JPH11309852A - Driver and driving method for ink jet head - Google Patents

Driver and driving method for ink jet head

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Publication number
JPH11309852A
JPH11309852A JP11943998A JP11943998A JPH11309852A JP H11309852 A JPH11309852 A JP H11309852A JP 11943998 A JP11943998 A JP 11943998A JP 11943998 A JP11943998 A JP 11943998A JP H11309852 A JPH11309852 A JP H11309852A
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JP
Japan
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ink
voltage
diaphragm
jet head
ink jet
Prior art date
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Pending
Application number
JP11943998A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masami Asano
雅己 浅野
Yasuhisa Fujii
泰久 藤井
Nan Tono
楠 東野
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
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Priority to US09/295,644 priority patent/US6371599B1/en
Publication of JPH11309852A publication Critical patent/JPH11309852A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14314Structure of ink jet print heads with electrostatically actuated membrane

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eject a stabilized quantity of ink from a nozzle by applying a voltage of such order as causing no flight of ink from a nozzle between a diaphragm and a drive electrode during nonoperation time other than ink flight operation thereby removing residual charges completely from an ink jet head. SOLUTION: When ink is flied by operating an ink jet head 31 through a diaphragm drive control circuit 93, i.e., at the time of ink flight operation, a power supply control means 91 supplies power for applying a DC pulse voltage to the ink jet head 31. During an interval after ink is flied before next pulse is outputted, i.e., nonoperation time other than ink flight operation, switching is made to an AC power supply 94 in order to apply a low voltage high frequency AC voltage to the ink jet head 31. Consequently, residual charges on the diaphragm and drive electrode of the ink jet head 31 are discharged through the AC power supply 94.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静電アクチュエー
タを利用したインクジェットヘッドの駆動方法及びその
装置に係り、特に、インクジェットヘッドの残留電荷を
完全に除去し、安定した量のインクをノズルから吐出さ
せることができるようにするインクジェットヘッドの駆
動方法及びその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for driving an ink jet head using an electrostatic actuator, and more particularly to a method for completely removing residual charges of an ink jet head and discharging a stable amount of ink from a nozzle. The present invention relates to a method and an apparatus for driving an ink-jet head which can be driven.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のプリントのカラー化に伴って、鮮
明なプリント画像が得られるインクジェットヘッドを用
いたプリンタの需要が急速に高まった。このインクジェ
ットヘッドには、インクを飛翔させる方式として、バブ
ルジェット方式、PZT(圧電素子)方式などが一般的
に知られており、製品化されている。
2. Description of the Related Art With the recent trend toward color printing, demand for a printer using an ink jet head capable of obtaining a clear print image has rapidly increased. As the ink jet head, a bubble jet method, a PZT (piezoelectric element) method, and the like are generally known as a method of flying ink, and are commercialized.

【0003】近年では、半導体の製造工程と同様の工程
で製造することができ、また、小形化が容易であるなど
の特徴を持つ静電アクチュエータを利用したインクジェ
ットヘッドが注目されつつある。
In recent years, an ink jet head using an electrostatic actuator, which can be manufactured in a process similar to a semiconductor manufacturing process and is easily miniaturized, has been receiving attention.

【0004】この静電アクチュエータを利用したインク
ジェットヘッドは、インクを加圧する加圧室内に設けた
振動板とその振動板に対向した設けた駆動電極との間に
電圧を印加して振動板を変形(振動板を駆動電極側に吸
引し接触させる)させ、その変形によって加圧室にイン
クを流入させ、急激にその電圧をOFFしたときに振動
板が元の形状に戻る時の復元力を利用して加圧室からイ
ンクを外部に飛翔させるように構成したものである。
An ink jet head using this electrostatic actuator deforms the diaphragm by applying a voltage between a diaphragm provided in a pressurizing chamber for pressurizing ink and a drive electrode provided in opposition to the diaphragm. (The diaphragm is attracted to and brought into contact with the drive electrode side.) The deformation causes the ink to flow into the pressurizing chamber, and uses the restoring force when the diaphragm returns to its original shape when the voltage is suddenly turned off. Then, the ink is made to fly from the pressurizing chamber to the outside.

【0005】この静電アクチュエータを利用したインク
ジェットヘッドの詳細は、「A LOW POWER,
SMALL,ELECTROSTATICALLY−D
RIVEN COMMERCIAL INKJETHE
AD」(セイコーエプソン株式会社)に記載されてい
る。
The details of the ink jet head using this electrostatic actuator are described in “A LOW POWER,
SMALL, ELECTROSTATICALLY-D
RIVE COMMERCIAL INKJETHE
AD "(Seiko Epson Corporation).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
構成のインクジェットヘッドにあっては、その動作時
に、パルス状の直流電圧が振動板と駆動電極との間に印
加され続けることになるので、長時間の使用により振動
板や駆動電極に存在する誘電体内に分極が発生し、これ
が原因で振動板の撓み量を所望の撓み量に制御すること
ができなくなり、安定した量のインクをノズルから吐出
させることができなくなるという問題が生じる。この問
題は、振動版が半導体材料で構成されている場合に顕著
となる。
However, in the ink jet head having such a configuration, a pulsed DC voltage is continuously applied between the diaphragm and the driving electrode during the operation thereof. Due to long-term use, polarization occurs in the dielectric existing in the diaphragm and the drive electrode, which makes it impossible to control the amount of flexure of the diaphragm to the desired amount of flexure. There is a problem that the ink cannot be ejected. This problem becomes significant when the vibrating plate is made of a semiconductor material.

【0007】このような問題を解決する技術として、例
えば特開平7−214770号公報に開示されているも
のや特開平8−72237号公報に開示されているもの
がある。
As a technique for solving such a problem, for example, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-214770 and a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-72237.

【0008】特開平7−214770号に開示されてい
る技術は、充電回路により振動板と個別電極との間で一
定時間電圧を印加し、インクを飛翔させる時には、放電
回路によって、蓄えられていた電荷を急激に放電させ、
電荷の蓄積を防止するものである。
In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-214770, when a voltage is applied between a diaphragm and an individual electrode for a certain period of time by a charging circuit and ink is caused to fly, the voltage is stored by a discharging circuit. Discharge the charge rapidly,
This prevents charge accumulation.

【0009】特開平8−72237号公報に開示されて
いる技術は、ヘッドの非動作時に電源の高電位側と低電
位側とを短絡させ、電荷の蓄積を防止するものである。
The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-72237 is to short-circuit the high-potential side and the low-potential side of the power supply when the head is not operating, thereby preventing charge accumulation.

【0010】しかしながら、このような技術をもってし
ても、電荷の放電はいずれも瞬間的に行なう必要がある
ので、十分に放電させることはできない。
However, even with such a technique, it is not possible to sufficiently discharge the electric charges since all of them need to be discharged instantaneously.

