meniscus of the liquid formed in the nozzle is vibrated, the liquid in the nozzle thickens by repeating the driving at the first resonance frequency following the driving of the actuator at the second resonance frequency. It can be resolved quickly.

第8の発明に係る液体吐出装置は、第1〜第7のいずれかの発明に係る液体吐出装置において、前記制御装置は、前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときには、前記駆動装置に、矩形波を用いて前記第1共振周波数で前記アクチュエータを駆動させ、前記循環用流路を通して前記圧力室内の液体を循環させるときには、前記駆動装置に、台形波を用いて前記第2共振周波数で前記アクチュエータを駆動させる。 The liquid discharge device according to the eighth invention is the liquid discharge device according to any one of the first to seventh inventions. When the control device vibrates the liquid meniscus formed in the nozzle, the drive device is described. When the actuator is driven at the first resonance frequency using a rectangular wave and the liquid in the pressure chamber is circulated through the circulation flow path, the driving device uses a trapezoidal wave to drive the second resonance frequency. Drives the actuator.

ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときは、矩形波を用いて第1共振周波数でアクチュエータを駆動させる。液体を循環させるときには、台形波を用いて第2共振周波数でアクチュエータを駆動する。第2共振周波数の台形波は、第2共振周波数の矩形波と比較して、第2共振周波数以外の正弦波の周波数成分が小さいため、液体の循環時に、ノズルに形成された液体のメニスカスを不必要に振動させてしまうのを防止することができる。 When vibrating the liquid meniscus formed in the nozzle, the actuator is driven at the first resonance frequency using a square wave. When the liquid is circulated, the trapezoidal wave is used to drive the actuator at the second resonance frequency. Since the trapezoidal wave of the second resonance frequency has a smaller frequency component of the sine wave other than the second resonance frequency as compared with the square wave of the second resonance frequency, the meniscus of the liquid formed in the nozzle during the circulation of the liquid is removed. It is possible to prevent unnecessary vibration.

第9の発明に係る液体吐出装置は、第1〜第8のいずれかの発明に係る液体吐出装置において、前記循環用流路は、前記ノズルよりも、イナータンスが大きい。 The liquid discharge device according to the ninth invention is the liquid discharge device according to any one of the first to eighth inventions, and the circulation flow path has a larger inertia than the nozzle.

本発明では、循環用流路のイナータンスが、ノズルのイナータンスよりも大きいため、アクチュエータを駆動させてノズルから液体を吐出させるときに、圧力室内で発生した圧力を効率よくノズルに伝達することができる。 In the present invention, since the inertia of the circulation flow path is larger than the inertia of the nozzle, the pressure generated in the pressure chamber can be efficiently transmitted to the nozzle when the actuator is driven to discharge the liquid from the nozzle. ..

第10の発明に係る液体吐出装置は、第1〜第9のいずれかの発明に係る液体吐出装置において、前記循環用流路は、前記ノズルよりも、流路抵抗をイナータンスで除した値である減衰係数が小さい。 The liquid discharge device according to the tenth invention is the liquid discharge device according to any one of the first to ninth inventions. A damping coefficient is small.

ノズルから続けて液体を吐出するときには、吐出特性を安定させるために、液体の吐出の後、ノズルに形成された液体のメニスカスの振動が十分に減衰してから、次の液体の吐出を行うことが好ましい。本発明では、ノズルの減衰係数が大きいため、ノズルからの液体の吐出時に、メニスカスの振動が速やかに減衰する。これにより、ノズルから液体を吐出させる時間間隔を短くすることができる。また、循環用流路の減衰係数が小さいため、液体を循環させるときに、循環用流路内においての液体の圧力が減衰しにくく、液体の循環を効率よく持続させることができる。 When continuously discharging the liquid from the nozzle, in order to stabilize the discharge characteristics, after discharging the liquid, the vibration of the meniscus of the liquid formed in the nozzle should be sufficiently attenuated before the next liquid is discharged. Is preferable. In the present invention, since the damping coefficient of the nozzle is large, the vibration of the meniscus is rapidly damped when the liquid is discharged from the nozzle. As a result, the time interval for discharging the liquid from the nozzle can be shortened. Further, since the attenuation coefficient of the circulation flow path is small, the pressure of the liquid in the circulation flow path is not easily attenuated when the liquid is circulated, and the circulation of the liquid can be efficiently maintained.

本発明では、ノズル内に形成された液体のメニスカスの振動と、液体の循環とを独立に行わせることができる。 In the present invention, the vibration of the liquid meniscus formed in the nozzle and the circulation of the liquid can be performed independently.

本発明の実施形態に係るプリンタの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the printer which concerns on embodiment of this invention. 図1のインクジェットヘッドの平面図である。It is a top view of the inkjet head of FIG. (a)は図2に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図であり、(b)は(a)のB−B線断面図であり、(c)は(b)のノズル部分の拡大図である。(A) is an enlarged view of the area surrounded by the alternate long and short dash line shown in FIG. 2, (b) is a sectional view taken along line BB of (a), and (c) is an enlarged view of the nozzle portion of (b). It is a figure. は第1実施形態のプリンタの電気的構成を示すブロック図である。Is a block diagram showing an electrical configuration of the printer of the first embodiment. 個別流路及び圧電アクチュエータの等価回路である。It is an equivalent circuit of an individual flow path and a piezoelectric actuator. 等価回路を用いて算出した、圧電アクチュエータの駆動周波数と、ノズルのメニスカス及び循環用流路におけるゲインとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the drive frequency of a piezoelectric actuator, the meniscus of a nozzle, and the gain in a circulation flow path calculated by using an equivalent circuit. (a)はノズルからインクを吐出させるときに個別電極に付与する駆動信号を示す図であり、(b)はメニスカスを振動させるときに個別電極に付与する駆動信号を示す信号であり、(c)はインクを循環させるときに個別電極に付与する駆動信号を示す図である。(A) is a diagram showing a drive signal applied to individual electrodes when ink is ejected from a nozzle, and (b) is a signal indicating a drive signal applied to individual electrodes when the meniscus is vibrated, and (c). ) Is a diagram showing a drive signal applied to individual electrodes when the ink is circulated. 変形例1において、ノズル内のインクの増粘を解消させるための処理の流れを示すフローチャートである。In the first modification, it is a flowchart which shows the flow of the process for eliminating the thickening of the ink in a nozzle. 変形例2において、ノズル内のインクの増粘を解消させるための処理の流れを示すフローチャートである。In the second modification, it is a flowchart which shows the flow of the process for eliminating the thickening of the ink in a nozzle.

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.

図1に示すように、本実施形態に係るプリンタ1(本発明の「液体吐出装置」)は、キャリッジ2と、インクジェットヘッド3と、プラテン4と、搬送ローラ5、6と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the printer 1 (“liquid ejection device” of the present invention) according to the present embodiment includes a carriage 2, an inkjet head 3, a platen 4, and transfer rollers 5 and 6. ..

