JP2006068969A

JP2006068969A - Driving method of liquid discharging apparatus and liquid discharging apparatus

Info

Publication number: JP2006068969A
Application number: JP2004253372A
Authority: JP
Inventors: Ayumi Matsumoto; 歩松元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2006-03-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a driving method whereby an image quality of recording images can be prevented from worsening, and generation of various problems at the time of flushing can be prevented because the discharging performance of ink droplets can be stabilized by preventing a viscosity of ink in nozzles from unequally increasing at the time of waiting or by preventing the air and dust from invading into nozzles, and also whereby a consumption amount of ink can be suppressed not to increase by reducing the number of times of flushing, and to provide a liquid discharging apparatus driven by the driving method. <P>SOLUTION: At the time of waiting between operations of making the ink droplet Dp discharged, the ink Ik is pushed out through an opening 12a of the nozzle 12 to a surface 1a of a substrate 1. A liquid pool Lh covering the opening 12a is formed at the surface 1a. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば、インクジェットプリンタのインクジェットヘッド等の液体吐出装置を駆動するための駆動方法と、かかる駆動方法によって駆動される液体吐出装置とに関するものである。 The present invention relates to a driving method for driving a liquid discharging apparatus such as an ink jet head of an ink jet printer, and a liquid discharging apparatus driven by the driving method.

インクジェットプリンタやインクジェットプロッタ等の、インクジェット記録方式を利用した記録装置においては、インクジェットヘッドを主走査方向に移動させると共に、記録紙等を、上記主走査方向と交差する副走査方向に移動させながら、記録情報に応じてインクジェットヘッドを駆動させて、当該インクジェットヘッドのノズルの開口から断続的にインク滴を吐出させることにより、記録紙等の表面に、文字や画像等が記録される。 In a recording apparatus using an ink jet recording method, such as an ink jet printer or an ink jet plotter, the ink jet head is moved in the main scanning direction, and the recording paper is moved in the sub scanning direction intersecting with the main scanning direction. Characters, images, and the like are recorded on the surface of recording paper or the like by driving the ink jet head according to the recording information and intermittently ejecting ink droplets from the nozzle openings of the ink jet head.

ノズルの開口からインク滴を吐出させるためには、当該ノズルと連通する、内部にインクが充填される加圧室の容積を所定のタイミングで増減させることで、ノズル内に形成されるインクの液面のメニスカス（ノズルにおいて露出したインクの自由表面）を振動させてインク滴を発生させると共に、インク滴発生時のインクの運動エネルギーによって、ノズルの開口から吐出させることが行われる。また、加圧室の容積を増減させる手段としては、圧電素子および振動板を含み、圧電素子が変形して振動板が撓むことによって加圧室の容積を増減させる圧電アクチュエータや、加圧室内のインクを加熱して気化させることにより、加圧室内に気泡を発生させて、その容積を減少させるヒータ等が一般的に用いられる。 In order to eject ink droplets from the opening of a nozzle, the volume of a pressurizing chamber that communicates with the nozzle and is filled with ink is increased or decreased at a predetermined timing. The surface meniscus (the free surface of the ink exposed at the nozzle) is vibrated to generate ink droplets, and is ejected from the nozzle openings by the kinetic energy of the ink when the ink droplets are generated. The means for increasing / decreasing the volume of the pressurizing chamber includes a piezoelectric element and a diaphragm, and a piezoelectric actuator for increasing / decreasing the volume of the pressurizing chamber when the piezoelectric element is deformed and the diaphragm is bent. Generally, a heater or the like that reduces the volume by generating bubbles in the pressurizing chamber by heating and vaporizing the ink is generally used.

このようなインクジェットヘッドにおいては、ノズルの開口を通して、インクの液面のメニスカスが空気に曝されるので、例えば、プリンタの停止時や、断続的に記録を行っている途中の休止時など、液滴を吐出させる動作間の待機時に、インクに含まれる水等の溶媒が徐々に蒸発することで、メニスカス近傍のインクの粘度が上昇して、次にインク滴を吐出させる際に、その吐出が阻害されて、記録画像の画質が悪化するおそれがある。すなわち、メニスカス近傍のインクの粘度が上昇すると、メニスカスから分離しようとするインク滴が粘度上昇したインクに引きずられることから、正規の吐出方向からずれた方向に吐出されて記録の精度が低下したり、ノズルが目詰まりしてドットの抜けを生じたりする結果、記録画像の画質が悪化する。 In such an ink-jet head, the meniscus of the ink surface is exposed to air through the nozzle opening. For example, when the printer is stopped or during intermittent recording, During the standby period between droplet ejection operations, the solvent such as water contained in the ink gradually evaporates, increasing the viscosity of the ink in the vicinity of the meniscus. This may hinder the quality of the recorded image. That is, when the viscosity of the ink in the vicinity of the meniscus increases, the ink droplets to be separated from the meniscus are dragged by the ink whose viscosity has increased, so that it is ejected in a direction deviating from the normal ejection direction and the recording accuracy decreases. As a result of nozzle clogging and missing dots, the image quality of the recorded image deteriorates.

そこで、インクの粘度上昇によるこれらの問題を解消するため、通常のインクジェットプリンタ等においては、待機時に、メニスカス近傍の、粘度上昇したインクをインク滴として吐出させる、いわゆるフラッシングが定期的に実行される。また、待機時間が長くなって、ノズルが目詰まりする等して、フラッシングだけでは粘度上昇したインクを完全に除去できない状態になった際には、ノズルの開口に吸引ポンプで負圧を与える等して、粘度上昇したインクを除去する、いわゆるクリーニングが実行される。 Therefore, in order to solve these problems due to the increase in the viscosity of the ink, in a normal ink jet printer or the like, so-called flushing is performed periodically, in which the ink having an increased viscosity in the vicinity of the meniscus is ejected as ink droplets during standby. . In addition, when the standby time becomes long and the nozzles are clogged, and the ink whose viscosity has been increased cannot be completely removed by flushing alone, a negative pressure is applied to the nozzle opening with a suction pump, etc. Then, so-called cleaning is performed to remove the ink whose viscosity has increased.

しかし、インクの粘度上昇は、まず、メニスカスの表面近傍において、その周縁部から中心部へ向かって、次いでノズルの奥へ向かって、徐々に進行し、必ずしも均一に発生する訳ではない。そのため、不均一な粘度上昇が生じている状態でフラッシングを行った場合には、インクの粘度差によって、例えば、メニスカスが斜めに深く入り込む等して、その挙動が不安定となる場合があり、好ましくない。 However, the increase in the viscosity of the ink gradually proceeds from the peripheral edge toward the center and then toward the back of the nozzle in the vicinity of the meniscus surface, and does not necessarily occur uniformly. Therefore, when flushing is performed in a state where a non-uniform viscosity increase occurs, the behavior may become unstable due to, for example, a meniscus entering obliquely deep due to a difference in viscosity of the ink, It is not preferable.

また、フラッシング時に吐出させるインク滴が、粘度上昇したインクに引きずられて適切な方向へ吐出されずに、インクジェットプリンタ等の内部を汚し、この汚れが記録紙の裏汚れ等の原因となるおそれもある。さらに、メニスカスの振動に伴ってノズル内に空気が巻き込まれ易く、振動が連続するとインク内に気泡が形成され、この気泡が、インク滴の吐出時にインクに加えられる加圧力を吸収して、インク滴の吐出に支障を来たすおそれもある。さらに、フラッシングやクリーニングを頻繁に行うと、その動作時の音が問題となったり、インクの消費量が増加したりするおそれもある。 In addition, ink droplets that are ejected during flushing may be dragged by ink with increased viscosity and not ejected in an appropriate direction, causing the interior of an inkjet printer or the like to become dirty, and this stain may cause the backside of recording paper, etc. is there. Furthermore, air is easily trapped in the nozzle with the vibration of the meniscus, and when the vibration continues, bubbles are formed in the ink, and these bubbles absorb the pressure applied to the ink when ink droplets are ejected, and the ink There is also a risk of hindering the ejection of drops. In addition, frequent flushing and cleaning may cause problems during operation and increase the amount of ink consumed.