【0011】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであり、インクジェットヘッドの残留電荷
を完全に除去し、安定した量のインクをノズルから吐出
させることができるようにするインクジェットヘッドの
駆動方法及びその装置の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a conventional problem, and has been made in consideration of the above circumstances, and has been made in view of the above circumstances. It is an object of the present invention to provide a head driving method and a head driving method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、次のように構成される。請求項1に記載の
発明は、ノズルと、前記ノズルに連通する加圧室と、前
記加圧室に設けられた振動板と、前記振動板に対向して
設けられた駆動電極とから構成されるインクジェットヘ
ッドの駆動方法であって、前記インクジェットヘッドに
おけるインク飛翔動作以外の非動作時には、前記振動板
と前記駆動電極との間に、前記ノズルからインクが飛翔
しない程度の交流電圧を印加するようにしたことを特徴
とするインクジェットヘッドの駆動方法である。
The present invention for achieving the above object is constituted as follows. The invention according to claim 1 includes a nozzle, a pressure chamber communicating with the nozzle, a vibration plate provided in the pressure chamber, and a drive electrode provided to face the vibration plate. A non-operation other than the ink flying operation of the ink-jet head, such that an AC voltage is applied between the vibration plate and the driving electrode to such an extent that ink does not fly from the nozzles. A method for driving an ink-jet head, characterized in that:

【0013】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
のインクジェットヘッドの駆動方法において、前記振動
板と前記駆動電極との間に印加される交流電圧の周波数
は、前記インクジェットヘッドのインク飛翔動作時に前
記駆動電極に印加するパルスの周波数よりも高い周波数
であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the method of driving an ink jet head according to the first aspect, the frequency of the AC voltage applied between the diaphragm and the driving electrode is such that the ink of the ink jet head has The frequency is higher than the frequency of the pulse applied to the drive electrode during the flying operation.

【0014】請求項3に記載の発明は、ノズルと、前記
ノズルに連通する加圧室と、前記加圧室に設けられた振
動板と、前記振動板に対向して設けられた駆動電極とか
ら構成されるインクジェットヘッドの駆動装置であっ
て、前記振動板と前記駆動電極との間にパルス状の直流
電圧を印加する振動板駆動手段と、前記振動板駆動手段
が動作を開始してからインク飛翔動作が終了するまでの
間を除き、前記振動板と前記駆動電極との間に、前記ノ
ズルからインクが飛翔しない程度の交流電圧を印加する
交流電圧印加手段とを有することを特徴とするインクジ
ェットヘッドの駆動装置。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a nozzle, a pressure chamber communicating with the nozzle, a diaphragm provided in the pressure chamber, and a drive electrode provided to face the diaphragm. A driving device for applying a pulsed DC voltage between the vibration plate and the driving electrode, and after the vibration plate driving device starts operating. AC voltage applying means for applying an AC voltage that does not cause ink to fly from the nozzles, between the diaphragm and the drive electrode, except until the ink flying operation ends. Drive unit for inkjet head.

【0015】請求項4に記載の発明は、請求項3に記載
のインクジェットヘッドの駆動装置において、前記交流
電圧印加手段によって印加される交流電圧の周波数は、
前記振動板駆動手段によって印加されるパルス状の直流
電圧の周波数よりも高い周波数であることを特徴とす
る。
According to a fourth aspect of the present invention, in the ink jet head driving device according to the third aspect, the frequency of the AC voltage applied by the AC voltage applying means is:
The frequency is higher than the frequency of the pulsed DC voltage applied by the diaphragm driving means.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明は、静電アクチュエータに
設けられた2つの電極(振動板に設けられている第1電
極と駆動電極)間に電圧を印加するインクジェットヘッ
ドの駆動装置であって、インクを飛翔させるために両電
極間に直流電圧を印加するインクジェットヘッドの動作
時以外、逆に言えばインクジェットヘッドのインク飛翔
動作以外の非動作時には、両電極間にインクが飛翔しな
い程度の大きさの周波数の高い交流電圧を印加して、残
留電荷の蓄積が生じないようにしたことを要旨とするも
のである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention relates to a driving apparatus for an ink jet head for applying a voltage between two electrodes (a first electrode and a driving electrode provided on a diaphragm) provided on an electrostatic actuator. In addition, when the ink jet head is not operating except when the ink jet head applies a DC voltage between the two electrodes to fly the ink, or conversely, when the ink jet head is not operating other than the ink flying operation, the ink is not large enough to fly between the two electrodes. The gist is that an AC voltage having a high frequency is applied to prevent accumulation of residual charges.

【0017】以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の
形態であるインクジェットヘッドの駆動装置について説
明する。
Hereinafter, an ink jet head driving device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0018】図1は、本発明のインクジェットヘッドの
駆動装置を搭載するインクジェットプリンタの概略構成
を説明するための斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view for explaining a schematic configuration of an ink jet printer on which an ink jet head driving device of the present invention is mounted.

【0019】インクジェットプリンタ1は、用紙やOH
Pシートなどの記録媒体である記録シート2に印字する
ものであって、インクジェットヘッド走査系と記録シー
ト送り系とから構成される。
The ink jet printer 1 is used for paper or OH
It prints on a recording sheet 2, which is a recording medium such as a P sheet, and includes an inkjet head scanning system and a recording sheet feeding system.

【0020】インクジェットヘッド走査系は、インクジ
ェット方式のプリントヘッドを単色、あるいは複数色
(例えば3色、4色、または7色など)分含むヘッドユ
ニット3と、ヘッドユニット3を保持するキャリッジ4
と、キャリッジ4を記録シート2の記録面に平行に往復
移動させるためのスキャンシャフト5及びガイド軸6
と、キャリッジ4をガイド軸6に沿って往復駆動するパ
ルスモータ7と、パルスモータ7の回転をキャリッジ4
の往復運動に変えるためのアイドルプーリ8、タイミン
グベルト9とから構成される。
The inkjet head scanning system includes a head unit 3 having a single or multiple ink jet printheads (for example, three, four, or seven colors), and a carriage 4 for holding the head unit 3.
A scan shaft 5 and a guide shaft 6 for reciprocating the carriage 4 in parallel with the recording surface of the recording sheet 2.
A pulse motor 7 for reciprocatingly driving the carriage 4 along the guide shaft 6;
And a timing belt 9 for changing the reciprocating motion of the idle pulley.

【0021】また、記録シート送り系は、記録シート2
を搬送経路に沿って案内するガイド板を兼ねるプラテン
10と、プラテン10との間の記録シート2を押さえて
浮きを防止する紙押さえ板11と、記録シート2を排出
するための排出ローラ12、排紙押さえローラ13と、
ヘッドユニット3のインクを吐出するノズル面を洗浄し
インク吐出不良を良好な状態に回復させるメンテナンス
装置14と、記録シート2を手動で搬送するための紙送
りノブ15とから構成される。
The recording sheet feeding system includes a recording sheet 2
, Which also serve as a guide plate for guiding the recording sheet 2 along the transport path, a paper pressing plate 11 for pressing the recording sheet 2 between the platen 10 to prevent floating, and a discharge roller 12 for discharging the recording sheet 2; A discharge holding roller 13;
The head unit 3 includes a maintenance device 14 for cleaning the nozzle surface of the head unit 3 that discharges ink and recovering a defective ink discharge from a good state, and a paper feed knob 15 for manually conveying the recording sheet 2.

【0022】記録シート2は、図示しない手差しあるい
はカットシートフィーダ等の給紙装置によって、ヘッド
ユニット3とプラテン10とが対向する記録部へ送り込
まれる。この際、図示しない紙送りローラの回転量が制
御され、記録部への搬送が制御される。
The recording sheet 2 is fed to a recording section where the head unit 3 and the platen 10 face each other by a sheet feeding device such as a manual feed or a cut sheet feeder (not shown). At this time, the rotation amount of a paper feed roller (not shown) is controlled, and the conveyance to the recording unit is controlled.