キャリッジ2は、走査方向に延びた2本のガイドレール7、8に支持されている。キャリッジ2は、図示しないギヤ等を介してキャリッジモータ56(図4参照)に接続されている。キャリッジモータ56が駆動されると、キャリッジ2がガイドレール7、8に沿って走査方向に移動する。なお、以下では、図1に示すように、走査方向の右側及び左側を定義して説明を行う。 The carriage 2 is supported by two guide rails 7 and 8 extending in the scanning direction. The carriage 2 is connected to the carriage motor 56 (see FIG. 4) via a gear or the like (not shown). When the carriage motor 56 is driven, the carriage 2 moves in the scanning direction along the guide rails 7 and 8. In the following, as shown in FIG. 1, the right side and the left side in the scanning direction will be defined and described.

インクジェットヘッド3は、キャリッジ2に搭載され、キャリッジ2とともに走査方向に移動する。インクジェットヘッド3は、いわゆるシリアルヘッドである。インクジェットヘッド3は、その下面が吐出面3aであり、複数のノズル15が形成されている。複数のノズル15は、走査方向と直交する搬送方向に並んでノズル列9を構成している。吐出面3aには、4つのノズル列9が、走査方向に沿って並ぶ。各ノズル列9は、走査方向の一番右側から左に、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの顔料インクに対応している。 The inkjet head 3 is mounted on the carriage 2 and moves in the scanning direction together with the carriage 2. The inkjet head 3 is a so-called serial head. The lower surface of the inkjet head 3 is a discharge surface 3a, and a plurality of nozzles 15 are formed. The plurality of nozzles 15 form a nozzle row 9 by arranging them in a transport direction orthogonal to the scanning direction. On the discharge surface 3a, four nozzle rows 9 are arranged along the scanning direction. Each nozzle row 9 corresponds to black, yellow, cyan, and magenta pigment inks from the rightmost to the left in the scanning direction.

プラテン4は、吐出面3aと対向し、走査方向における記録用紙P全体を下方から支持する。搬送ローラ5、6はいずれもローラ対であり、インクジェットヘッド3及びプラテン4を搬送方向に挟んで配置されている。搬送ローラ5、6は、図示しないギヤ等を介して搬送モータ57(図4参照)に接続されている。搬送モータ57が駆動されると、搬送ローラ5、6が回転して、記録用紙Pが搬送方向に搬送される。 The platen 4 faces the ejection surface 3a and supports the entire recording paper P in the scanning direction from below. The transport rollers 5 and 6 are both roller pairs, and the inkjet head 3 and the platen 4 are arranged so as to be sandwiched in the transport direction. The transfer rollers 5 and 6 are connected to the transfer motor 57 (see FIG. 4) via a gear or the like (not shown). When the transfer motor 57 is driven, the transfer rollers 5 and 6 rotate to transfer the recording paper P in the transfer direction.

<インクジェットヘッド>
次に、インクジェットヘッド3について説明する。インクジェットヘッド3は、図3(a)、(b)に示すように、ノズル15、圧力室10等を含むインク流路が形成された流路ユニット21と、圧力室10内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ22とを備えている。なお、図3(a)は、図2に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
<Inkjet head>
Next, the inkjet head 3 will be described. As shown in FIGS. 3A and 3B, the inkjet head 3 applies pressure to the flow path unit 21 in which the ink flow path including the nozzle 15, the pressure chamber 10, and the like is formed, and the ink in the pressure chamber 10. It is provided with a piezoelectric actuator 22 to be applied. Note that FIG. 3A is an enlarged view of the region surrounded by the alternate long and short dash line shown in FIG.

流路ユニット21は、6枚のプレート31〜36の積層体である。内部には、複数の個別流路20と、4つのマニホールド流路11とが形成されている。 The flow path unit 21 is a laminated body of six plates 31 to 36. Inside, a plurality of individual flow paths 20 and four manifold flow paths 11 are formed.

複数の個別流路20は、搬送方向に配列されて、個別流路列19を構成している。ここでは、4つの個別流路列19が、走査方向に沿って並んでいる。各個別流路20は、ノズル15と、圧力室10と、絞り流路12と、ディセンダ流路14に加え、循環用流路16を有する。 The plurality of individual flow paths 20 are arranged in the transport direction to form the individual flow path rows 19. Here, four individual flow path rows 19 are arranged along the scanning direction. Each individual flow path 20 has a nozzle 15, a pressure chamber 10, a throttle flow path 12, a descender flow path 14, and a circulation flow path 16.

ノズル15は、プレート36に、これを貫通して形成されている。そして、プレート36の下面は、全てのノズルが開口し、インクジェットヘッド3の吐出面3aである。圧力室10は、プレート31に、これを貫通して形成されている。圧力室10は、走査方向を長手方向とする略矩形の平面形状を有し、走査方向の右端部においてノズル15と上下方向に重なっている。 The nozzle 15 is formed through the plate 36. The lower surface of the plate 36 is the ejection surface 3a of the inkjet head 3 with all the nozzles open. The pressure chamber 10 is formed through the plate 31. The pressure chamber 10 has a substantially rectangular planar shape with the scanning direction as the longitudinal direction, and overlaps the nozzle 15 in the vertical direction at the right end portion in the scanning direction.

絞り流路12は、2つのプレート32、33に跨がって形成されている。走査方向において、絞り流路12は、プレート33の上面に沿って延び、一端が圧力室10の左端部に繋がる。他端は、マニホールド流路11(後述)に接続する。ディセンダ流路14は、プレート32〜35に、これらを貫通して形成されている。ディセンダ流路14は、圧力室10の走査方向の右端部を、ノズル15と上下に接続する。循環用流路16は、プレート35に形成され、その下面に沿って走査方向に延びる。循環用流路16は、ディセンダ流路14の下端部を、マニホールド流路11(後述)に接続している。 The throttle flow path 12 is formed so as to straddle the two plates 32 and 33. In the scanning direction, the throttle flow path 12 extends along the upper surface of the plate 33 and one end is connected to the left end of the pressure chamber 10. The other end is connected to the manifold flow path 11 (described later). The descender flow path 14 is formed through the plates 32 to 35. The descender flow path 14 connects the right end of the pressure chamber 10 in the scanning direction to the nozzle 15 in the vertical direction. The circulation flow path 16 is formed in the plate 35 and extends in the scanning direction along the lower surface thereof. The circulation flow path 16 connects the lower end of the descender flow path 14 to the manifold flow path 11 (described later).