そこで、待機時に、加圧室内のインクに、インク滴を吐出させない範囲の微小な圧力変動を加えて微小振動させることで、メニスカス近傍のインクをかく拌して、粘度の不均一な状態を低減した状態で、フラッシングを行うことが提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。
この方法によれば、待機時に、メニスカス近傍のインクに生じた粘度の不均一を、上記微小振動によってある程度、低減した状態で、フラッシングを行うことができるため、フラッシング時に、上で述べた種々の問題が生じるのを抑制することができると共に、フラッシングの回数を減らして、インクの消費量が増加するのを抑制することもできる。さらに、特許文献３記載の発明においては、インクを微小振動させる振動周波数を、可聴周波数域よりも高い周波数に設定しており、微小振動時の動作音を低減することもできる。
特開２０００−１１７９９３号公報（請求項１、２、第００１３欄〜第００１６欄）特開２００４−４２３１４号公報（請求項１、第００１７欄〜第００１８欄）特開２００４−８２７１８号公報（請求項１、第０００５欄〜第０００７欄） Therefore, during standby, the ink near the meniscus is agitated by adding minute pressure fluctuations that do not cause ink droplets to be ejected to the ink in the pressurizing chamber, thereby reducing uneven viscosity. It has been proposed to perform flushing in such a state (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
According to this method, the flushing can be performed in a state in which the non-uniform viscosity generated in the ink in the vicinity of the meniscus is reduced to some extent by the minute vibration during the standby state. The occurrence of problems can be suppressed, and the number of flushes can be reduced to suppress an increase in ink consumption. Furthermore, in the invention described in Patent Document 3, the vibration frequency for minutely vibrating the ink is set to a frequency higher than the audible frequency range, and the operation sound at the time of minute vibration can be reduced.
JP 2000-117993 A (claims 1, 2, columns 0013 to 0016) JP 2004-42314 A (Claim 1, columns 0017 to 0018) JP 2004-82718 A (Claim 1, columns 0005 to 0007)

特許文献１〜３に記載の発明によれば、インクを微小振動させてかく拌することにより、メニスカス近傍でのインクの不均一を低減することはできる。しかし、この操作を繰り返し行った場合には、メニスカスの近傍に、粘度はほぼ均一であるものの、通常より粘度の高いインクが多量に滞留することになるため、フラッシング時に、より多量のインクを除去する必要が生じ、インクの消費量が増加するという問題がある。 According to the inventions described in Patent Documents 1 to 3, the ink non-uniformity in the vicinity of the meniscus can be reduced by stirring the ink with minute vibration. However, when this operation is repeated, although the viscosity is almost uniform near the meniscus, a larger amount of ink with a higher viscosity than usual is retained, so a larger amount of ink is removed during flushing. There is a problem that the amount of ink consumption increases.

また、ノズルの開口周辺の微小なごみが、メニスカスと共にノズル内に引き込まれて、振動を繰り返すうちにノズル内部まで到達してメニスカスの形成を阻害し、インク滴が吐出されなくなるという問題も生じる。
本発明の目的は、待機時に、ノズル内の液体が不均一に粘度上昇したり、ノズル内に空気や微小なごみが侵入したりするのを防止して、液滴の吐出時に、その吐出性能を安定させることができるため、例えばインクジェットヘッドの場合は記録画像の画質が悪化するのを防止することができると共に、フラッシング時に前述した種々の問題が生じるのを防止することができ、しかも、フラッシングの回数を減らして、液体の消費量が増加するのを抑制することもできる液体吐出装置の駆動方法と、かかる駆動方法によって駆動される液体吐出装置とを提供することにある。 Further, there is a problem that minute dust around the nozzle opening is drawn into the nozzle together with the meniscus and reaches the inside of the nozzle while repeating the vibration, thereby obstructing the formation of the meniscus and causing ink droplets not to be ejected.
The object of the present invention is to prevent the liquid in the nozzle from increasing in viscosity non-uniformly during standby and to prevent air and minute dust from entering the nozzle, thereby improving the discharge performance when discharging a droplet. For example, in the case of an inkjet head, it is possible to prevent deterioration of the image quality of a recorded image, and to prevent the above-described various problems from occurring during flushing. An object of the present invention is to provide a driving method of a liquid ejecting apparatus that can reduce the number of times and suppress an increase in liquid consumption, and a liquid ejecting apparatus driven by such a driving method.

請求項１記載の発明は、ノズルを有する流路部材を備え、液体を、このノズルを通して、流路部材の表面に設けたノズルの開口から液滴として吐出させる液体吐出装置を駆動するための駆動方法であって、液滴を吐出させる動作間の待機時に、液体を、ノズルの開口を通して、上記流路部材の表面に押し出して、当該表面に、ノズルの開口を覆う液溜りを形成させることを特徴とする液体吐出装置の駆動方法である。 The invention described in claim 1 includes a flow path member having a nozzle, and a drive for driving a liquid discharge apparatus that discharges liquid as droplets from an opening of a nozzle provided on the surface of the flow path member through the nozzle. In the method, the liquid is pushed out through the opening of the nozzle to the surface of the flow path member during the standby time for the operation of ejecting the liquid droplets, and a liquid pool covering the opening of the nozzle is formed on the surface. This is a feature of a driving method of a liquid ejection apparatus.

請求項２記載の発明は、流路部材の表面に、ノズルの開口より大きい略半球状の液溜りを形成させる請求項１記載の液体吐出装置の駆動方法である。
請求項３記載の発明は、待機時の液溜りに微小振動を与える請求項１記載の液体吐出装置の駆動方法である。
請求項４記載の発明は、液滴を吐出させる動作を再開させるに先立って、液溜りを形成する液体が流路部材の表面に残らないように、一旦、ノズルの内部に引き込んで、ノズル内に液面のメニスカスを形成させた後、このメニスカスを振動させて液滴を発生させて、開口から吐出させる請求項１記載の液体吐出装置の駆動方法である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the method for driving a liquid ejection apparatus according to the first aspect, wherein a substantially hemispherical liquid reservoir larger than the nozzle opening is formed on the surface of the flow path member.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the method for driving the liquid ejection apparatus according to the first aspect, wherein a minute vibration is applied to the liquid pool during standby.
According to the fourth aspect of the present invention, prior to resuming the operation of ejecting the liquid droplets, the liquid forming the liquid pool is temporarily drawn into the nozzle so that the liquid does not remain on the surface of the flow path member. The liquid ejection device driving method according to claim 1, wherein after the liquid surface meniscus is formed, the meniscus is vibrated to generate droplets and eject the liquid from the opening.

請求項５記載の発明は、液体吐出装置が、
(a) 内部に液面のメニスカスが形成されるノズルと、
(b) このノズルと連通する、内部に液体が充填される加圧室と、
(c) 圧電素子および振動板を含み、圧電素子が変形して振動板が撓むことによって加圧室の容積を増減させることで、ノズル内のメニスカスを振動させて液滴を発生させて、開口から吐出させるための圧電アクチュエータと、
を備えると共に、待機時に、圧電アクチュエータを動作させて、ノズル内のメニスカスを、液滴が吐出されないタイミングでノズルの外方へ向けて振動させることによって、ノズルから流路部材の表面に押し出させて液溜りを形成させる請求項１記載の液体吐出装置の駆動方法である。 In the invention according to claim 5, the liquid ejection device is
(a) a nozzle having a liquid meniscus formed therein;
(b) a pressurizing chamber communicating with the nozzle and filled with a liquid;
(c) including a piezoelectric element and a diaphragm, and by increasing or decreasing the volume of the pressurizing chamber by deforming the piezoelectric element and bending the diaphragm, the meniscus in the nozzle is vibrated to generate droplets, A piezoelectric actuator for discharging from the opening;
And at the time of standby, the piezoelectric actuator is operated to vibrate the meniscus in the nozzle toward the outside of the nozzle at a timing when the droplet is not discharged, thereby pushing the meniscus from the nozzle to the surface of the flow path member. The method for driving a liquid ejection apparatus according to claim 1, wherein a liquid pool is formed.