【0023】ヘッドユニット3のプリントヘッドには、
インク飛翔用のエネルギ発生源として静電アクチュエー
タが用いられる。静電アクチュエータは、対向して設け
られた振動板と電極との間に働く静電気力(クーロン
力)を利用して振動板を急峻に変位させる。この変位
は、インクで満たされた加圧室の容積を変化させる。こ
の加圧室の容積の変化により、加圧室に設けられたノズ
ルからインクが吐出され、記録シート2への記録が行な
われる。
The print head of the head unit 3 includes:
An electrostatic actuator is used as an energy source for flying ink. The electrostatic actuator uses an electrostatic force (Coulomb force) acting between a diaphragm and an electrode provided opposite to each other to sharply displace the diaphragm. This displacement changes the volume of the pressurized chamber filled with ink. Due to the change in the volume of the pressurizing chamber, ink is ejected from nozzles provided in the pressurizing chamber, and recording on the recording sheet 2 is performed.

【0024】キャリッジ4は、パルスモータ7、アイド
ルプーリ8、タイミングベルト9により、記録シート2
を横方向に走査(主走査)し、キャリッジ4に取り付け
られたヘッドユニット3は1ライン分の画像を記録す
る。1ライン分の記録が終わるごとに、記録シート2は
縦方向に送られ(副走査)、次のラインへの記録がされ
る。
The carriage 4 is driven by a pulse motor 7, an idle pulley 8, and a timing belt 9 to record the recording sheet 2.
Is scanned in the horizontal direction (main scanning), and the head unit 3 attached to the carriage 4 records an image for one line. Each time printing of one line is completed, the printing sheet 2 is fed in the vertical direction (sub-scan), and printing is performed on the next line.

【0025】このようにして記録シート2に画像が記録
され、記録部を通過した記録シート2は、その搬送方向
下流側に配置された排出ローラ12とこれに一定の圧力
で接する排紙押さえローラ13とによって排出される。
The image is recorded on the recording sheet 2 in this manner, and the recording sheet 2 that has passed through the recording section is contacted with a discharge roller 12 disposed downstream of the recording sheet 2 at a constant pressure by a discharge press roller. 13 and discharged.

【0026】図2は、図1に示したヘッドユニット3の
1色分のプリントヘッド31を含むキャリッジ4周辺の
構成を説明するための斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view for explaining the configuration around the carriage 4 including the print head 31 for one color of the head unit 3 shown in FIG.

【0027】キャリッジ4周辺には、インクを収容し通
気口404を有するインクカートリッジ403と、イン
クカートリッジ403を収納するケーシング401、ケ
ーシング蓋405と、インクカートリッジ403を着脱
可能にしつつインクをプリントヘッド31に供給するイ
ンク供給管402と、ケーシング蓋405を閉じた際ケ
ーシング401にケーシング蓋405を固定するための
フック406、蓋止め407と、インクカートリッジ4
03を収納する向き(矢印D3の向き)とは反対の向き
にインクカートリッジ403を付勢しつつインクカート
リッジ403をケーシング蓋405との間でケーシング
401内に保持する押さえバネ408とが設けられる。
In the vicinity of the carriage 4, an ink cartridge 403 containing ink and having a vent 404, a casing 401 containing the ink cartridge 403, a casing lid 405, and the ink cartridge 403 are detachably attached to the print head 31. Ink supply pipe 402 to be supplied to the casing 401, a hook 406 for fixing the casing lid 405 to the casing 401 when the casing lid 405 is closed, a lid stopper 407, and the ink cartridge 4.
A pressing spring 408 is provided to hold the ink cartridge 403 in the casing 401 between the casing lid 405 and the ink cartridge 403 while urging the ink cartridge 403 in a direction opposite to the direction in which the ink cartridge 03 is stored (the direction of the arrow D3).

【0028】このような構成のキャリッジ4がスキャン
方向(矢印D1の向き)に移動することによって記録シ
ート2は主走査されることになる。また、記録シート2
が送られることによって副走査方向(矢印D2の向き)
に印字されることになる。
When the carriage 4 having such a configuration is moved in the scanning direction (the direction of the arrow D1), the recording sheet 2 is main-scanned. Also, recording sheet 2
Is sent in the sub-scanning direction (the direction of arrow D2).
Will be printed.

【0029】[実施の形態1]図3は、本実施の形態1
におけるインクジェットヘッドの構造を示す断面図であ
る。このインクジェットヘッド31は、図示側面側に設
けられているノズル54、ノズル54からインクを吐出
させるためにその内圧を可変する振動板55を備えた加
圧室51、加圧室51へインクを供給するためにインク
を蓄えておくインク供給室52、インク供給室52内の
インクを加圧室51へ導くインレット53、および振動
板55に設けられた第1電極56と対向する位置に空間
71により隔てられた第2電極である駆動電極72を有
している。
[Embodiment 1] FIG. 3 shows Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure of an inkjet head in FIG. The inkjet head 31 includes a nozzle 54 provided on a side surface in the drawing, a pressure chamber 51 having a vibration plate 55 for changing the internal pressure of the nozzle 54 to discharge ink from the nozzle 54, and supplies ink to the pressure chamber 51. An ink supply chamber 52 for storing ink, an inlet 53 for guiding the ink in the ink supply chamber 52 to the pressurizing chamber 51, and a space 71 at a position facing the first electrode 56 provided on the vibration plate 55. It has a drive electrode 72 that is a second electrode that is separated.

【0030】第1電極56と駆動電極72との間の空間
71は、本実施形態1では0.3μmとしている。ま
た、振動板55に設けられている第1電極56は、後述
するようにホウ素を拡散することによって形成した不純
物導電層である。この第1電極56は、本実施の形態1
ではアースされており、また、駆動電極72は配線80
によって、後述する振動板駆動制御回路からの電圧が印
加されるようになっている。
The space 71 between the first electrode 56 and the drive electrode 72 is 0.3 μm in the first embodiment. The first electrode 56 provided on the diaphragm 55 is an impurity conductive layer formed by diffusing boron as described later. The first electrode 56 is used in the first embodiment.
Are grounded, and the drive electrode 72 is connected to the wiring 80.
Thereby, a voltage from a diaphragm drive control circuit described later is applied.

【0031】このように構成されたインクジェットヘッ
ド31の第1電極56と駆動電極72との間に電圧を印
加すると、両電極間に発生する静電気力によって、図4
に示すように振動板55が駆動電極72側に引き付けら
れて実線の状態から点線の状態のように撓む。このよう
に振動板55が撓むと、加圧室51の容積が増加し、イ
ンク供給室52内のインクがインレット53を通り加圧
室51内に流入することになる。この状態から電圧の印
加を止めると、振動板55の形状が元の形状に復元し、
このときの復元力によって加圧室51内に圧力を加える
ことでインク液滴がノズル54から吐出する。
When a voltage is applied between the first electrode 56 and the drive electrode 72 of the ink-jet head 31 having the above-described structure, the electrostatic force generated between the two electrodes causes the electrostatic head shown in FIG.
As shown in (2), the diaphragm 55 is attracted to the drive electrode 72 side and bends from the state of the solid line to the state of the dotted line. When the diaphragm 55 is bent in this manner, the volume of the pressurizing chamber 51 increases, and the ink in the ink supply chamber 52 flows into the pressurizing chamber 51 through the inlet 53. When the application of the voltage is stopped from this state, the shape of the diaphragm 55 is restored to the original shape,
By applying pressure to the pressure chamber 51 by the restoring force at this time, ink droplets are ejected from the nozzles 54.