4つのマニホールド流路11は、2つのプレート34、35を貫通して形成されている。1つのマニホールド流路11が、1つの個別流路列19に対応する。それぞれが、個別流路列19に沿って延び、走査方向に並んでいる。走査方向において、各マニホールド流路11は、対応するノズル15及び循環用流路16の左側に位置し、圧力室10の左半部及び絞り流路12と上下に重なる。このとき、マニホールド流路11は、左端部が対応する絞り流路12の左端と接続され、右端が循環用流路16の左端と接続されている。また、各マニホールド流路11は、搬送方向の上流側端部が、4つのプレート31〜35を貫いて上下に延びている。その上端の開口が、インク供給口11aである。 The four manifold flow paths 11 are formed so as to penetrate the two plates 34 and 35. One manifold flow path 11 corresponds to one individual flow path row 19. Each extends along the individual flow path row 19 and is aligned in the scanning direction. In the scanning direction, each manifold flow path 11 is located on the left side of the corresponding nozzle 15 and circulation flow path 16 and overlaps the left half of the pressure chamber 10 and the throttle flow path 12. At this time, the left end of the manifold flow path 11 is connected to the left end of the corresponding throttle flow path 12, and the right end is connected to the left end of the circulation flow path 16. Further, in each manifold flow path 11, the upstream end portion in the transport direction extends vertically through the four plates 31 to 35. The opening at the upper end is the ink supply port 11a.

インク供給口11aには、外部配管(例えば、チューブ等)を介して、インクカートリッジ(不図示)が接続されている。これにより、インクカートリッジに貯留されたインクが、インク供給口11aからマニホールド流路11に供給される。4つのインク供給口11aは、走査方向に並んで、1つの供給口列を構成している。 An ink cartridge (not shown) is connected to the ink supply port 11a via an external pipe (for example, a tube). As a result, the ink stored in the ink cartridge is supplied to the manifold flow path 11 from the ink supply port 11a. The four ink supply ports 11a are arranged in the scanning direction to form one supply port row.

圧電アクチュエータ22は、図3に示すように、2つの圧電層41、42と、1つの共通電極43と、複数の個別電極44とを有する。圧電層41、42は、チタン酸ジルコン酸鉛が主成分の圧電材料である。圧電層41は、流路ユニット21(プレート31)の上面に固定され、圧力室10の開口を封止する。つまり、圧電層41は、複数の圧力室10の側壁を構成する。 As shown in FIG. 3, the piezoelectric actuator 22 has two piezoelectric layers 41 and 42, one common electrode 43, and a plurality of individual electrodes 44. The piezoelectric layers 41 and 42 are piezoelectric materials whose main component is lead zirconate titanate. The piezoelectric layer 41 is fixed to the upper surface of the flow path unit 21 (plate 31) and seals the opening of the pressure chamber 10. That is, the piezoelectric layer 41 constitutes the side walls of the plurality of pressure chambers 10.

共通電極43は、2つの圧電層41、42に挟まれている。個別電極44は、圧電層42の上面に形成され、圧力室10と1:1の位置関係で配置されている。 The common electrode 43 is sandwiched between two piezoelectric layers 41 and 42. The individual electrodes 44 are formed on the upper surface of the piezoelectric layer 42 and are arranged in a 1: 1 positional relationship with the pressure chamber 10.

制御装置50は、印刷指令に基づいて、ドライバIC58(本発明の「駆動装置」、図4参照)を制御する。印刷開始前の待機状態では、両電極43、44は、グランド電位をとっている。 The control device 50 controls the driver IC 58 (“driving device” of the present invention, see FIG. 4) based on the print command. In the standby state before the start of printing, both electrodes 43 and 44 have a ground potential.

インクの吐出に際して、両電極43、44間には、ドライバIC58から駆動信号が印加される。このとき、個別電極44は、グランド電位GND及び駆動電位Vaの一方を選択的にとる。共通電極43は、常にグランド電位GNDにある。両電極43、44間の圧電層42は、分極された活性部であり、厚み方向(分極方向)に電界が印加されると面方向に縮む。圧電層41は、自発的に変位しない。 When ejecting ink, a drive signal is applied from the driver IC 58 between the electrodes 43 and 44. At this time, the individual electrode 44 selectively takes one of the ground potential GND and the drive potential Va. The common electrode 43 is always at the ground potential GND. The piezoelectric layer 42 between the electrodes 43 and 44 is a polarized active portion, and shrinks in the plane direction when an electric field is applied in the thickness direction (polarization direction). The piezoelectric layer 41 does not spontaneously displace.

そのため、個別電極44が駆動電位Vaをとると(電界が印加されると)、単位アクチュエータ(電極を含む圧電層41、42の圧力室10と重なる部分)は、圧力室10側に凸に変形する。圧力室10は容積が急減し、内部のインクが加圧される。この圧力波は、流路各所の振動を伴いながら、ノズル15にまで至る。ノズル15からは、インクが吐出されることになる。続いて、個別電極44は、グランド電位をとる。これにより、単位アクチュエータは、変形前の状態に戻る。画像データに基づいて、この凸状変形とその回復が繰り返され、印刷が遂行される。 Therefore, when the individual electrode 44 takes the driving potential Va (when an electric field is applied), the unit actuator (the portion of the piezoelectric layers 41 and 42 including the electrode that overlaps with the pressure chamber 10) is deformed convexly toward the pressure chamber 10. do. The volume of the pressure chamber 10 is rapidly reduced, and the ink inside is pressurized. This pressure wave reaches the nozzle 15 with vibrations in various parts of the flow path. Ink will be ejected from the nozzle 15. Subsequently, the individual electrode 44 takes a ground potential. As a result, the unit actuator returns to the state before deformation. Based on the image data, this convex deformation and its recovery are repeated, and printing is performed.

<制御装置>
次に、プリンタ1の制御を行う制御装置50について説明する。図4に示すように、制御装置50は、CPU(Central Processing Unit)51、ROM(Read Only Memory)52、RAM(Random Access Memory)53、フラッシュメモリ54、ASIC(Application Specified Integrated Circuit)55等からなり、キャリッジモータ56、搬送モータ57、ドライバIC58等の動作を制御する。
<Control device>
Next, the control device 50 that controls the printer 1 will be described. As shown in FIG. 4, the control device 50 is composed of a CPU (Central Processing Unit) 51, a ROM (Read Only Memory) 52, a RAM (Random Access Memory) 53, a flash memory 54, an ASIC (Application Specified Integrated Circuit) 55, and the like. Therefore, the operation of the carriage motor 56, the transfer motor 57, the driver IC 58, etc. is controlled.