請求項６記載の発明は、待機時に、圧電アクチュエータを動作させて、液溜りに微小振動を与える請求項５記載の液体吐出装置の駆動方法である。
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の駆動方法に用いる液体吐出装置であって、
(a) 内部に液面のメニスカスが形成されるノズルを有する流路部材と、
(b) このノズルと連通する、内部に液体が充填される加圧室と、
(c) 圧電素子および振動板を含み、圧電素子が変形して振動板が撓むことによって加圧室の容積を増減させることで、ノズル内のメニスカスを振動させて液滴を発生させて、開口から吐出させるための圧電アクチュエータと、
を備えると共に、圧電アクチュエータの動作を制御する制御手段を有し、この制御手段が、待機時に、ノズル内のメニスカスを、液滴が吐出されないタイミングでノズルの外方へ向けて振動させることによって、ノズルから流路部材の表面に押し出させて液溜りを形成させるべく、圧電アクチュエータを動作させる液溜り制御機能を有することを特徴とする液体吐出装置である。 The invention according to claim 6 is the driving method of the liquid ejection apparatus according to claim 5, wherein the piezoelectric actuator is operated during standby to give a minute vibration to the liquid reservoir.
A seventh aspect of the present invention is a liquid ejection device used in the driving method according to any one of the first to sixth aspects,
(a) a flow path member having a nozzle in which a liquid meniscus is formed;
(b) a pressurizing chamber communicating with the nozzle and filled with a liquid;
(c) including a piezoelectric element and a diaphragm, and by increasing or decreasing the volume of the pressurizing chamber by deforming the piezoelectric element and bending the diaphragm, the meniscus in the nozzle is vibrated to generate droplets, A piezoelectric actuator for discharging from the opening;
And a control means for controlling the operation of the piezoelectric actuator, and this control means oscillates the meniscus in the nozzle toward the outside of the nozzle at a timing when the liquid droplet is not discharged during standby. A liquid discharge apparatus having a liquid pool control function of operating a piezoelectric actuator to form a liquid pool by being pushed out from a nozzle to the surface of a flow path member.

請求項８記載の発明は、制御手段は、待機時に、圧電アクチュエータを動作させて、液溜りに微小振動を与える振動制御機能を有する請求項７記載の液体吐出装置である。
請求項９記載の発明は、流路部材の表面の、ノズルの開口の周囲が撥水処理される請求項７記載の液体吐出装置である。 An eighth aspect of the invention is the liquid ejection apparatus according to the seventh aspect, wherein the control means has a vibration control function for operating the piezoelectric actuator and applying a minute vibration to the liquid pool during standby.
The invention according to claim 9 is the liquid ejection apparatus according to claim 7, wherein the periphery of the nozzle opening on the surface of the flow path member is subjected to water repellent treatment.

請求項１記載の発明よれば、液体吐出装置の待機時に、流路部材の表面に設けたノズルの開口を、当該開口から押し出した液体によって形成される液溜りで覆うことによって、ノズル内部における液体の不均一な粘度上昇を抑制すると共に、ノズル内に微小なごみ等が侵入するのを防止することができる。
すなわち、液溜りの表面の近傍でも粘度上昇は生じるが、それがノズル内部まで到達するためには極めて長い時間を要することから、例えば液滴の吐出に際して液溜りの液を除去すれば、ノズル内部における、液体の不均一な粘度上昇を抑制することができる。そして、それに伴って、液滴の吐出時に、メニスカスの挙動が不安定となったり、液滴が適切な方向へ吐出されずに装置の内部を汚したり、ノズル内に空気が巻き込まれたりするのを防止することができる。また、液溜りによって開口を覆っておけば、この液溜りに微小なごみ等が付着しても、そのごみ等を、例えば液滴の吐出に際して液溜りの液と共に除去することによって、ノズル内部に侵入するのを防止することもできる。 According to the first aspect of the present invention, the liquid inside the nozzle is covered by covering the opening of the nozzle provided on the surface of the flow path member with the liquid reservoir formed by the liquid pushed out from the opening during standby of the liquid ejection device. In addition, it is possible to suppress the non-uniform increase in viscosity and to prevent fine dust and the like from entering the nozzle.
In other words, the viscosity rises in the vicinity of the surface of the liquid reservoir, but it takes a very long time to reach the inside of the nozzle. For example, if the liquid in the liquid reservoir is removed when the droplet is discharged, In this case, it is possible to suppress an uneven viscosity increase of the liquid. Along with this, when the droplet is discharged, the behavior of the meniscus becomes unstable, the droplet is not discharged in an appropriate direction, the inside of the apparatus is stained, or air is caught in the nozzle. Can be prevented. In addition, if the opening is covered with a liquid reservoir, even if a minute dust adheres to the liquid reservoir, the dust or the like enters the nozzle by removing it together with the liquid in the liquid reservoir when the droplet is discharged, for example. Can also be prevented.

請求項２記載の発明によれば、液溜りを、ノズルの開口より大きい略半球状に形成することによって、ノズルの開口を、上記液溜りによって、さらに確実に覆うことができるため、上で述べた、ノズル内部における液体の不均一な粘度上昇を抑制すると共に、ノズル内に微小なごみ等が侵入するのを防止する効果をより一層、向上することができる。
請求項３記載の発明によれば、待機時の液溜りに微小振動を与えて、液溜りを形成する液体をかく拌することによって、当該液溜りの、そしてノズル内の粘度上昇を抑制することができる。そのため、ノズル内部における液体の不均一な粘度上昇をさらに確実に抑制することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the liquid reservoir is formed in a substantially hemispherical shape larger than the nozzle opening, the nozzle opening can be more reliably covered with the liquid reservoir. In addition, it is possible to further improve the effect of suppressing the uneven increase in the viscosity of the liquid inside the nozzle and preventing the entry of minute dust or the like into the nozzle.
According to the invention described in claim 3, by suppressing the increase in the viscosity of the liquid reservoir and in the nozzle by applying a minute vibration to the liquid reservoir during standby and stirring the liquid forming the liquid reservoir. Can do. Therefore, it is possible to further reliably suppress the uneven viscosity increase of the liquid inside the nozzle.

また、請求項４記載の発明によれば、上記のように、液溜りを形成する液体を、一旦、ノズルの内部に引き込み、引き続いて、液滴として吐出させる、いわゆるフラッシングを行うことにより、液溜りの表面近傍で粘度上昇した液体や、液溜りの表面に付着した微小なごみ等を除去することができる。
また、その際や、その後、引き続いて液滴を吐出させる際には、流路部材の表面に液体が残っていないことから、表面に残った液体が液滴の吐出を阻害するのを防止して、液滴の吐出を安定させることができる。そのため、フラッシングを確実に行うことができると共に、インクジェットヘッドでは、記録画像の画質が悪化するのを防止することもできる。さらに、液体の消費量を低減することもできる。 According to the invention described in claim 4, as described above, the liquid forming the liquid pool is once drawn into the nozzle and subsequently discharged as droplets, so-called flushing is performed. It is possible to remove liquid whose viscosity has increased in the vicinity of the surface of the pool, minute dust attached to the surface of the pool, and the like.
In addition, when liquid droplets are subsequently ejected at that time, the liquid remaining on the surface is prevented from obstructing the ejection of the liquid droplets because no liquid remains on the surface of the flow path member. Thus, the discharge of droplets can be stabilized. Therefore, flushing can be performed reliably, and the ink jet head can also prevent deterioration in the image quality of the recorded image. Furthermore, the consumption of liquid can also be reduced.