【0032】なお、本実施の形態1では、振動板55に
形成した第1電極56をアースさせているので、駆動電
圧として、駆動電極72に+の電位を印加している。こ
の駆動電圧により振動板55に作用する力Fは、F=1
/2・{εr ε0 S(V/d)2 }により算出される。
In the first embodiment, since the first electrode 56 formed on the diaphragm 55 is grounded, a positive potential is applied to the drive electrode 72 as a drive voltage. The force F acting on the diaphragm 55 by this drive voltage is F = 1
/ 2 · {εrε0 S (V / d) 2 }.

【0033】ただし、式中、εr は第1電極56と第2
電極(駆動電極)72との間の比誘電率、ε0 は真空の
比誘電率、Sは電極の面積、Vは駆動電圧、dは第1電
極56と第2電極(駆動電極)72間の距離である。
Where εr is the first electrode 56 and the second electrode 56
The relative dielectric constant between the electrode (drive electrode) 72, ε0 is the relative dielectric constant of vacuum, S is the area of the electrode, V is the drive voltage, and d is the distance between the first electrode 56 and the second electrode (drive electrode) 72. Distance.

【0034】次に、前述したインクジェットヘッドの製
造方法について簡単に説明する。上記本実施の形態1に
おいて用いたインクジェットヘッド31は、いわゆる半
導体装置製造プロセスやマイクロマシーン製造プロセス
などを利用して製造させるものであり、その方法は様々
であるが、ここでは、その一例について説明する。な
お、ここで説明した製造方法以外の方法により製造され
たインクジェットヘッドであっても本発明による駆動装
置によって駆動できることは言うまでもない。
Next, a method of manufacturing the above-described ink jet head will be briefly described. The inkjet head 31 used in the first embodiment is manufactured by using a so-called semiconductor device manufacturing process, a micro machine manufacturing process, or the like, and various methods are available. Here, an example will be described. I do. Needless to say, even an inkjet head manufactured by a method other than the manufacturing method described here can be driven by the driving device according to the present invention.

【0035】図3に示したインクジェットヘッド31
は、3つの構成要素からなり、この図を参照すれば、加
圧室51、インク供給室52、インレット53、ノズル
54、および振動板55からなるチャネルプレート50
と、このチャネルプレート50の図示上側を覆う天板6
0と、チャネルプレート50に設けられている振動板5
5の対向する位置に空間71を設けて駆動電極72を配
置するためのガラス基板70とからなる。
The ink jet head 31 shown in FIG.
Is composed of three components. Referring to this figure, a channel plate 50 composed of a pressure chamber 51, an ink supply chamber 52, an inlet 53, a nozzle 54, and a vibration plate 55
And a top plate 6 that covers the upper side of the channel plate 50 in the figure.
0 and diaphragm 5 provided in channel plate 50
5 is provided with a glass substrate 70 on which a space 71 is provided at a position facing the drive electrode 5 and a drive electrode 72 is disposed.

【0036】まず、チャネルプレート50の形成につい
て説明する。チャネルプレート50の形成には、予め2
00μm程度にラッピングしたシリコン基板を使用し
て、図5Aに示すように、シリコン基板100の全面
に、熱酸化法により酸化膜101を形成する。そして、
シリコン基板100の図示上側表面の酸化膜101に、
公知のフォトリソグラフィーおよびドライエッチングに
よって、加圧室51、インク供給室52、インレット5
3およびノズル54の形状を規定するための開口を設
け、図5Bに示すように、エッチングマスク101aと
する。
First, the formation of the channel plate 50 will be described. Before forming the channel plate 50,
Using a silicon substrate wrapped to about 00 μm, an oxide film 101 is formed on the entire surface of the silicon substrate 100 by a thermal oxidation method, as shown in FIG. 5A. And
On the oxide film 101 on the upper surface of the silicon substrate 100 in the figure,
By known photolithography and dry etching, the pressure chamber 51, the ink supply chamber 52, the inlet 5
An opening for defining the shape of the nozzle 3 and the nozzle 54 is provided, and the etching mask 101a is formed as shown in FIG.

【0037】次に、パターニングされた酸化膜101に
より形成されたエッチングマスク101aを有するシリ
コン基板100をKOH溶液により異方性エッチングす
る。ここで使用したシリコン基板100は、基板表面が
(110)面または(100)面を有するものである。
このKOH溶液による異方性エッチングは、シリコン基
板の(111)面が露出することにより自動的にエッチ
ングが停止するため、前記エッチングマスク101aの
形成時において、ノズル54やインレット53となる部
分の開口の大きさを調整することにより、これらの部分
におけるエッチング深さを所望の深さとすることができ
る。また、加圧室51およびインク供給室52の深さ
は、これらの部分の開口の大きさと共に、エッチング時
間を調整することで、振動板55となる部分の厚さが
6.5μm程度となるようにする。このKOH溶液によ
るエッチングによって、加圧室51、インク供給室52
の側壁部分は(111)面が露出することにより、適度
なテーパが形成される。その後、エッチングマスクとし
て使用した酸化膜は除去する。
Next, the silicon substrate 100 having the etching mask 101a formed by the patterned oxide film 101 is anisotropically etched with a KOH solution. The silicon substrate 100 used here has a substrate surface having a (110) plane or a (100) plane.
In the anisotropic etching using the KOH solution, the etching is automatically stopped when the (111) plane of the silicon substrate is exposed. Therefore, when the etching mask 101a is formed, the opening of the portion to be the nozzle 54 or the inlet 53 is opened. By adjusting the size of, the etching depth in these portions can be set to a desired depth. The depth of the pressure chamber 51 and the ink supply chamber 52 is adjusted to about 6.5 μm by adjusting the etching time together with the size of the opening of these parts, so that the thickness of the part to be the diaphragm 55 becomes about 6.5 μm. To do. The pressurization chamber 51 and the ink supply chamber 52 are etched by the KOH solution.
An appropriate taper is formed by exposing the (111) plane in the side wall portion. After that, the oxide film used as the etching mask is removed.

【0038】このようにして、図5C、および図6に示
すように、加圧室51、インク供給室52、インレット
53、ノズル54、さらに振動板55がシリコン基板1
00に形成される。ここで形成したチャネルプレート5
0には図6に示されているように、複数の加圧室と複数
のノズルが形成されていて、1つのヘッドから複数のイ
ンク液滴を吐出させることができるようになっている。
なお、図6は加圧室51、インク供給室52、インレッ
ト53、ノズル54などが形成されたシリコン基板表面
の平面図であり、図5は、図6のA−A線に沿った断面
を工程順に示した図面である。
In this manner, as shown in FIGS. 5C and 6, the pressurizing chamber 51, the ink supply chamber 52, the inlet 53, the nozzle 54, and the diaphragm 55
00 is formed. Channel plate 5 formed here
As shown in FIG. 6, a plurality of pressurizing chambers and a plurality of nozzles are formed in the number 0 so that a plurality of ink droplets can be ejected from one head.
6 is a plan view of the surface of the silicon substrate on which the pressurizing chamber 51, the ink supply chamber 52, the inlet 53, the nozzle 54, and the like are formed. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. It is the drawing shown in order of process.