なお、図4では、CPU51を1つだけ図示しているが、制御装置50は、1つのCPU51を有し、この1つのCPU51が処理を一括して行ってもよいし、複数のCPU51を有し、これら複数のCPU51が処理を分担して行ってもよい。また、図4では、ASIC55を1つだけ図示しているが、制御装置50は、1つのASIC55を有し、この1つのASIC55が処理を一括して行ってもよいし、複数のASIC55を有し、これら複数のASIC55が処理を分担して行ってもよい。 Although only one CPU 51 is shown in FIG. 4, the control device 50 has one CPU 51, and this one CPU 51 may collectively perform processing, or has a plurality of CPU 51s. However, the plurality of CPUs 51 may share the processing. Further, although only one ASIC 55 is shown in FIG. 4, the control device 50 has one ASIC 55, and the one ASIC 55 may collectively perform processing, or may have a plurality of ASIC 55s. However, these plurality of ASIC 55s may share the processing.

<個別流路及び圧電アクチュエータの等価回路>
次に、個別流路20及び圧電アクチュエータ22について説明する。これらは、図5に示すように、等価回路60で表すことができる。等価回路60において、RAPA、RDES、RNOZ及びRCIRは、それぞれ、絞り流路12、ディセンダ流路14、ノズル15及び循環用流路16の流路抵抗である。また、LAPA、LDES、LNOZ及びLCIRは、それぞれ、絞り流路12、ディセンダ流路14、ノズル15及び循環用流路16のイナータンスである。CAPA、CCAV、CPZT、CDES、CCIR及びCNOZは、それぞれ、絞り流路12、圧力室10、圧電アクチュエータ22、ディセンダ流路14、循環用流路16、及び、ノズル15に形成されたインクのメニスカスM(図3(c)参照)のコンプライアンスである。
<Equivalent circuit of individual flow path and piezoelectric actuator>
Next, the individual flow path 20 and the piezoelectric actuator 22 will be described. These can be represented by the equivalent circuit 60, as shown in FIG. In the equivalent circuit 60, R APA , R DES , R NOZ, and R CIR are the flow path resistances of the throttle flow path 12, the descender flow path 14, the nozzle 15, and the circulation flow path 16, respectively. L APA , L DES , L NOZ, and L CIR are inertia of the throttle flow path 12, the descender flow path 14, the nozzle 15, and the circulation flow path 16, respectively. C APA , C CAV , C PZT , C DES , C CIR and C NOZ are applied to the throttle flow path 12, the pressure chamber 10, the piezoelectric actuator 22, the descender flow path 14, the circulation flow path 16, and the nozzle 15, respectively. Compliance with the formed ink meniscus M (see FIG. 3C).

なお、圧力室10の流路抵抗は、RAPA、RDES、RNOZ及びRCIRと比較して、無視できるほどに小さい。圧力室10及び圧電アクチュエータ22のイナータンスも、LAPA、LDES、LNOZ及びLCIRと比較して、無視できるほどに小さい。そこで、図5では、これらの図示を省略している。 The flow path resistance of the pressure chamber 10 is negligibly small as compared with R APA , R DES , R NOZ and R CIR. The inertia of the pressure chamber 10 and the piezoelectric actuator 22 is also negligibly small compared to L APA , L DES , L NOZ and L CIR. Therefore, in FIG. 5, these illustrations are omitted.

また、イナータンスに関して、LDESは、LNOZより大きい。コンプライアンスに関しては、CCAVとCPZTとの合計[CCAV+CPZT]が、CAPA及びCDESより大きい。また、[CCAV+CPZT]はCNOZより小さい。さらに、CAPA及びCCIRは、CCAV、CPZT及びCDESと比較して、十分に小さい。減衰係数R/Lについて、循環用流路16の減衰係数RCIR/LCIRは、ノズル15の減衰係数RNOZ/LNOZよりも小さい。なお、減衰係数R/Lは、特定の流路部分において、加えられた振動の減衰のしやすさを表す。 Also, with respect to inertia, L DES is greater than L NOZ. Regarding compliance, the total [C CAV + C PZT ] of C CAV and C PZT is larger than CA PA and C DE S. Also, [C CAV + C PZT ] is smaller than C NOZ. In addition, C APA and C CIR are sufficiently small compared to C CAV , C PZT and C DES. Regarding the damping coefficient R / L, the damping coefficient R CIR / L CIR of the circulation flow path 16 is smaller than the damping coefficient R NOZ / L NOZ of the nozzle 15. The damping coefficient R / L represents the ease with which the applied vibration is damped in the specific flow path portion.

ここで、等価回路60を用いて、ノズル15のメニスカスM及び循環用流路16におけるゲインを求めてみた。圧電アクチュエータ22は、その駆動周波数を10kHzから1MHzの範囲で変えた。図6に計算結果の一例を示す。この例では、メニスカスMに関して、その周波数プロファイルは、100kHz付近に一番高いゲインを示す。循環用流路16は、750kHz付近に一番高いゲインを示す。ゲインの高い周波数は、前者が圧力室10及び圧電アクチュエータ22に関する一次の共振周波数(本発明の「第1共振周波数」)に相当し、後者は循環用流路16に関する一次の共振周波数(本発明の「第2共振周波数」)に相当している。 Here, using the equivalent circuit 60, the gains in the meniscus M of the nozzle 15 and the circulation flow path 16 were obtained. The drive frequency of the piezoelectric actuator 22 was changed in the range of 10 kHz to 1 MHz. FIG. 6 shows an example of the calculation result. In this example, for the meniscus M, its frequency profile shows the highest gain near 100 kHz. The circulation flow path 16 shows the highest gain near 750 kHz. The high gain frequency corresponds to the primary resonance frequency of the pressure chamber 10 and the piezoelectric actuator 22 (“first resonance frequency” of the present invention), and the latter corresponds to the primary resonance frequency of the circulation flow path 16 (the present invention). Corresponds to the "second resonance frequency").

本実施形態では、インクを吐出させるとき、圧電アクチュエータ22が、特定の周波数で駆動される点に特徴がある。制御装置50は、ドライバIC58を制御して、図7(a)に示すように、駆動信号を個別電極44に印加する。駆動信号は、複数の電圧パルスからなり、その周波数が第1共振周波数F1である。電圧パルスは、矩形パルスであって、電位がグランド電位GNDと電位Va(≠0)の間で切り換わる。 The present embodiment is characterized in that the piezoelectric actuator 22 is driven at a specific frequency when the ink is ejected. The control device 50 controls the driver IC 58 and applies a drive signal to the individual electrodes 44 as shown in FIG. 7A. The drive signal is composed of a plurality of voltage pulses, the frequency of which is the first resonance frequency F1. The voltage pulse is a rectangular pulse in which the potential switches between the ground potential GND and the potential Va (≠ 0).