請求項５、６記載の発明によれば、液滴の吐出に用いる圧電アクチュエータを動作させることによって、待機時に、流路部材の表面に液溜りを形成したり、形成した液溜りを微小振動させたりすることができるため、装置の構成を簡略化することができる。
また、請求項７、８記載の発明によれば、制御手段を用いて圧電アクチュエータの動作を制御することにより、待機時に、流路部材の表面に液溜りを形成したり、形成した液溜りを微小振動させたりすることができるため、ノズル内部における液体の不均一な粘度上昇を抑制すると共に、ノズル内に微小なごみ等が侵入するのを防止する効果をより一層、向上することができる。 According to the fifth and sixth aspects of the invention, by operating the piezoelectric actuator used for discharging the liquid droplets, a liquid pool is formed on the surface of the flow path member or the formed liquid pool is microvibrated during standby. Therefore, the configuration of the apparatus can be simplified.
According to the seventh and eighth aspects of the present invention, by controlling the operation of the piezoelectric actuator using the control means, a liquid pool is formed on the surface of the flow path member during standby, or the formed liquid pool is removed. Since it can be vibrated minutely, it is possible to suppress the uneven increase in the viscosity of the liquid inside the nozzle and to further improve the effect of preventing the entry of minute dust or the like into the nozzle.

さらに、請求項９記載の発明によれば、例えばインクジェットインクなどの水性の液体を使用する場合に、流路部材の表面の、ノズルの開口の周囲を撥水処理することによって、前記のように、液溜りを形成する液体をノズルの内部に引き込む際に、流路部材の表面に、より確実に、液体を残さないようにすることができ、液滴の吐出を安定させることができる。 Further, according to the ninth aspect of the present invention, when an aqueous liquid such as an inkjet ink is used, the surface of the flow path member is subjected to water repellent treatment around the nozzle opening as described above. When the liquid forming the liquid pool is drawn into the nozzle, the liquid can be reliably left on the surface of the flow path member, and the discharge of droplets can be stabilized.

以下に、本発明を、インクジェットプリンタやインクジェットプロッタ等の記録装置に組み込まれるインクジェットヘッドに適用した場合を例に挙げて説明する。
〈インクジェットヘッド〉
図１は、この例のインクジェットヘッドの一部を拡大した断面図である。また、図２(a)〜(c)は、上記例のインクジェットヘッドを用いて本発明の駆動方法を実施する過程を示す、インクジェットヘッドのノズルの部分をさらに拡大した断面図である。 Hereinafter, a case where the present invention is applied to an inkjet head incorporated in a recording apparatus such as an inkjet printer or an inkjet plotter will be described as an example.
<Inkjet head>
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a part of the ink jet head of this example. 2A to 2C are cross-sectional views further enlarging the nozzle portion of the ink jet head, showing the process of carrying out the driving method of the present invention using the ink jet head of the above example.

図１を参照して、この例のインクジェットヘッドは、図においてその上面側に、インクを充てんするための加圧室１１が面方向に複数個、所定のドットピッチで配列された、流路部材としての基板１と、この基板１の上面に、加圧室１１を閉じるように積層された圧電アクチュエータ２と、圧電アクチュエータ２を動作させるための駆動回路３と、駆動回路３を制御して圧電アクチュエータ２を動作させるための制御手段４とを備えている。 Referring to FIG. 1, the ink jet head of this example has a flow path member in which a plurality of pressurizing chambers 11 for filling ink are arranged at a predetermined dot pitch on the upper surface side in the drawing. As a substrate 1, a piezoelectric actuator 2 laminated on the upper surface of the substrate 1 so as to close the pressurizing chamber 11, a drive circuit 3 for operating the piezoelectric actuator 2, and a piezoelectric circuit by controlling the drive circuit 3. And a control means 4 for operating the actuator 2.

また、圧電アクチュエータ２は、基板１上に、この順に積層された、いずれも複数個の加圧室１１を覆う大きさを有する振動板２１と、共通電極２２と、平板状の圧電セラミック層２３（圧電素子）と、そして、それぞれの加圧室１１に対応して分離形成した複数個の個別電極２４とを備えている。
各加圧室１１には、それぞれ、基板１の、圧電アクチュエータ２を積層した側と反対側である、図において下側の面に達する、インク滴吐出のためのノズル１２が連通されている。また図示していないが、各加圧室１１には、それぞれ、インクジェットプリンタのインク補給部からインクを供給するための共通供給路が、供給口を介して連通されている。 In addition, the piezoelectric actuator 2 is laminated on the substrate 1 in this order, each having a vibration plate 21 having a size covering the plurality of pressurizing chambers 11, a common electrode 22, and a plate-like piezoelectric ceramic layer 23. (Piezoelectric element) and a plurality of individual electrodes 24 formed separately corresponding to the respective pressurizing chambers 11.
Each pressurizing chamber 11 communicates with a nozzle 12 for ejecting ink droplets that reaches the lower surface of the substrate 1 on the side opposite to the side on which the piezoelectric actuator 2 is laminated, in the drawing. Although not shown, each pressurizing chamber 11 is connected to a common supply path for supplying ink from an ink replenishing section of the ink jet printer through a supply port.

そして、インク補給部から、共通供給路と供給口とを介してインクを各加圧室１１に充てんした状態で、共通電極２２と、複数個の個別電極２４のうち、インク滴を吐出させるノズル１２に対応した個別電極２４との間に、駆動回路３から、所定のパルス波形を有する駆動電圧を印加すると、それに応じて、圧電セラミック層２３のうち、駆動電圧を印加した領域が変形することで、圧電アクチュエータ２の同領域が動作して、加圧室１１の容積が所定のタイミングで増減される。そして、それに伴って、ノズル１２内に形成されるインクの液面のメニスカスが振動して、ノズル１２から、インク滴が吐出されて記録が行われる。 And the nozzle which discharges an ink drop among the common electrode 22 and the several individual electrode 24 in the state which filled each pressurization chamber 11 from the ink supply part via the common supply path and the supply port. When a drive voltage having a predetermined pulse waveform is applied from the drive circuit 3 to the individual electrodes 24 corresponding to 12, the region of the piezoelectric ceramic layer 23 to which the drive voltage is applied is deformed accordingly. Thus, the same region of the piezoelectric actuator 2 operates, and the volume of the pressurizing chamber 11 is increased or decreased at a predetermined timing. Along with this, the meniscus of the ink surface formed in the nozzle 12 vibrates, and ink droplets are ejected from the nozzle 12 to perform recording.

上記のうち基板１は、金属製の板材や、セラミック製の板材等を用いて形成される。例えば金属製の基板１は、圧延法等によって所定の厚みに形成された板材をエッチング加工して、加圧室１１とノズル１２とを形成することによって作製される。かかる基板１を形成する金属材料としては、例えば、Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、ＷＣ−ＴｉＣ計合金等が挙げられ、中でもインクに対する耐食性と、加工性とを考慮すると、Ｆｅ−Ｎｉ系合金が好ましい。なお基板１は、図示していないが、複数枚の基板を積層して形成しても良い。 Of the above, the substrate 1 is formed using a metal plate, a ceramic plate, or the like. For example, the metal substrate 1 is manufactured by forming a pressurizing chamber 11 and a nozzle 12 by etching a plate material formed to have a predetermined thickness by a rolling method or the like. Examples of the metal material forming the substrate 1 include an Fe—Cr alloy, an Fe—Ni alloy, a WC—TiC meter alloy, and the like. Ni-based alloys are preferred. Although not shown, the substrate 1 may be formed by stacking a plurality of substrates.

また、上記基板１の、ノズル１２の開口が形成された表面１ａは、撥水処理されているのが好ましい。これにより、前記のように、表面１ａにインク溜りを形成する、通常は水性であるインクジェット記録方式用のインクをノズル１２の内部に引き込む際に、上記表面１ａに、より確実に、インクを残さないようにすることができ、インク滴の吐出を安定させることができる。 Moreover, it is preferable that the surface 1a of the substrate 1 on which the opening of the nozzle 12 is formed is subjected to water repellent treatment. As a result, as described above, when the ink for the ink jet recording method that forms an ink reservoir on the surface 1a, which is usually aqueous, is drawn into the nozzle 12, the ink is more reliably left on the surface 1a. Therefore, the ejection of ink droplets can be stabilized.