【0039】そして、このシリコン基板100の裏面側
に、振動板55とこの振動板55部分に形成される第1
電極56と電気的なコンタクトをとるための部分(不図
示)が開口したレジストパターンをフォトリソグラフィ
ーにより形成し、振動板55とコンタクト部分にホウ素
をイオン注入して、図5Cに示したように、第1電極5
6およびコンタクトラインとなる不純物拡散層を形成す
る。その後、熱酸化工程により、シリコン基板100の
全面に酸化膜を形成することで、振動板55の表面(シ
リコン基板の裏面側)に絶縁膜57を形成する。この絶
縁膜57は、駆動電極72との短絡を防止するためであ
る。
Then, on the back side of the silicon substrate 100, the diaphragm 55 and the first
A resist pattern in which a portion (not shown) for making electrical contact with the electrode 56 is opened is formed by photolithography, and boron is ion-implanted into the diaphragm 55 and the contact portion, as shown in FIG. 5C. First electrode 5
6 and an impurity diffusion layer serving as a contact line are formed. Thereafter, an oxide film is formed on the entire surface of the silicon substrate 100 by a thermal oxidation process, so that an insulating film 57 is formed on the surface of the vibration plate 55 (the back surface side of the silicon substrate). This insulating film 57 is for preventing a short circuit with the drive electrode 72.

【0040】次に、駆動電極72を設けたガラス基板7
0の形成について説明する。このガラス基板70には、
ホウケイ酸ガラス基板を使用して、図3に示した状態に
接合されたときに、チャネルプレート50の振動板55
が位置する部分に所定の深さの凹部をエッチングにより
形成し、この凹部内とこの凹部から連なるコンタクトラ
インを形成するためにITO膜を成膜して、リフトオフ
により、凹部内に駆動電極72、ガラス基板表面にこの
駆動電極72と接続されるコンタクトラインを形成す
る。このとき、複数の加圧室とノズルを有するヘッドの
場合には、各加圧室ごとに駆動電極とそれぞれのコンタ
クトラインを形成する。
Next, the glass substrate 7 provided with the drive electrodes 72
The formation of 0 will be described. In this glass substrate 70,
When bonded to the state shown in FIG. 3 using a borosilicate glass substrate, the diaphragm 55 of the channel plate 50
Is formed in a portion where is located by a predetermined depth by etching, an ITO film is formed to form a contact line connected to the inside of the recess and the recess, and the drive electrode 72 is formed in the recess by lift-off. A contact line connected to the drive electrode 72 is formed on the surface of the glass substrate. At this time, in the case of a head having a plurality of pressure chambers and nozzles, a drive electrode and respective contact lines are formed for each pressure chamber.

【0041】その後、電極が形成された面全面にSiF
H膜を約2μm成膜する。このSiFH膜は、パターン
化せず、基板全面に設けて保護膜とするもので、これに
より、周囲の湿度の影響による駆動電極の劣化を防止す
る。
Thereafter, the entire surface on which the electrodes are formed is covered with SiF.
An H film is formed to a thickness of about 2 μm. The SiFH film is not patterned and is provided on the entire surface of the substrate to form a protective film, thereby preventing the drive electrodes from being deteriorated due to the influence of ambient humidity.

【0042】前記凹部を形成する際の深さは、駆動電極
72を形成したときに、空間71における第1電極56
(絶縁膜表面)から対向する駆動電極72(SiFH膜
表面)までの間隔が0.1〜1μm、好ましくはより低
い駆動電圧で駆動することができるように、0.1〜
0.5μmとなるようにする。本実施形態1では、上述
した通り、空間71は0.3μmとなるように、凹部を
形成している。
The depth at which the recess is formed depends on the first electrode 56 in the space 71 when the drive electrode 72 is formed.
The distance from the (insulating film surface) to the opposing drive electrode 72 (SiFH film surface) is 0.1 to 1 μm, preferably 0.1 to 1 μm so as to enable driving at a lower driving voltage.
The thickness is set to 0.5 μm. In the first embodiment, as described above, the concave portion is formed so that the space 71 is 0.3 μm.

【0043】なお、この空間71は、ガラス基板70に
凹部を形成する代わりに、前記したシリコン基板100
の振動板55部分をシリコン基板100の裏面(図示下
側)からエッチングにより空間71が形成される分だけ
掘り込んでも良い。この場合、ガラス基板70には凹部
を形成することなく、駆動電極72およびそのコンタク
トラインをITOにより形成する。
Note that this space 71 is replaced with a silicon substrate 100 instead of forming a recess in the glass substrate 70.
The vibrating plate 55 may be dug from the back surface (the lower side in the figure) of the silicon substrate 100 as much as the space 71 is formed by etching. In this case, the drive electrode 72 and its contact line are formed of ITO without forming a recess in the glass substrate 70.

【0044】次に、天板60は、同じくホウケイ酸ガラ
ス基板を使用して、加圧室52上部にインクカセットか
らのインクを導入させるためのインク供給口を形成した
ものである。
Next, the top plate 60 is formed by forming an ink supply port for introducing ink from an ink cassette above the pressurizing chamber 52 using the same borosilicate glass substrate.

【0045】以上のようにそれぞれ形成したチャネルプ
レート50、ガラス基板70および天板60を図3に示
したようなサンドイッチ構造となるように陽極接合し、
振動板55に形成した不純物拡散層によるコンタクトラ
インと、ガラス基板70に形成したコンタクトラインと
にそれぞれ配線を接続して、インクジェットヘッドが完
成する。
The channel plate 50, the glass substrate 70, and the top plate 60 formed as described above are anodically bonded to form a sandwich structure as shown in FIG.
Wiring is connected to the contact line formed by the impurity diffusion layer formed on the vibration plate 55 and the contact line formed on the glass substrate 70, thereby completing the ink jet head.

【0046】なお、本実施の形態1においては、チャネ
ルプレート50の材料として、シリコンを用いたが、こ
れ以外に、ガラス、セラミックス、金属、樹脂、感光性
樹脂等、加圧室51の基本的な形状を形成することがで
きる材料を用いることも可能である。
In the first embodiment, silicon is used as the material of the channel plate 50, but other materials such as glass, ceramics, metal, resin, and photosensitive resin may be used. It is also possible to use a material that can form a complicated shape.

【0047】図7は、インクジェットプリンタ1の動作
を制御する制御系のブロック図である。この図では、特
にインクジェットヘッド走査系の動作制御に関する部分
を記載してある。
FIG. 7 is a block diagram of a control system for controlling the operation of the ink jet printer 1. In this figure, a part related to the operation control of the inkjet head scanning system is particularly described.

【0048】図中のプリンタ制御手段90は、インクジ
ェットプリンタ1の動作を総括的に制御する手段であ
る。電源制御手段91は、プリンタ制御手段90及び後
述する振動板駆動制御回路93に電力を供給する手段で
ある。
The printer control means 90 in the figure is a means for generally controlling the operation of the ink jet printer 1. The power supply control unit 91 is a unit that supplies power to the printer control unit 90 and a diaphragm drive control circuit 93 described later.

【0049】パルスモータ7は、プリントヘッド3(図
1参照)をガイド軸6に沿って往復駆動させるモータで
あり、このパルスモータ7の動作はヘッド駆動制御回路
92によって制御される。ヘッド駆動制御回路92は、
プリンタ制御手段90の指令によってその動作が制御さ
れる。
The pulse motor 7 is a motor for driving the print head 3 (see FIG. 1) to reciprocate along the guide shaft 6. The operation of the pulse motor 7 is controlled by a head drive control circuit 92. The head drive control circuit 92
The operation is controlled by a command from the printer control means 90.

【0050】振動板駆動制御回路93は、インクジェッ
トヘッド31を動作させてインクを飛翔させる場合に
は、つまりインク飛翔動作時には、電源制御手段91か
ら供給される電力でパルス状の直流電圧を出力し、一
方、インクを飛翔させた後次のパルスを出力するまでの
間、すなわちインク飛翔動作以外の非動作時は、交流電
源94からの交流電圧を出力するものである。
The diaphragm drive control circuit 93 outputs a pulsed DC voltage with the power supplied from the power supply control means 91 when the ink jet head 31 is operated to fly ink, that is, during the ink flying operation. On the other hand, the AC voltage is output from the AC power supply 94 until the next pulse is output after the ink is jetted, that is, during non-operation other than the ink jetting operation.