第1共振周波数F1は、圧力室10及び圧電アクチュエータ22が共振する周波数である。ここで、第1共振周波数F1は、[CCAV+CPZT]に応じた共振周波数である。[CCAV+CPZT]は、CAPA及びCDESと差が大きく、この周波数で駆動されると、もっぱら圧力室10及び圧電アクチュエータ22が効率的に振動することになる。同時に、ノズル15からは、効率的にインクが吐出することにもなる。 The first resonance frequency F1 is a frequency at which the pressure chamber 10 and the piezoelectric actuator 22 resonate. Here, the first resonance frequency F1 is a resonance frequency corresponding to [C CAV + C PZT]. [C CAV + C PZT ] has a large difference from CAPA and C DES, and when driven at this frequency, the pressure chamber 10 and the piezoelectric actuator 22 vibrate efficiently. At the same time, ink can be efficiently ejected from the nozzle 15.

<メニスカスの振動>
一方、インクが吐出されない状態が続くと、ノズル15では、インクが増粘する。インクの増粘は、吐出特性の変動を招く。そこで、メニスカスMを振動して、ノズル15近傍のインクを攪拌する。
<Vibration of meniscus>
On the other hand, if the state in which the ink is not ejected continues, the ink thickens in the nozzle 15. Ink thickening causes fluctuations in ejection characteristics. Therefore, the meniscus M is vibrated to stir the ink in the vicinity of the nozzle 15.

メニスカスMを振動させるときも、圧電アクチュエータ22が、第1共振周波数F1で駆動される。制御装置50は、ドライバIC58を制御して、図7(b)に示すように、駆動信号を個別電極44に印加する。矩形の電圧パルスが駆動信号を構成し、その電位はグランド電位GNDと電位Vb(<Va)の間で切り換わる。これにより、インクは吐出せずに、メニスカスMが振動する。ノズル15近傍のインクは攪拌され、その増粘が解消されることになる。 The piezoelectric actuator 22 is also driven at the first resonance frequency F1 when the meniscus M is vibrated. The control device 50 controls the driver IC 58 and applies a drive signal to the individual electrodes 44 as shown in FIG. 7 (b). The rectangular voltage pulse constitutes the drive signal, and its potential switches between the ground potential GND and the potential Vb (<Va). As a result, the meniscus M vibrates without ejecting ink. The ink in the vicinity of the nozzle 15 is agitated, and the thickening is eliminated.

<インクの循環>
さらに、長期間の放置により、インク中の顔料粒子が沈降してしまう。インク成分の沈降は、不吐出さえ招く虞がある。これに対して、本実施形態では、個別流路20とマニホールド流路11との間で、インクを循環させる。
<Ink circulation>
Further, if left for a long period of time, the pigment particles in the ink will settle. Sedimentation of ink components may even lead to non-ejection. On the other hand, in the present embodiment, ink is circulated between the individual flow path 20 and the manifold flow path 11.

インクを循環させるとき、圧電アクチュエータ22は、第2共振周波数F2で駆動される。制御装置50は、ドライバIC58を制御して、図7(c)に示すように、駆動信号を個別電極44に印加する。台形の電圧パルスが駆動信号を構成し、その電位はグランド電位GNDと電位Vcの間で切り換わる。これにより、マニホールド流路11のインクは、絞り流路12から圧力室10、ディセンダ流路14と流入する。ディセンダ流路14に至ったインクは、循環用流路16を介して、マニホールド流路11に戻る。このインクの循環により、顔料粒子の沈降が解消されることになる。 When the ink is circulated, the piezoelectric actuator 22 is driven at the second resonance frequency F2. The control device 50 controls the driver IC 58 and applies a drive signal to the individual electrodes 44 as shown in FIG. 7 (c). The trapezoidal voltage pulse constitutes the drive signal, and its potential switches between the ground potential GND and the potential Vc. As a result, the ink in the manifold flow path 11 flows from the throttle flow path 12 into the pressure chamber 10 and the descender flow path 14. The ink that has reached the descender flow path 14 returns to the manifold flow path 11 via the circulation flow path 16. This circulation of the ink eliminates the sedimentation of the pigment particles.

一般に、コンプライアンスが小さいほど、対応する共振周波数が高くなる。本実施形態では、CDESが[CCAV+CPZT]がよりも小さい。これに対応して、CDESに応じた第2共振周波数F2は、[CCAV+CPZT]に応じた第1共振周波数F1よりも高い共振周波数となっている。具体的には、第1共振周波数F1は100kHz程度であり、第2共振周波数F2は750kHz程度である。 In general, the lower the compliance, the higher the corresponding resonant frequency. In this embodiment, C DES is smaller than [C CAV + C PZT]. Correspondingly, the second resonance frequency F2 corresponding to C DES has a higher resonance frequency than the first resonance frequency F1 corresponding to [C CAV + C PZT]. Specifically, the first resonance frequency F1 is about 100 kHz, and the second resonance frequency F2 is about 750 kHz.

ここで、圧電アクチュエータ22をある周波数で駆動する場合、周波数が第1共振周波数F1であれば、外部から投入されるエネルギーは、圧力室10及び圧電アクチュエータ22の振動に効果的に使われる。周波数が第2共振周波数F2であれば、投入エネルギーは、ディセンダ流路14の振動に効果的に使われる。これ以外の周波数の場合、投入エネルギーは、いろいろな流路部分の振動に分散される。 Here, when the piezoelectric actuator 22 is driven at a certain frequency, if the frequency is the first resonance frequency F1, the energy input from the outside is effectively used for the vibration of the pressure chamber 10 and the piezoelectric actuator 22. When the frequency is the second resonance frequency F2, the input energy is effectively used for the vibration of the descender flow path 14. For frequencies other than this, the input energy is dispersed in the vibrations of the various flow path portions.

通常、顔料粒子の沈降解消に必要な時間は、インクの増粘解消に必要な時間よりも長い。第2共振周波数F2以外の周波数で沈降解消(インクの循環)を行うと、メニスカスMは、必要以上に長時間の振動に晒されることになる。インクジェットヘッド3全体では、却って、インクの増粘が助長される虞がある。 Usually, the time required to eliminate the sedimentation of the pigment particles is longer than the time required to eliminate the thickening of the ink. When sedimentation elimination (ink circulation) is performed at a frequency other than the second resonance frequency F2, the meniscus M is exposed to vibration for an unnecessarily long time. On the contrary, the ink jet head 3 as a whole may promote the thickening of the ink.

これに対して、本実施形態では、圧電アクチュエータ22を、第2共振周波数F2で駆動させる。ディセンダ流路14が共振する一方、メニスカスMの振動が極力抑えられた状態で、インクを循環させることができる。 On the other hand, in the present embodiment, the piezoelectric actuator 22 is driven at the second resonance frequency F2. While the descender flow path 14 resonates, the ink can be circulated while the vibration of the meniscus M is suppressed as much as possible.

さらに、駆動周波数を使い分けることにより、ノズル15近傍の増粘解消と、インク流路内の沈降解消とが、効果的な状態で実現される。 Further, by properly using the drive frequency, the thickening in the vicinity of the nozzle 15 and the sedimentation in the ink flow path can be eliminated in an effective state.