表面１ａを撥水処理するためには、当該表面１ａを、例えば図３に示すように、撥水層５で被覆すればよく、撥水層５の例としては、共析めっきによる撥水層や、ゾル−ゲル法による撥水層等が挙げられる。また、例えばフッ素含有ガラスからなる撥水層を用いることもできる。このうち、共析メッキによる撥水層は、例えばニッケル等の金属と、フッ素樹脂等の撥水性樹脂とを、第２の板材１ｂの表面に共析メッキ処理（分散メッキ処理）することによって形成される。また、ゾル−ゲル法による撥水層は、例えばケイ素酸化物の前駆体であるアルコキシシラン化合物（メトキシシラン、エトキシシラン等）と、フッ化炭素鎖を含むアルコキシシラン化合物とを含有する塗布液を塗布し、乾燥後、加熱してゾル−ゲル反応させて、ケイ素酸化物を生成させることによって形成される。 In order to perform the water repellent treatment on the surface 1a, the surface 1a may be covered with a water repellent layer 5 as shown in FIG. 3, for example. As an example of the water repellent layer 5, a water repellent layer by eutectoid plating is used. And a water-repellent layer by a sol-gel method. Further, for example, a water repellent layer made of fluorine-containing glass can be used. Among these, the water repellent layer by eutectoid plating is formed by subjecting a metal such as nickel and a water repellent resin such as fluororesin to eutectoid plating treatment (dispersion plating treatment) on the surface of the second plate 1b. Is done. Moreover, the water-repellent layer by the sol-gel method is a coating liquid containing, for example, an alkoxysilane compound (methoxysilane, ethoxysilane, etc.) that is a precursor of silicon oxide and an alkoxysilane compound containing a fluorocarbon chain. It is formed by applying, drying and heating to cause sol-gel reaction to produce silicon oxide.

圧電アクチュエータ２のうち、圧電セラミック層２３は、例えば、圧電体グリーンシートを焼成したり、圧電材料の焼結体を薄板状に研磨したりして形成される。圧電セラミック層２３を構成する圧電セラミックとしては、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）や、当該ＰＺＴにランタン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガンなどの酸化物の１種または２種以上を添加したもの、例えばＰＬＺＴなどの、ＰＺＴ系の圧電材料を挙げることができる。また、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）、ニッケルニオブ酸鉛（ＰＮＮ）、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウムなどを主要成分とするものを挙げることもできる。圧電体グリーンシートは、焼成によって上記いずれかの圧電材料となる化合物を含んでいる。 In the piezoelectric actuator 2, the piezoelectric ceramic layer 23 is formed, for example, by firing a piezoelectric green sheet or polishing a sintered body of a piezoelectric material into a thin plate shape. As the piezoelectric ceramic constituting the piezoelectric ceramic layer 23, for example, lead zirconate titanate (PZT), or one or more oxides of lanthanum, barium, niobium, zinc, nickel, manganese, etc. are added to the PZT. Examples thereof include PZT-based piezoelectric materials such as those added, for example, PLZT. In addition, lead magnesium niobate (PMN), lead nickel niobate (PNN), lead zinc niobate, lead manganese niobate, lead antimony stannate, lead titanate, barium titanate, etc. You can also. The piezoelectric green sheet contains a compound that becomes one of the above piezoelectric materials by firing.

また、振動板２１は、例えば、モリブデン、タングステン、タンタル、チタン、白金、鉄、ニッケルなどの単体金属や、これら金属の合金、あるいはステンレス鋼などの金属材料によって形成することもできるが、特に、上で説明した圧電セラミック層２３と同じ圧電セラミックによって形成されるのが好ましい。
また、振動板２１と、共通電極２２と、圧電セラミック層２３とは、振動板２１および圧電セラミック層２３のもとになるセラミックグリーンシートと、共通電極のもとになる導電ペーストの層との積層体を、同時に焼結して形成されるのが好ましい。これにより、圧電セラミック層２３の反り変形を矯正することができる。 The diaphragm 21 can be formed of a single metal such as molybdenum, tungsten, tantalum, titanium, platinum, iron, nickel, an alloy of these metals, or a metal material such as stainless steel. Preferably, the piezoelectric ceramic layer 23 described above is formed of the same piezoelectric ceramic.
Further, the diaphragm 21, the common electrode 22, and the piezoelectric ceramic layer 23 include a ceramic green sheet that is the basis of the diaphragm 21 and the piezoelectric ceramic layer 23, and a layer of conductive paste that is the basis of the common electrode. It is preferable that the laminate is formed by sintering at the same time. Thereby, the warp deformation of the piezoelectric ceramic layer 23 can be corrected.

共通電極２２を形成する金属としては、例えば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｎｉ等の金属単体、もしくはこれらの金属を含む合金が挙げられ、特にＡｇ−Ｐｄ系合金が好ましい。共通電極２２は、上で説明したように、上記金属や合金の粉末を含む導電性のペーストを、振動板２１および圧電セラミック層２３のもとになるセラミックグリーンシートと同時に焼結して形成されるのが好ましく、その厚みは、十分な導電性を確保しつつ、圧電アクチュエータ２の変形を妨げない範囲として０．５〜８μｍであるのが好ましく、１〜３μｍであるのがさらに好ましい。 Examples of the metal forming the common electrode 22 include simple metals such as Ag, Pd, Pt, Rh, Au, and Ni, or alloys containing these metals, and Ag—Pd alloys are particularly preferable. As described above, the common electrode 22 is formed by sintering the conductive paste containing the metal or alloy powder together with the ceramic green sheet that is the basis of the diaphragm 21 and the piezoelectric ceramic layer 23. The thickness is preferably 0.5 to 8 μm, more preferably 1 to 3 μm as a range that does not hinder the deformation of the piezoelectric actuator 2 while ensuring sufficient conductivity.

個別電極２４を形成する金属としては、上記と同様の金属または合金が挙げられ、特に電気抵抗および耐食性等を考慮するとＡｕが好ましい。個別電極の厚みは０．５〜５μｍであるのが好ましく、０．５〜２μｍであるのがさらに好ましい。個別電極２４は、例えば上記Ａｕ等の導電性に優れた金属の粉末を含む導電性のペーストを、圧電セラミック層２３の表面に、スクリーン印刷法などの印刷法によって所定の形状に印刷して形成したり、上記金属からなる薄板を、圧電セラミック層２３の表面に、例えば接着剤を用いて接着して一体化したのち、フォトリソグラフ法を利用したエッチングなどによって所定の形状に形成したり、あるいは圧電セラミック層２３の表面に、フォトリソグラフ法などを利用して、所定の形状の開口部を有するめっきレジスト層を形成し、上記金属をめっきしたのちレジスト層を除去して所定の形状に形成したりすることができる。 Examples of the metal forming the individual electrode 24 include the same metals and alloys as described above, and Au is preferable in consideration of electrical resistance, corrosion resistance, and the like. The thickness of the individual electrode is preferably 0.5 to 5 μm, and more preferably 0.5 to 2 μm. The individual electrode 24 is formed, for example, by printing a conductive paste containing a metal powder having excellent conductivity such as Au on the surface of the piezoelectric ceramic layer 23 in a predetermined shape by a printing method such as a screen printing method. Or a thin plate made of the above metal is integrated on the surface of the piezoelectric ceramic layer 23 by using, for example, an adhesive, and then formed into a predetermined shape by etching using a photolithographic method, or Using a photolithographic method or the like on the surface of the piezoelectric ceramic layer 23, a plating resist layer having an opening of a predetermined shape is formed. After plating the metal, the resist layer is removed to form a predetermined shape. Can be.

圧電アクチュエータ２の総厚みは、駆動回路３から駆動電圧が印加された際に良好に変形させることを考慮すると、１００μｍ以下、好ましくは８０μｍ以下、より好ましくは６５μｍ以下、特に５０μｍ以下であるのが良い。また、十分な機械的強度を付与し、取り扱い時および動作時に破損するの防止することを考慮すると、３μｍ以上、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上であるのが良い。 The total thickness of the piezoelectric actuator 2 is 100 μm or less, preferably 80 μm or less, more preferably 65 μm or less, particularly 50 μm or less, considering that the piezoelectric actuator 2 is well deformed when a drive voltage is applied from the drive circuit 3. good. In consideration of giving sufficient mechanical strength and preventing breakage during handling and operation, the thickness should be 3 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 20 μm or more.