【0051】交流電源94は、インクジェットヘッド3
1に印加するための低電圧高周波数の交流電圧を発生し
ている電源である。インクジェットヘッド31は、上記
のように構成(図3参照)されているヘッドであり、こ
のヘッド31を構成する駆動電極72には、図8に示す
ように、インクを飛翔させるための動作期間中、振動板
駆動制御回路93からパルス状の直流電圧(例えば40
V)が印加され、一方、この期間以外の非動作時には交
流電源94から出力されている例えば3KHz〜1MH
zの周波数の交流電圧(例えば5V)が印加される。
The AC power supply 94 is connected to the ink jet head 3.
1 is a power supply that generates a low-voltage high-frequency AC voltage to be applied to the power supply 1. The ink-jet head 31 is a head configured as described above (see FIG. 3). The drive electrode 72 of the ink-jet head 31 has a drive electrode 72, as shown in FIG. The pulse drive DC voltage (for example, 40
V) is applied. On the other hand, during a non-operation period other than this period, for example, 3 KHz to 1 MH output from the AC power supply 94.
An AC voltage having a frequency of z (for example, 5 V) is applied.

【0052】ここで、非動作期間中に交流電圧を5V程
度の低電圧にしているのは、この電圧によっても、振動
板55は図3の上下方向に振動を繰り返す(この場合交
流電圧を印加しているので、図4に示すように駆動電極
方向に撓むだけでなく、逆に加圧室51側にも撓むこと
になる)ため、印加する電圧値に比例するこの振動の幅
(距離)をノズル54からインクが飛び出さない程度に
抑える必要があるからである。
Here, the reason why the AC voltage is set to a low voltage of about 5 V during the non-operating period is that the diaphragm 55 also repeatedly vibrates in the vertical direction in FIG. 3 (in this case, the AC voltage is applied. Therefore, as shown in FIG. 4, not only the deflection in the direction of the driving electrode but also the deflection in the pressure chamber 51 side), the width of this vibration proportional to the applied voltage value ( This is because it is necessary to control the distance) so that the ink does not fly out of the nozzle 54.

【0053】また、その交流電圧の周波数に3KHz以
上という下限値を設けているのは、振動板駆動制御回路
93から出力されるパルスの周期を考慮したためであ
る。つまり、本実施の形態で振動板駆動制御回路93か
ら出力されるパルスの周期が1KHzであったとする
と、図8に示してあるように、振動板55を駆動させる
パルスが出力された後、次のパルスが出力されるまでの
間に少なくとも1周期以上の交流電圧を印加できるよう
にしなければ残留電荷を除去するという効果を得ること
ができないからである。
The reason why the lower limit of 3 KHz or more is set for the frequency of the AC voltage is that the period of the pulse output from the diaphragm drive control circuit 93 is taken into consideration. That is, assuming that the cycle of the pulse output from the diaphragm driving control circuit 93 is 1 KHz in the present embodiment, as shown in FIG. 8, after the pulse for driving the diaphragm 55 is output, Unless an AC voltage of at least one cycle or more is applied until the pulse is output, the effect of removing the residual charge cannot be obtained.

【0054】なお、本発明において、インク飛翔動作以
外の非動作時とは、図8に示すように、駆動電極72に
直流電圧が印加された後一定の時間が経過するまで(図
中のT)、または、インクがノズル54から飛翔して一
定時間経過するまで、キャリッジ4の動作中、キャリッ
ジ停止から一定時間経過するまでのいずれかの期間をい
う。
Incidentally, in the present invention, the non-operation time other than the ink flying operation means, as shown in FIG. 8, until a certain time elapses after the DC voltage is applied to the drive electrode 72 (T in FIG. 8). ) Or any period from the time when the carriage 4 stops to the time when the carriage 4 stops during the operation of the carriage 4 until the ink flies from the nozzle 54 and a certain time elapses.

【0055】本実施の形態の駆動装置は概略以上のよう
に構成されているが、以下に、その具体的な動作につい
て説明する。まず、図7のプリンタ制御手段90からプ
リント信号が出力されると、この信号を受けた振動板駆
動制御回路93から図8に示すようなパルス状の駆動電
圧が出力される。この駆動電圧が出力されている間、図
3の第1電極56がアースされる一方、駆動電極72に
約40V程度の電圧が印加される。これに伴って両電極
56,72間に働く静電気力によって振動板55が図4
のように駆動電極72側に引かれ、振動板55が駆動電
極72に接触する。この振動板55の変形に伴い、イン
クがインク供給室52からインレット53を介して加圧
室51に流れ込むことになる。
The driving apparatus according to the present embodiment is configured as described above. The specific operation will be described below. First, when a print signal is output from the printer control means 90 in FIG. 7, a pulse drive voltage as shown in FIG. 8 is output from the diaphragm drive control circuit 93 which has received this signal. While the drive voltage is being output, the first electrode 56 of FIG. 3 is grounded, and a voltage of about 40 V is applied to the drive electrode 72. As a result, the diaphragm 55 is moved by the electrostatic force acting between the electrodes 56 and 72 as shown in FIG.
The diaphragm 55 comes into contact with the drive electrode 72 as shown in FIG. With the deformation of the vibration plate 55, ink flows from the ink supply chamber 52 into the pressure chamber 51 via the inlet 53.

【0056】そして、加圧室51にインクが十分充填さ
れた後に、図8に示すように駆動電圧がオフされる。こ
のため、両電極56,72間には静電気力が働かなくな
り、振動板55は、自己の復元力で急激に元の状態にも
どり、このときの加圧室51の容積変化に伴ってインク
がノズル54から飛翔する。
After the pressure chamber 51 is sufficiently filled with ink, the drive voltage is turned off as shown in FIG. For this reason, no electrostatic force acts between the two electrodes 56 and 72, and the diaphragm 55 returns to the original state rapidly by its own restoring force, and the ink changes with the volume change of the pressurizing chamber 51 at this time. Fly from the nozzle 54.

【0057】つぎに、振動板駆動制御回路93は、イン
クがノズル54から飛翔し、振動板55の振動が減衰す
るまで待って、交流電源94に切り換え、第1電極56
と駆動電極72との間に図8に示すような低電圧(5
V)高周波数(3KHz〜1MHz程度)の交流電圧を
印加する。この交流電圧の印加により両電極65,72
に残留している電荷が交流電源94を介して放電され
る。つまり、振動板駆動制御回路93が動作を開始して
駆動電極72にパルス状の直流電圧を印加してからイン
クの飛翔動作が終了するまでの間を除いて、交流電圧が
印加されることになる。この交流電圧の印加は、振動板
駆動制御回路93から次の駆動パルス(直流電圧)が出
るまで継続される。そして、以上と同様の動作を繰り返
す。
Next, the diaphragm driving control circuit 93 waits until the ink flies from the nozzle 54 and the vibration of the diaphragm 55 is attenuated, switches to the AC power supply 94, and switches the first electrode 56.
A low voltage (5) as shown in FIG.
V) Apply high frequency (about 3 KHz to 1 MHz) AC voltage. By applying this AC voltage, both electrodes 65, 72
Is discharged through the AC power supply 94. That is, the AC voltage is applied except during the period from the time when the diaphragm drive control circuit 93 starts operation and the pulse-like DC voltage is applied to the drive electrode 72 to the time when the ink flying operation ends. Become. The application of the AC voltage is continued until the next drive pulse (DC voltage) is output from the diaphragm drive control circuit 93. Then, the same operation as described above is repeated.