なお、沈降解消は、インクの流速に影響される。駆動周波数が高いほど、循環時の流速は速く、解消時間は短くて済む。流速が遅いと、沈降の解消不能が心配される。これに対して、本実施形態では、より高い第2共振周波数F2(>F1)が、インクの循環用駆動周波数であり、沈降の解消を効率よく行うことができる。 It should be noted that the settlement elimination is affected by the flow velocity of the ink. The higher the drive frequency, the faster the flow velocity during circulation and the shorter the elimination time. If the flow velocity is slow, there is concern that the sedimentation cannot be eliminated. On the other hand, in the present embodiment, the higher second resonance frequency F2 (> F1) is the driving frequency for ink circulation, and the settling can be efficiently eliminated.

また、インクを循環させるときには、駆動信号に台形波を用いている。駆動信号には、含まれる第2共振周波数F2以外の正弦波の周波数成分が少ない。そのため、インクを循環させる際に、投入エネルギーは、ディセンダ流路14の振動に効果的に使われることになる。 Further, when the ink is circulated, a trapezoidal wave is used as a drive signal. The drive signal contains few frequency components of sine waves other than the second resonance frequency F2. Therefore, when the ink is circulated, the input energy is effectively used for the vibration of the descender flow path 14.

また、一般に、イナータンスが大きいほど、流路内の液体は変位しにくい(位置が維持されやすい)。本実施形態では、LCIRが、LNOZよりも大きい。これにより、圧電アクチュエータ22を駆動してメニスカスMを振動させたいとき、圧力室10内で発生した圧力が、効率よくノズル15に伝わる。循環用流路16もディセンダ流路14と連通しているが、LCIR>LNOZの関係より、この圧力は循環用流路16に伝わり難い。とりわけ、第1共振周波数F1で駆動すれば、投入エネルギーが圧力室10及び圧電アクチュエータ22の振動に使われ易い分、この傾向が促進される。 Further, in general, the larger the inertia, the more difficult it is for the liquid in the flow path to be displaced (the position is easily maintained). In this embodiment, L CIR is larger than L NOZ. As a result, when the piezoelectric actuator 22 is driven to vibrate the meniscus M, the pressure generated in the pressure chamber 10 is efficiently transmitted to the nozzle 15. The circulation flow path 16 also communicates with the descender flow path 14, but due to the relationship of L CIR > L NOZ , this pressure is difficult to be transmitted to the circulation flow path 16. In particular, if it is driven at the first resonance frequency F1, this tendency is promoted because the input energy is easily used for the vibration of the pressure chamber 10 and the piezoelectric actuator 22.

また、ノズル15から続けてインクを吐出させるときは、インクの安定吐出の観点から、インクの吐出直前は、メニスカスMの残留振動が十分に減衰していることが好ましい。本実施の形態では、ノズル15の減衰係数RNOZ/LNOZが大きい。メニスカスMの残留振動は、速やかに減衰する。これにより、インクの吐出間隔を短くできる。 Further, when the ink is continuously ejected from the nozzle 15, it is preferable that the residual vibration of the meniscus M is sufficiently attenuated immediately before the ink is ejected from the viewpoint of stable ink ejection. In the present embodiment, the attenuation coefficient R NOZ / L NOZ of the nozzle 15 is large. The residual vibration of the meniscus M is rapidly damped. As a result, the ink ejection interval can be shortened.

一方で、本実施形態では、循環用流路16の減衰係数RCIR/LCIRは、小さい。インクを循環させる際には、インクを変位させる力が減衰しにくく、インクの循環を効率よく持続できる。 On the other hand, in the present embodiment, the attenuation coefficient R CIR / L CIR of the circulation flow path 16 is small. When the ink is circulated, the force that displaces the ink is not easily attenuated, and the ink circulation can be efficiently maintained.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の限りにおいて様々な変更が可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made as long as it is described in the claims.

上述の実施形態では、インクの増粘を解消する際、単に圧電アクチュエータ22を第1共振周波数F1で駆動させたが、これには限られない。 In the above-described embodiment, when the thickening of the ink is eliminated, the piezoelectric actuator 22 is simply driven at the first resonance frequency F1, but the present invention is not limited to this.

例えば、変形例1では、インクの増粘を解消するために、図8に示す動作手順に従う。制御装置50は、まず、圧電アクチュエータ22を第2共振周波数F2で駆動させる。これにより、インクが循環する(S101)。続いて、所定時間Tの間、圧電アクチュエータ22を第1共振周波数F1で駆動させる。これにより、メニスカスMが振動する(S102)。 For example, in the first modification, the operation procedure shown in FIG. 8 is followed in order to eliminate the thickening of the ink. First, the control device 50 drives the piezoelectric actuator 22 at the second resonance frequency F2. As a result, the ink circulates (S101). Subsequently, the piezoelectric actuator 22 is driven at the first resonance frequency F1 for a predetermined time T. As a result, the meniscus M vibrates (S102).

ここで、S101の駆動をやめても、しばらくはインクの循環が持続する。したがって、メニスカス振動の前にインクの循環を行うと、メニスカスMの振動で攪拌されたインクを、残存するインクの流れに乗せて拡散できる。これにより、ノズル15近傍では、増粘したインクが新鮮なインクに素早く置換される。 Here, even if the driving of S101 is stopped, the ink circulation continues for a while. Therefore, if the ink is circulated before the meniscus vibration, the ink agitated by the vibration of the meniscus M can be put on the remaining ink flow and diffused. As a result, the thickened ink is quickly replaced with fresh ink in the vicinity of the nozzle 15.

また、変形例1では、インクの循環が持続する所定時間Tの間、第1共振周波数F1での駆動を行うとしてもよい。これにより、インクの循環が残存している間、メニスカスMが振動される。したがって、投入エネルギーをメニスカス振動に効果的に使いつつ、攪拌された増粘インクを、残存するインクの流れに乗せて拡散させることができる。 Further, in the first modification, the driving may be performed at the first resonance frequency F1 for a predetermined time T in which the ink circulation continues. This causes the meniscus M to vibrate while the ink circulation remains. Therefore, the agitated thickening ink can be put on the remaining ink flow and diffused while effectively using the input energy for the meniscus vibration.