基板１と圧電アクチュエータ２とは、例えば接着剤の層（図示せず）を介して接着して一体化することができる。接着剤としては、従来公知の種々の接着剤が挙げられるが、インクジェットヘッドの耐熱性や、インクに対する耐性を向上することを考慮すると、熱硬化温度が１００〜２５０℃であるエポキシ樹脂系、フェノール樹脂系、ポリフェニレンエーテル樹脂系等の、熱硬化性の接着剤を使用するのが好ましい。これら接着剤の層を介して、基板１と圧電アクチュエータ２とを積層して、接着剤の熱硬化温度まで加熱することによって、インクジェットヘッドが製造される。 The substrate 1 and the piezoelectric actuator 2 can be integrated by bonding through, for example, an adhesive layer (not shown). Examples of the adhesive include various conventionally known adhesives. In consideration of improving the heat resistance of the ink jet head and the resistance to ink, an epoxy resin system having a thermosetting temperature of 100 to 250 ° C., phenol It is preferable to use a thermosetting adhesive such as a resin or polyphenylene ether resin. An ink jet head is manufactured by laminating the substrate 1 and the piezoelectric actuator 2 through these adhesive layers and heating them to the thermosetting temperature of the adhesive.

上記インクジェットヘッドの圧電アクチュエータ２のうち、共通電極２２と、個別電極２４とは、それぞれ駆動回路３に接続されており、駆動回路３は、制御手段４に接続されている。
制御手段４は、記録時には、例えば、ホストコンピュータから送信された文字や画像等の記録情報をもとに駆動回路３を制御して、当該駆動回路３により、共通電極２２と、任意の個別電極２４との間に、所定のパルス波形を有する駆動電圧を印加させる。そうすると、圧電アクチュエータ２の、駆動電圧が印加された領域が動作して、その領域に対応する加圧室１１に連通したノズル１２から、インク滴が吐出されて記録が行われる。 Of the piezoelectric actuator 2 of the inkjet head, the common electrode 22 and the individual electrode 24 are each connected to the drive circuit 3, and the drive circuit 3 is connected to the control means 4.
At the time of recording, for example, the control unit 4 controls the driving circuit 3 based on recording information such as characters and images transmitted from the host computer, and the driving circuit 3 controls the common electrode 22 and any individual electrode. 24, a drive voltage having a predetermined pulse waveform is applied. Then, the region of the piezoelectric actuator 2 to which the driving voltage is applied operates, and ink droplets are ejected from the nozzle 12 communicating with the pressurizing chamber 11 corresponding to the region, and recording is performed.

詳しくは、図２(b)に示すように、ノズル１２内にインクの液面のメニスカスＭｎが形成された状態で、圧電アクチュエータ２を動作させて、加圧室１１の容積を所定のタイミングで増減させる。そうすると、供給口、加圧室１１、およびノズル１２内のインクＩｋが振動を起こし、それに伴ってメニスカスＭｎが振動する。そして、振動の速度が結果的にノズル１２の外方へ向かうことによって、メニスカスＭｎが外部へと柱状に押し出される。この押し出されたインクは、その形状からインク柱と呼ばれる。 Specifically, as shown in FIG. 2B, the piezoelectric actuator 2 is operated in a state where the meniscus Mn of the ink surface is formed in the nozzle 12, and the volume of the pressurizing chamber 11 is set at a predetermined timing. Increase or decrease. Then, the ink Ik in the supply port, the pressurizing chamber 11, and the nozzle 12 vibrates, and the meniscus Mn vibrates accordingly. As a result, the meniscus Mn is pushed out to the outside in a columnar shape as a result of the vibration speed going outward from the nozzle 12. This extruded ink is called an ink column because of its shape.

振動の速度は、やがてノズル１２の内方向へ向かうが、インク柱はそのまま外方向に運動を続けるため、図２(c)に示すようにメニスカスＭｎから切り離される。そして、切り離されたインク柱は１〜２滴程度のインク滴Ｄｐにまとまり、それが記録紙等の方向に飛翔して、当該記録紙等の表面にドットを形成する。そして、このドットの集合によって、記録紙等の表面に、文字や画像等が記録される。 The speed of vibration eventually goes inward of the nozzle 12, but since the ink column continues to move outward as it is, it is separated from the meniscus Mn as shown in FIG. Then, the separated ink columns are collected into about 1 to 2 ink droplets Dp, which fly in the direction of the recording paper or the like to form dots on the surface of the recording paper or the like. Characters, images, and the like are recorded on the surface of recording paper or the like by the collection of dots.

〈インクジェットヘッドの駆動方法〉
本発明の駆動方法において、制御手段４は、上で説明した、インク滴Ｄｐを吐出させて記録を行う動作と動作の間の待機時、すなわち、プリンタ等の停止時や、あるいは断続的に記録を行っている途中の休止時に、インクＩｋを、ノズル１２の開口１２ａを通して、流路部材としての基板１の表面１ａに押し出させることにより、図２(a)に示すように、当該表面１ａに、上記開口１２ａを覆う液溜りＬｈを形成させる液溜り制御機能を有している。 <Driving method of inkjet head>
In the driving method of the present invention, the control means 4 performs the recording during the standby time between the operations described above by ejecting the ink droplets Dp, that is, when the printer is stopped, or intermittently. When the ink Ik is pushed through the opening 12a of the nozzle 12 to the surface 1a of the substrate 1 as the flow path member during the pause in the middle of performing the process, as shown in FIG. And a liquid pool control function for forming a liquid pool Lh covering the opening 12a.

すなわち、制御手段４は、駆動回路３を制御して圧電アクチュエータ２を動作させて、ノズル１２内のメニスカスＭｎを、インク滴Ｄｐが吐出されないタイミングでノズル１２の外方へ向けて振動させる。詳しくは、加圧室１１にインクＩｋが充填された状態での、圧電アクチュエータ２の固有振動周期によって規定される、メニスカスＭｎの固有振動周期に合致するようなタイミングで、当該メニスカスＭｎを振動させることができるパルス波形を有する駆動電圧を、圧電アクチュエータ２に印加する。そうすると、当該メニスカスＭｎを形成するインクＩｋが徐々に基板１の表面１ａに押し出されて、表面張力により、当該表面１ａに液溜りＬｈが形成される。 That is, the control unit 4 controls the drive circuit 3 to operate the piezoelectric actuator 2 to vibrate the meniscus Mn in the nozzle 12 toward the outside of the nozzle 12 at a timing when the ink droplet Dp is not ejected. Specifically, the meniscus Mn is vibrated at a timing that matches the natural vibration period of the meniscus Mn defined by the natural vibration period of the piezoelectric actuator 2 in a state where the pressurizing chamber 11 is filled with the ink Ik. A drive voltage having a pulse waveform that can be applied is applied to the piezoelectric actuator 2. Then, the ink Ik that forms the meniscus Mn is gradually pushed out to the surface 1a of the substrate 1, and a liquid pool Lh is formed on the surface 1a due to surface tension.

そして、先に説明したように、形成された液溜りＬｈによってノズル１２の開口１２ａが覆われることで、待機時に、ノズル１２内のインクＩｋが不均一に粘度上昇したり、ノズル１２内に空気や微小なごみが侵入したりするのが防止されて、次のインク滴Ｄｐの吐出時に、その吐出性能を安定させることができるため、記録画像の画質が悪化するのを防止することができる。また、フラッシング時に種々の問題が生じるのを防止することができる上、フラッシングの回数を減らして、インクＩｋの消費量が増加するのを抑制することも可能となる。 As described above, the opening 12a of the nozzle 12 is covered by the formed liquid reservoir Lh, so that the ink Ik in the nozzle 12 increases in viscosity non-uniformly during standby or the air in the nozzle 12 Or fine dust can be prevented from entering, and the ejection performance can be stabilized when the next ink droplet Dp is ejected, so that the image quality of the recorded image can be prevented from deteriorating. In addition, it is possible to prevent various problems from occurring during flushing, and it is possible to reduce the number of times of flushing to suppress an increase in consumption of ink Ik.