【0058】なお、このようにヘッドの非動作時に振動
板55に常時交流電圧を印加していると、振動板55が
常時波打つように揺れ動いていることになるが、この動
きは加圧室51内のインクを攪拌する作用があり、ま
た、残留電荷が常に除去されているので、安定した量の
インクをノズルから吐出させることができるようにな
る。
When the AC voltage is constantly applied to the diaphragm 55 when the head is not operating, the diaphragm 55 is constantly oscillating so as to undulate. This has the effect of stirring the ink inside, and the residual charge is always removed, so that a stable amount of ink can be ejected from the nozzles.

【0059】また、駆動電極72に直流電圧を印加する
タイミングは、印加されている交流電圧が+方向に移行
する0Vになるタイミングを基準とするのが良い。この
ようなタイミングに設定すれば、振動板55の振動動作
(直流電圧による)から振動板55をスムーズに撓ませ
ることができるようになるからである。
The timing for applying the DC voltage to the drive electrode 72 is preferably based on the timing at which the applied AC voltage becomes 0 V at which the applied AC voltage shifts in the + direction. If the timing is set as described above, the diaphragm 55 can be smoothly bent from the vibration operation of the diaphragm 55 (by the DC voltage).

【0060】[実施の形態2]本実施の形態2は、イン
クジェットヘッドの構造が前述した実施の形態1におい
て示した図3の構造と異なるのみであり、駆動装置の構
成は実施の形態1と同様である。図9は、本実施の形態
2において使用したインクジェットヘッドの構成を示す
断面図である。
[Second Embodiment] A second embodiment is different from the first embodiment only in the structure of the ink jet head from the structure of FIG. 3 shown in the first embodiment. The same is true. FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the inkjet head used in the second embodiment.

【0061】このインクジェットヘッド32は、インク
液滴を吐出させるノズルの位置を図示上側に設けた以外
は、その他の基本的な構成は実施の形態1において使用
したインクジェットヘッド31と同様である。すなわ
ち、このインクジェットヘッド32は、図示上側に設け
られているノズル58、ノズル58からインクを吐出さ
せるためにその内圧を可変する振動板55を備えた加圧
室51、加圧室51へインクを供給するためにインクを
蓄えておくインク供給室52、インク供給室52内のイ
ンクを加圧室へ導くインレット53、および振動板55
に対向する位置に空間71により隔てられた駆動電極7
2からなる。
This ink jet head 32 is the same as the ink jet head 31 used in the first embodiment except for the position of the nozzle for discharging ink droplets, which is provided on the upper side in the figure. That is, the ink jet head 32 is provided with a nozzle 58 provided on the upper side in the figure, a pressurizing chamber 51 provided with a vibrating plate 55 for varying the internal pressure for discharging ink from the nozzle 58, and ink to the pressurizing chamber 51. An ink supply chamber 52 for storing ink for supply, an inlet 53 for guiding the ink in the ink supply chamber 52 to the pressurizing chamber, and a diaphragm 55
Electrode 7 separated by a space 71 at a position facing the
Consists of two.

【0062】そして、実施の形態1同様に、振動板55
には、ホウ素を拡散することによって形成した第1電極
56が形成されていて、この第1電極56および第2電
極である駆動電極72との間に電圧を印加することによ
り、振動板55を変形して、加圧室51内の圧力を変え
ることでインク液滴をノズル58から吐出させている。
この第1電極56は、本実施の形態1ではアースされて
おり、また、駆動電極72は配線80によって、実施の
形態1に示したものと同様の振動板駆動制御回路からの
電圧が印加されるようになっている。
Then, as in the first embodiment, diaphragm 55
Is formed with a first electrode 56 formed by diffusing boron. By applying a voltage between the first electrode 56 and a driving electrode 72 as a second electrode, the diaphragm 55 is formed. The ink droplets are ejected from the nozzles 58 by deforming and changing the pressure in the pressure chamber 51.
The first electrode 56 is grounded in the first embodiment, and a voltage from the diaphragm drive control circuit similar to that shown in the first embodiment is applied to the drive electrode 72 via the wiring 80. It has become so.

【0063】なお、このようなインクジェットヘッド3
2の製造は、天板60(厚さ約150μm)にノズル5
8を公知のNi電鋳法で形成し、また、ガラス基板70
側からインク供給口90を形成した以外は、前述したイ
ンクジェットヘッド31の製造と同様である。
Incidentally, such an ink jet head 3
2 is manufactured by mounting the nozzle 5 on the top plate 60 (about 150 μm thick).
8 is formed by a known Ni electroforming method.
Except that the ink supply port 90 is formed from the side, it is the same as the manufacture of the inkjet head 31 described above.

【0064】このインクジェットヘッド32は実際の使
用時においては、ノズル58を下向きにし、記録紙上に
下打ち印字するように使用される。このように、ノズル
58の位置を図示上側、すなわち、振動板55と対向す
る位置に設けたことにより、振動板55の変形による加
圧室51内のインク水頭圧(圧力)がインク吐出方向と
同じ方向となるため、インク吐出の際の手助けとなり前
述した実施の形態1の構造より、少ない振動板55の変
形量で、同じ吐出速度を得ることができる。また、この
ように振動板55と対向する位置にノズル58を設けた
ことにより、1つのヘッドに複数のノズルを設けた場
合、各ノズルにかかる圧力が均等となる。
In actual use, the ink-jet head 32 is used so that the nozzles 58 face downward so that underprinting is performed on recording paper. As described above, by providing the nozzle 58 at the upper side in the drawing, that is, at the position opposing the diaphragm 55, the ink head pressure (pressure) in the pressurizing chamber 51 due to the deformation of the diaphragm 55 is different from the ink ejection direction. Since the directions are the same, the ink discharge is assisted, and the same discharge speed can be obtained with a smaller amount of deformation of the diaphragm 55 than the structure of the first embodiment described above. Further, by providing the nozzles 58 at the position facing the vibration plate 55, when a plurality of nozzles are provided in one head, the pressure applied to each nozzle becomes equal.

【0065】このインクジェットヘッド32を、前述の
実施の形態1において説明した駆動装置で駆動すると、
インク液滴を吐出させる場合、各ノズルにかかる圧力が
より均一にできるので、飛翔させるインクのドット径の
バラツキを小さくすることができることになり、また、
駆動電圧も下げることができる。
When the ink jet head 32 is driven by the driving device described in the first embodiment,
When ejecting ink droplets, the pressure applied to each nozzle can be made more uniform, so that the variation in the dot diameter of the ink to be ejected can be reduced.
The driving voltage can also be reduced.

【0066】以上のように、本発明の駆動装置によれ
ば、インクジェットヘッドの非動作時には、低電圧高周
波数の交流電圧を第1電極56と駆動電極72との間に
印加するようにしたので、インクジェットヘッドの残留
電荷を完全に除去することができ、安定した量のインク
をノズルから吐出させることができるようになる。
As described above, according to the driving apparatus of the present invention, when the ink jet head is not operated, the low-voltage high-frequency AC voltage is applied between the first electrode 56 and the driving electrode 72. Thus, the residual charge of the ink jet head can be completely removed, and a stable amount of ink can be ejected from the nozzles.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上のように構成された本発明によれ
ば、次のような効果を奏する。請求項1に記載の発明で
は、インクジェットヘッドにおけるインク飛翔動作以外
の非動作時には、振動板と駆動電極との間に、ノズルか
らインクが飛翔しない程度の交流電圧を印加するように
したので、インクジェットヘッドの残留電荷を完全に除
去し、安定した量のインクをノズルから吐出させること
ができるようになる。
According to the present invention configured as described above, the following effects can be obtained. According to the first aspect of the invention, when the inkjet head is not operating other than the ink flying operation, an AC voltage is applied between the vibration plate and the driving electrode to such an extent that the ink does not fly from the nozzle. The residual charge of the head is completely removed, and a stable amount of ink can be ejected from the nozzles.