変形例2では、インクの循環とメニスカスMの振動とを、交互にNa回繰り返す。図9に示すように、制御装置50は、まず、回数Nを0にリセットする(S201)。続いて、変形例1のS101と同様、インクを循環させる(S202)。このとき、圧電アクチュエータ22は、第2共振周波数F2で駆動される。インクの循環が所定時間T1続いた後、制御装置50は、変形例1のS102と同様、動作をメニスカスMの振動に切り替える(S203)。圧電アクチュエータ22の駆動は、第1共振周波数F1で行われ、所定時間T2だけ継続される。所定時間T2だけ継続すると、制御装置50は、回数Nを1増加([N+1]に更新)させ(S204)、回数NがNa未満の場合には(S205:NO)、S202に戻り、回数NがNaに達したときに(S205:YES)、処理を終了する。 In the second modification, the circulation of the ink and the vibration of the meniscus M are alternately repeated Na times. As shown in FIG. 9, the control device 50 first resets the number of times N to 0 (S201). Subsequently, the ink is circulated in the same manner as in S101 of the first modification (S202). At this time, the piezoelectric actuator 22 is driven at the second resonance frequency F2. After the ink circulation continues for T1 for a predetermined time, the control device 50 switches the operation to the vibration of the meniscus M as in S102 of the first modification (S203). The drive of the piezoelectric actuator 22 is performed at the first resonance frequency F1 and is continued for a predetermined time T2. When continuing for the predetermined time T2, the control device 50 increases the number of times N by 1 (updates to [N + 1]) (S204), returns to S202 when the number of times N is less than Na (S205: NO), and returns to the number of times N. When Na reaches (S205: YES), the process ends.

変形例2では、インクの循環と、それに続くメニスカスの振動とが、複数回繰り返されるため、インクの沈降や増粘を確実に解消させることができる。 In the second modification, the circulation of the ink and the subsequent vibration of the meniscus are repeated a plurality of times, so that the ink settling and thickening can be surely eliminated.

また、変形例1、2では、メニスカス振動の前に、インクの循環を行った。このとき、メニスカス振動は、インクの流れが残存中に開始される。メニスカス振動の停止は、インクの流れの残存中であってもよいし、この流れが途切れた後でもよい。なお、メニスカス振動は、インクの循環を停止した直後に開始すれば、残存するインクの流れによるインクの素早い置換効果を享受できる。 Further, in the modified examples 1 and 2, the ink was circulated before the meniscus vibration. At this time, the meniscus vibration is started while the ink flow remains. The meniscus vibration may be stopped during the residual ink flow or after the flow is interrupted. If the meniscus vibration is started immediately after the ink circulation is stopped, the ink can be quickly replaced by the remaining ink flow.

また、上述の実施形態では、インクを循環させるときに、圧電アクチュエータ22を、台形波の駆動信号で駆動したが、これには限られない。例えば、駆動信号に矩形波を用いても良い。 Further, in the above-described embodiment, the piezoelectric actuator 22 is driven by the drive signal of the trapezoidal wave when the ink is circulated, but the present invention is not limited to this. For example, a square wave may be used as the drive signal.

また、上述の実施形態では、CDESが[CCAV+CPZT]よりも小さいのに対応して、第2共振周波数F2を第1共振周波数F1よりも高くしたが、これには限られない。第1共振周波数F1が圧力室10及び圧電アクチュエータ22を共振させる周波数であり、第2共振周波数F2がディセンダ流路14を共振させる周波数であれば、第2共振周波数F2は第1共振周波数F1よりも低くてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the second resonance frequency F2 is set higher than the first resonance frequency F1 corresponding to the C DES smaller than [C CAV + C PZT], but the present invention is not limited to this. If the first resonance frequency F1 is the frequency that resonates the pressure chamber 10 and the piezoelectric actuator 22, and the second resonance frequency F2 is the frequency that resonates the descender flow path 14, the second resonance frequency F2 is from the first resonance frequency F1. May be low.

また、上述の実施形態では、CDESがCCIRよりも大きいのに対応して、第2共振周波数F2をCDESに応じた周波数としたが、これには限られない。第2共振周波数F2は、ディセンダ流路14を共振させる周波数であれば、CDESとは関係なく設定される周波数であってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the second resonance frequency F2 is set to a frequency corresponding to C DES corresponding to the fact that C DES is larger than C CIR , but the frequency is not limited to this. The second resonance frequency F2 may be a frequency set regardless of C DES as long as it is a frequency that resonates the descender flow path 14.

また、上述の実施形態では、[CCAV+CPZT]が、CAPA、CDES、CNOZよりも大きくなっているのに対応して、第1共振周波数F1を、[CCAV+CPZT]に応じた周波数としたが、これには限られない。第1共振周波数F1は、圧力室10及び圧電アクチュエータ22を共振させる周波数であれば、[CCAV+CPZT]とは関係なく設定される周波数であってもよい。 In the embodiment described above, [C CAV + C PZT] is, C APA, C DES, corresponding to larger than C NOZ, the first resonance frequency F1, the [C CAV + C PZT] The frequency was adjusted according to the frequency, but the frequency is not limited to this. The first resonance frequency F1 may be a frequency set regardless of [C CAV + C PZT ] as long as it is a frequency that resonates the pressure chamber 10 and the piezoelectric actuator 22.

また、上述の実施形態では、インクジェットヘッド3が、圧電アクチュエータ22で圧力室10の容積変化を起こしてインクに圧力を付与するものであったが、これには限られない。例えば、加熱によって圧力室内に気泡を膨張させて圧力を付与するアクチュエータ、静電気力で圧力室10の容積変化を起こして圧力を付与するアクチュエータ等、圧電方式以外のものであってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the inkjet head 3 causes the volume of the pressure chamber 10 to be changed by the piezoelectric actuator 22 to apply pressure to the ink, but the present invention is not limited to this. For example, an actuator other than the piezoelectric method may be used, such as an actuator that expands air bubbles in the pressure chamber by heating to apply pressure, an actuator that causes a volume change of the pressure chamber 10 by electrostatic force to apply pressure, and the like.

また、上述の実施形態では、インクジェットヘッド3が、4色の顔料インクを吐出するものであったが、これには限られない。例えば、インクジェットヘッド3がブラックの顔料インクと、カラーの染料インクを吐出するものであるなど、インクジェットヘッド3が吐出するインクのうち一部のインクのみが顔料インクであってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the inkjet head 3 ejects four colors of pigment ink, but the present invention is not limited to this. For example, the inkjet head 3 may eject black pigment ink and color dye ink, and only a part of the ink ejected by the inkjet head 3 may be pigment ink.

また、以上では、いわゆるシリアルヘッドを備えたプリンタに本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。走査方向に記録用紙Pの全長にわたって延びた、いわゆるラインヘッドを備えたプリンタに本発明を適用することも可能である。 Further, in the above, an example in which the present invention is applied to a printer provided with a so-called serial head has been described, but the present invention is not limited thereto. It is also possible to apply the present invention to a printer provided with a so-called line head extending over the entire length of the recording paper P in the scanning direction.

また、以上では、ノズルからインクを吐出して印刷を行うプリンタに本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。例えば、配線基板の配線パターンの材料など、インク以外の液体を吐出する液体吐出装置に本発明を適用することも可能である。 Further, in the above, an example in which the present invention is applied to a printer that ejects ink from a nozzle to perform printing has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, the present invention can be applied to a liquid ejection device that ejects a liquid other than ink, such as a material for a wiring pattern of a wiring board.