液溜りＬｈは、図に示すように、ノズル１２の開口１２ａより大きい略半球状に形成されるのが好ましい。これにより、ノズル１２の開口１２ａを、液溜りＬｈによって、さらに確実に覆うことができるため、ノズル１２内のインクＩｋが不均一に粘度上昇するのを抑制したり、ノズル１２内に微小なごみ等が侵入するのを防止したりする効果をより一層、向上することができる。 The liquid reservoir Lh is preferably formed in a substantially hemispherical shape larger than the opening 12a of the nozzle 12, as shown in the figure. As a result, the opening 12a of the nozzle 12 can be more reliably covered with the liquid reservoir Lh, so that the viscosity of the ink Ik in the nozzle 12 can be prevented from increasing unevenly, or fine dust or the like can be contained in the nozzle 12. The effect of preventing the intrusion can be further improved.

また、制御手段４は、図２(a)に示す、ノズル１２の開口１２ａを覆う液溜りＬｈを形成した状態において、さらに圧電アクチュエータ２を動作させて、当該液溜りＬｈに微小振動を与える振動制御機能を有していてもよい。これにより、液溜りＬｈを形成するインクＩｋをかく拌することによって、当該液溜りＬｈの、そしてノズル１２内のインクＩｋの粘度上昇を抑制して、ノズル１２内におけるインクＩｋの不均一な粘度上昇をさらに確実に抑制することができる。 Further, in the state where the liquid reservoir Lh covering the opening 12a of the nozzle 12 is formed as shown in FIG. 2A, the control means 4 further operates the piezoelectric actuator 2 to vibrate that gives the liquid reservoir Lh a minute vibration. It may have a control function. Thereby, by stirring the ink Ik that forms the liquid reservoir Lh, the viscosity increase of the ink reservoir Ih in the liquid reservoir Lh and in the nozzle 12 is suppressed, and the uneven viscosity of the ink Ik in the nozzle 12 is suppressed. The rise can be further reliably suppressed.

液溜りＬｈに微小振動を与えるためには、上記のようにして液溜りＬｈを形成させた後、インクＩｋの押し出しは停止しながら、振動のみを与え続けられるように、圧電アクチュエータ２の動作を制御しなければならない。その具体的な制御の方法としては、例えば、インクＩｋに加えられる、ノズルの外方へ向かう振動の周期を押し出し時よりも長くして、インクＩｋを押し出す押し出し力をほぼ０まで弱めながら、なおかつ振動させ続ける方法や、周期はそのままとして、ノズルの外方へ向かう振動の直後に、逆にインクＩｋをノズル１２の内方に引き込む振動を重畳させて、実質的に、インクＩｋを押し出す押し出し力を０としながら、なおかつ振動させ続ける方法、あるいは、インクＩｋの押し出しと引き込みとを繰り返す方法等が挙げられる。 In order to apply the minute vibration to the liquid reservoir Lh, after the liquid reservoir Lh is formed as described above, the operation of the piezoelectric actuator 2 is performed so that only the vibration can be continuously applied while the extrusion of the ink Ik is stopped. Must be controlled. As a specific control method, for example, the period of the outward vibration of the nozzle applied to the ink Ik is made longer than that at the time of extrusion, and the extrusion force for pushing out the ink Ik is reduced to almost zero, and yet Immediately after the outward vibration of the nozzle, with the method of continuing to vibrate and the period as it is, the extrusion force that substantially pushes out the ink Ik by superimposing the vibration that pulls the ink Ik inward of the nozzle 12 is superimposed. And a method of continuing to vibrate while setting the value to 0, or a method of repeating the pushing and pulling of the ink Ik.

待機状態を解除して次の記録を開始するためには、例えば、開口１２ａを覆っていた液溜りＬｈを、プリンタの、クリーニング機構（吸引ポンプやワイパー等）を利用して除去すればよい。これにより、液溜りＬｈの表面近傍の、粘度上昇したインクＩｋや、液溜りＬｈに付着した微小なごみ等を除去して、ノズル内部に侵入するのを防止することができる。 In order to cancel the standby state and start the next recording, for example, the liquid reservoir Lh covering the opening 12a may be removed using a cleaning mechanism (a suction pump, a wiper, etc.) of the printer. Accordingly, it is possible to remove the ink Ik having an increased viscosity near the surface of the liquid reservoir Lh, minute dust attached to the liquid reservoir Lh, and the like, and to prevent entry into the nozzle.

また、液溜りＬｈを形成するインクＩｋが基板１の表面１ａに残らないように、一旦、ノズル１２の内部に引き込んで、ノズル１２内にメニスカスＭｎを形成させた後、このメニスカスＭｎを振動させてインク滴Ｄｐを発生させて、開口１２ａから吐出させるフラッシングを行っても良い。液溜りＬｈを形成するインクＩｋをノズル１２の内部に引き込むためには、駆動回路３を制御して圧電アクチュエータ２を動作させて、加圧室１１の容積を増加させればよい。 Further, the ink Ik that forms the liquid reservoir Lh is temporarily drawn into the nozzle 12 so as not to remain on the surface 1a of the substrate 1, and after forming the meniscus Mn in the nozzle 12, the meniscus Mn is vibrated. Alternatively, flushing may be performed by generating ink droplets Dp and ejecting them from the openings 12a. In order to draw the ink Ik forming the liquid reservoir Lh into the nozzle 12, the volume of the pressurizing chamber 11 may be increased by controlling the drive circuit 3 to operate the piezoelectric actuator 2.

フラッシングを行うことにより、液溜りＬｈの表面近傍で粘度上昇したインクＩｋや、液溜りＬｈの表面に付着した微小なごみ等を除去することができる。また、フラッシングを行う際や、その後、引き続いて、インク滴Ｄｐを吐出させて記録を行う際には、基板１の表面１ａにインクＩｋが残っていないことから、表面１ａに残ったインクＩｋがインク滴Ｄｐの吐出を阻害するのを防止して、その吐出を安定させることができる。そのため、フラッシングを確実に行うことができると共に、記録画像の画質が悪化するのを防止することもできる。さらに、インクＩｋの消費量を低減することもできる。 By performing flushing, it is possible to remove the ink Ik whose viscosity has increased in the vicinity of the surface of the liquid reservoir Lh, minute dust attached to the surface of the liquid reservoir Lh, and the like. Further, when performing flushing or subsequently performing recording by ejecting the ink droplets Dp, the ink Ik remaining on the surface 1a is not present because the ink Ik does not remain on the surface 1a of the substrate 1. The ejection of the ink droplet Dp can be prevented from being hindered, and the ejection can be stabilized. Therefore, flushing can be performed reliably and deterioration of the image quality of the recorded image can be prevented. Furthermore, the consumption amount of the ink Ik can be reduced.

なお、本発明の用途は、以上で説明したインクジェットヘッドには限定されず、例えばマイクロポンプ等にも適用することが可能である。
本発明によれば、以上で説明したように、ノズル内の液体が不均一に粘度上昇したり、ノズル内に空気や微小なごみが侵入したりするのを確実に防止することができる。そのため、長期間に亘ってメンテナンスを行わなくても、液体を安定して吐出させることが可能である。したがって、メンテナンス動作の回数を減少させることができるので、例えば工業用、産業用の大型の印刷装置等に本発明の構成を採用することにより、装置のメンテナンスフリー化をはかって、そのランニングコストを低減することが可能である。また、コンシューマ向けの小型のプリンタ等に本発明の構成を採用すれば、前述したようにフラッシングの回数を減らして、その動作時の音を低減しつつ、形成画像の画質を向上することも可能である。 The application of the present invention is not limited to the ink jet head described above, and can be applied to, for example, a micro pump.
According to the present invention, as described above, it is possible to reliably prevent the liquid in the nozzle from increasing in viscosity non-uniformly and the intrusion of air and fine dust into the nozzle. Therefore, the liquid can be stably ejected without performing maintenance for a long period of time. Therefore, since the number of maintenance operations can be reduced, for example, by adopting the configuration of the present invention for industrial and industrial large printing devices, the maintenance cost of the device can be reduced and the running cost can be reduced. It is possible to reduce. In addition, if the configuration of the present invention is adopted in a small printer for consumer use, it is possible to improve the image quality of the formed image while reducing the number of times of flushing and reducing the sound during operation as described above. It is.