【0068】請求項2に記載の発明では、振動板と駆動
電極との間に印加される交流電圧の周波数を、インクジ
ェットヘッドのインク飛翔動作時に前記駆動電極に印加
するパルスの周波数よりも高い周波数としたので、イン
クジェットヘッドの残留電荷の除去を効果的に行なうこ
とができるようになる。
According to the second aspect of the present invention, the frequency of the AC voltage applied between the diaphragm and the drive electrode is set to a frequency higher than the frequency of the pulse applied to the drive electrode during the ink jetting operation of the ink jet head. Therefore, it is possible to effectively remove the residual charges of the ink jet head.

【0069】請求項3に記載の発明では、振動板駆動手
段が動作を開始してからインク飛翔動作が終了するまで
の間を除き、振動板と駆動電極との間に、前記ノズルか
らインクが飛翔しない程度の交流電圧を印加するように
したので、インクジェットヘッドの残留電荷を完全に除
去し、安定した量のインクをノズルから吐出させること
ができるようになる。
According to the third aspect of the present invention, ink is supplied from the nozzle between the diaphragm and the drive electrode except during the period from the start of the operation of the diaphragm driving means to the end of the ink flying operation. Since an AC voltage that does not cause flying is applied, the residual charge of the inkjet head is completely removed, and a stable amount of ink can be ejected from the nozzles.

【0070】請求項4に記載の発明では、交流電圧印加
手段によって印加される交流電圧の周波数を、振動板駆
動手段によって印加されるパルス状の直流電圧の周波数
よりも高い周波数としてので、インクジェットヘッドの
残留電荷の除去を効果的に行なうことができるようにな
る。
According to the fourth aspect of the present invention, the frequency of the AC voltage applied by the AC voltage applying means is higher than the frequency of the pulsed DC voltage applied by the diaphragm driving means. Can be effectively removed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 インクジェットプリンタの概略構成を説明す
るための斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of an ink jet printer.

【図2】 図1に示したヘッドユニットの1色分のプリ
ントヘッドを含むキャリッジ周辺の構成を説明するため
の斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view for explaining a configuration around a carriage including a print head for one color of the head unit shown in FIG. 1;

【図3】 本実施の形態1におけるインクジェットヘッ
ドの構造を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure of the inkjet head according to the first embodiment.

【図4】 図3に示した振動板の動作説明に供する図で
ある。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the diaphragm shown in FIG. 3;

【図5】 図3に示したチャネルプレートの形成工程の
説明に供する図である。
FIG. 5 is a view for explaining a step of forming the channel plate shown in FIG. 3;

【図6】 チャネルプレートの上面図である。FIG. 6 is a top view of a channel plate.

【図7】 インクジェットプリンタの動作を制御する制
御系のブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram of a control system for controlling the operation of the inkjet printer.

【図8】 図7に示した振動板駆動制御回路の動作説明
に供する図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the diaphragm drive control circuit shown in FIG. 7;

【図9】 本実施の形態2において使用したインクジェ
ットヘッドの構成を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an inkjet head used in the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31…インクジェットヘッド、 51…加圧室、 52…インク供給室、 54,58…ノズル、 55…振動板、 56…第1電極、 71…空間、 72…駆動電極、 93…振動板駆動制御回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 ... Ink jet head, 51 ... Pressurization chamber, 52 ... Ink supply chamber, 54, 58 ... Nozzle, 55 ... Vibration plate, 56 ... 1st electrode, 71 ... Space, 72 ... Drive electrode, 93 ... Vibration plate drive control circuit .

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ノズルと、前記ノズルに連通する加圧室
と、前記加圧室に設けられた振動板と、前記振動板に対
向して設けられた駆動電極とから構成されるインクジェ
ットヘッドの駆動方法であって、 前記インクジェットヘッドにおけるインク飛翔動作以外
の非動作時には、前記振動板と前記駆動電極との間に、
前記ノズルからインクが飛翔しない程度の交流電圧を印
加するようにしたことを特徴とするインクジェットヘッ
ドの駆動方法。
1. An ink jet head comprising: a nozzle; a pressure chamber communicating with the nozzle; a vibration plate provided in the pressure chamber; and a drive electrode provided to face the vibration plate. A driving method, wherein at the time of non-operation other than the ink flying operation in the inkjet head, between the diaphragm and the driving electrode,
A method for driving an ink jet head, characterized in that an AC voltage that does not cause ink to fly from the nozzles is applied.
【請求項2】 前記振動板と前記駆動電極との間に印加
される交流電圧の周波数は、前記インクジェットヘッド
のインク飛翔動作時に前記駆動電極に印加するパルスの
周波数よりも高い周波数であることを特徴とする請求項
1記載のインクジェットヘッドの駆動方法。
2. The method according to claim 1, wherein a frequency of the AC voltage applied between the diaphragm and the drive electrode is higher than a frequency of a pulse applied to the drive electrode at the time of the ink jet operation of the ink jet head. The method for driving an ink jet head according to claim 1, wherein:
【請求項3】 ノズルと、前記ノズルに連通する加圧室
と、前記加圧室に設けられた振動板と、前記振動板に対
向して設けられた駆動電極とから構成されるインクジェ
ットヘッドの駆動装置であって、 前記振動板と前記駆動電極との間にパルス状の直流電圧
を印加する振動板駆動手段と、 前記振動板駆動手段が動作を開始してからインク飛翔動
作が終了するまでの間を除き、前記振動板と前記駆動電
極との間に、前記ノズルからインクが飛翔しない程度の
交流電圧を印加する交流電圧印加手段とを有することを
特徴とするインクジェットヘッドの駆動装置。
3. An inkjet head comprising: a nozzle; a pressure chamber communicating with the nozzle; a vibration plate provided in the pressure chamber; and a drive electrode provided to face the vibration plate. A driving device, comprising: a diaphragm driving unit that applies a pulsed DC voltage between the vibration plate and the driving electrode; and from the start of the operation of the diaphragm driving unit to the end of the ink flying operation. A driving device for an ink-jet head, comprising: an AC voltage applying unit that applies an AC voltage that does not cause ink to fly from the nozzles, between the vibration plate and the drive electrode, except for the above.
【請求項4】 前記交流電圧印加手段によって印加され
る交流電圧の周波数は、前記振動板駆動手段によって印
加されるパルス状の直流電圧の周波数よりも高い周波数
であることを特徴とする請求項3記載のインクジェット
ヘッドの駆動装置。
4. A frequency of the AC voltage applied by the AC voltage applying means is higher than a frequency of a pulsed DC voltage applied by the diaphragm driving means. The driving device of the inkjet head according to the above.
JP11943998A 1998-04-27 1998-04-28 Driver and driving method for ink jet head Pending JPH11309852A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100474836B1 (en) * 2000-08-05 2005-03-08 삼성전자주식회사 Manufacturing method for monolithic fluid jet printer head

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