1 プリンタ
10 圧力室
12 絞り流路
14 ディセンダ流路
15 ノズル
16 循環用流路
11 マニホールド流路
20 個別流路
22 圧電アクチュエータ
58 ドライバIC
50 制御装置
1 Printer 10 Pressure chamber 12 Aperture flow path 14 Descender flow path 15 Nozzle 16 Circulation flow path 11 Manifold flow path 20 Individual flow path 22 Piezoelectric actuator 58 Driver IC
50 Control device

Claims (10)

複数の個別流路と、
前記複数の個別流路が接続される共通流路と、を備え、
各個別流路は、
ノズルと、圧力室と、前記ノズルと前記圧力室とを接続するディセンダ流路と、前記圧力室と前記共通流路とを接続する絞り流路と、前記ディセンダ流路と前記共通流路とを接続する循環用流路と、を有し、
前記圧力室内の液体に圧力を付与するアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動する駆動装置と、
前記駆動装置を制御する制御装置と、をさらに備え、
前記制御装置は、
前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときには、前記駆動装置に、前記個別流路のうち前記アクチュエータを加えた前記圧力室が共振する第1共振周波数で前記アクチュエータを駆動させ、
前記圧力室及び前記循環用流路を通して液体を循環させるときには、前記駆動装置に、前記個別流路のうち前記ディセンダ流路が共振する第2共振周波数で前記アクチュエータを駆動させることを特徴とする液体吐出装置。
With multiple individual channels
A common flow path to which the plurality of individual flow paths are connected is provided.
Each individual flow path
A nozzle, a pressure chamber, a descender flow path connecting the nozzle and the pressure chamber, a throttle flow path connecting the pressure chamber and the common flow path, and the descender flow path and the common flow path. Has a circulation flow path to connect,
An actuator that applies pressure to the liquid in the pressure chamber and
The drive device that drives the actuator and
A control device for controlling the drive device is further provided.
The control device is
When vibrating the liquid meniscus formed in the nozzle, the drive device is driven by the actuator at the first resonance frequency at which the pressure chamber to which the actuator is added in the individual flow path resonates.
When the liquid is circulated through the pressure chamber and the circulation flow path, the liquid is characterized in that the drive device drives the actuator at a second resonance frequency at which the descender flow path resonates among the individual flow paths. Discharge device.
前記圧力室のコンプライアンスと、前記アクチュエータのコンプライアンスとの合計は、前記絞り流路のコンプライアンス、及び、前記ディセンダ流路のコンプライアンスよりも大きく、前記ノズル内の液体のメニスカスのコンプライアンスよりも小さく、
前記第1共振周波数は、前記圧力室のコンプライアンスと、前記アクチュエータのコンプライアンスとの合計に応じた共振周波数であることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出装置。
The sum of the compliance of the pressure chamber and the compliance of the actuator is larger than the compliance of the throttle flow path and the compliance of the descender flow path, and smaller than the compliance of the liquid meniscus in the nozzle.
The liquid discharge device according to claim 1, wherein the first resonance frequency is a resonance frequency corresponding to the sum of the compliance of the pressure chamber and the compliance of the actuator.
前記ディセンダ流路のコンプライアンスは、前記循環用流路のコンプライアンスよりも大きく、
前記第2共振周波数が、前記ディセンダ流路のコンプライアンスに応じた周波数であることを特徴とする請求項1又は2に記載の液体吐出装置。
The compliance of the descender flow path is larger than the compliance of the circulation flow path.
The liquid discharge device according to claim 1 or 2, wherein the second resonance frequency is a frequency corresponding to the compliance of the descender flow path.
前記ディセンダ流路のコンプライアンスが、前記圧力室のコンプライアンスと前記アクチュエータのコンプライアンスとの合計よりも小さく、
前記第2共振周波数が、前記第1共振周波数よりも高いことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液体吐出装置。
The compliance of the descender flow path is smaller than the sum of the compliance of the pressure chamber and the compliance of the actuator.
The liquid discharge device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second resonance frequency is higher than the first resonance frequency.
前記制御装置は、
前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときに、前記駆動装置に、前記アクチュエータを、前記第2共振周波数で駆動させた後に第1共振周波数で駆動させることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液体吐出装置。
The control device is
Claims 1 to 1, wherein when the liquid meniscus formed in the nozzle is vibrated, the drive device drives the actuator at the second resonance frequency and then at the first resonance frequency. 4. The liquid discharge device according to any one of 4.
前記制御装置は、
前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときに、前記駆動装置に、前記第2共振周波数で駆動させた後の循環が持続している間、前記アクチュエータを第1共振周波数で駆動させることを特徴とする請求項5に記載の液体吐出装置。
The control device is
When the liquid meniscus formed in the nozzle is vibrated, the actuator is driven at the first resonance frequency while the circulation after the driving device is driven at the second resonance frequency is maintained. The liquid discharge device according to claim 5.
前記制御装置は、
前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときに、前記駆動装置に、前記第2共振周波数での前記アクチュエータの駆動と、第1共振周波数での前記アクチュエータの駆動とを交互に繰り返し行わせることを特徴とする請求項5又は6に記載の液体吐出装置。
The control device is
When the liquid meniscus formed in the nozzle is vibrated, the driving device is made to alternately and repeatedly drive the actuator at the second resonance frequency and the actuator at the first resonance frequency. The liquid discharge device according to claim 5 or 6, characterized in that.
前記制御装置は、
前記ノズルに形成された液体のメニスカスを振動させるときには、前記駆動装置に、矩形波を用いて前記第1共振周波数で前記アクチュエータを駆動させ、
前記循環用流路を通して前記圧力室内の液体を循環させるときには、前記駆動装置に、台形波を用いて前記第2共振周波数で前記アクチュエータを駆動させることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の液体吐出装置。
The control device is
When vibrating the liquid meniscus formed in the nozzle, the drive device is driven by the actuator at the first resonance frequency using a square wave.
Any of claims 1 to 7, wherein when the liquid in the pressure chamber is circulated through the circulation flow path, the drive device drives the actuator at the second resonance frequency using a trapezoidal wave. The liquid discharge device according to.
前記循環用流路は、前記ノズルよりも、イナータンスが大きいこと特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の液体吐出装置。 The liquid discharge device according to any one of claims 1 to 8, wherein the circulation flow path has a larger inertia than the nozzle. 前記循環用流路は、前記ノズルよりも、流路抵抗をイナータンスで除した値である減衰係数が小さいことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の液体吐出装置。 The liquid discharge device according to any one of claims 1 to 9, wherein the circulation flow path has a smaller attenuation coefficient, which is a value obtained by dividing the flow path resistance by inertia, than the nozzle.
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