本発明の駆動方法が適用される液体吐出装置としての、インクジェットヘッドの一部を拡大した断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a part of an inkjet head as a liquid ejection apparatus to which the driving method of the present invention is applied. 同図(a)〜(c)は、それぞれ、図１のインクジェットヘッドを用いて本発明の駆動方法を実施する過程を示す、インクジェットヘッドのノズルの部分をさらに拡大した断面図である。FIGS. 7A to 7C are cross-sectional views further enlarging the nozzle portion of the inkjet head, showing the process of carrying out the driving method of the present invention using the inkjet head of FIG. インクジェットヘッドのノズル部分の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the nozzle part of an inkjet head.

符号の説明Explanation of symbols

１基板（流路部材）
１ａ表面
１１加圧室
１２ノズル
１２ａ開口
２１振動板
２３圧電セラミック層（圧電素子）
４制御手段
Ｉｋインク（液体）
Ｍｎメニスカス
Ｄｐインク滴（液滴）
Ｌｈ液溜り 1 Substrate (channel member)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Surface 11 Pressurization chamber 12 Nozzle 12a Opening 21 Vibrating plate 23 Piezoelectric ceramic layer (piezoelectric element)
4 Control means Ik Ink (liquid)
Mn Meniscus Dp Ink droplet (droplet)
Lh Liquid reservoir

Claims

ノズルを有する流路部材を備え、液体を、このノズルを通して、流路部材の表面に設けたノズルの開口から液滴として吐出させる液体吐出装置を駆動するための駆動方法であって、液滴を吐出させる動作間の待機時に、液体を、ノズルの開口を通して、上記流路部材の表面に押し出して、当該表面に、ノズルの開口を覆う液溜りを形成させることを特徴とする液体吐出装置の駆動方法。 A driving method for driving a liquid discharge apparatus including a flow path member having a nozzle and discharging liquid as liquid droplets from the nozzle opening provided on the surface of the flow path member through the nozzles. Driving the liquid ejection apparatus, wherein the liquid is pushed out to the surface of the flow path member through the opening of the nozzle and a liquid pool covering the opening of the nozzle is formed on the surface during standby during the discharge operation. Method.

流路部材の表面に、ノズルの開口より大きい略半球状の液溜りを形成させる請求項１記載の液体吐出装置の駆動方法。 The liquid ejection apparatus driving method according to claim 1, wherein a substantially hemispherical liquid reservoir larger than the opening of the nozzle is formed on the surface of the flow path member.

待機時の液溜りに微小振動を与える請求項１記載の液体吐出装置の駆動方法。 The method of driving a liquid ejection apparatus according to claim 1, wherein a minute vibration is applied to the liquid pool during standby.

液滴を吐出させる動作を再開させるに先立って、液溜りを形成する液体が流路部材の表面に残らないように、一旦、ノズルの内部に引き込んで、ノズル内に液面のメニスカスを形成させた後、このメニスカスを振動させて液滴を発生させて、開口から吐出させる請求項１記載の液体吐出装置の駆動方法。 Prior to resuming the operation of ejecting the liquid droplets, the liquid forming the liquid pool is temporarily drawn into the nozzle so that the liquid forming the liquid pool does not remain on the surface of the flow path member, and a liquid level meniscus is formed in the nozzle. The method for driving a liquid ejection apparatus according to claim 1, wherein the meniscus is vibrated to generate droplets and ejected from the opening.

液体吐出装置が、
(a) 内部に液面のメニスカスが形成されるノズルと、
(b) このノズルと連通する、内部に液体が充填される加圧室と、
(c) 圧電素子および振動板を含み、圧電素子が変形して振動板が撓むことによって加圧室の容積を増減させることで、ノズル内のメニスカスを振動させて液滴を発生させて、開口から吐出させるための圧電アクチュエータと、
を備えると共に、待機時に、圧電アクチュエータを動作させて、ノズル内のメニスカスを、液滴が吐出されないタイミングでノズルの外方へ向けて振動させることによって、ノズルから流路部材の表面に押し出させて液溜りを形成させる請求項１記載の液体吐出装置の駆動方法。 Liquid discharge device
(a) a nozzle having a liquid meniscus formed therein;
(b) a pressurizing chamber communicating with the nozzle and filled with a liquid;
(c) including a piezoelectric element and a diaphragm, and by increasing or decreasing the volume of the pressurizing chamber by deforming the piezoelectric element and bending the diaphragm, the meniscus in the nozzle is vibrated to generate droplets, A piezoelectric actuator for discharging from the opening;
And at the time of standby, the piezoelectric actuator is operated to vibrate the meniscus in the nozzle toward the outside of the nozzle at a timing when the liquid droplet is not ejected, so that the nozzle is pushed onto the surface of the flow path member. The method for driving a liquid ejection apparatus according to claim 1, wherein a liquid pool is formed.

待機時に、圧電アクチュエータを動作させて、液溜りに微小振動を与える請求項５記載の液体吐出装置の駆動方法。 6. The method for driving a liquid ejection apparatus according to claim 5, wherein the piezoelectric actuator is operated during standby to give a minute vibration to the liquid reservoir.

請求項１〜６のいずれかに記載の駆動方法に用いる液体吐出装置であって、
(a) 内部に液面のメニスカスが形成されるノズルを有する流路部材と、
(b) このノズルと連通する、内部に液体が充填される加圧室と、
(c) 圧電素子および振動板を含み、圧電素子が変形して振動板が撓むことによって加圧室の容積を増減させることで、ノズル内のメニスカスを振動させて液滴を発生させて、開口から吐出させるための圧電アクチュエータと、
を備えると共に、圧電アクチュエータの動作を制御する制御手段を有し、この制御手段が、待機時に、ノズル内のメニスカスを、液滴が吐出されないタイミングでノズルの外方へ向けて振動させることによって、ノズルから流路部材の表面に押し出させて液溜りを形成させるべく、圧電アクチュエータを動作させる液溜り制御機能を有することを特徴とする液体吐出装置。 A liquid ejection apparatus used in the driving method according to claim 1,
(a) a flow path member having a nozzle in which a liquid meniscus is formed;
(b) a pressurizing chamber communicating with the nozzle and filled with a liquid;
(c) including a piezoelectric element and a diaphragm, and by increasing or decreasing the volume of the pressurizing chamber by deforming the piezoelectric element and bending the diaphragm, the meniscus in the nozzle is vibrated to generate droplets, A piezoelectric actuator for discharging from the opening;
And a control means for controlling the operation of the piezoelectric actuator, and this control means oscillates the meniscus in the nozzle toward the outside of the nozzle at a timing when the liquid droplet is not discharged during standby. A liquid discharge apparatus having a liquid pool control function of operating a piezoelectric actuator to form a liquid pool by being pushed out from a nozzle to the surface of a flow path member.

制御手段は、待機時に、圧電アクチュエータを動作させて、液溜りに微小振動を与える振動制御機能を有する請求項７記載の液体吐出装置。 8. The liquid ejecting apparatus according to claim 7, wherein the control means has a vibration control function for operating the piezoelectric actuator to apply a minute vibration to the liquid pool during standby.

流路部材の表面の、ノズルの開口の周囲が撥水処理される請求項７記載の液体吐出装置。 The liquid ejection apparatus according to claim 7, wherein the periphery of the nozzle opening on the surface of the flow path member is subjected to water repellent treatment.