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JPH07214775A - Printing apparatus and driving method thereof - Google Patents

Printing apparatus and driving method thereof

Info

Publication number
JPH07214775A
JPH07214775A JP28768194A JP28768194A JPH07214775A JP H07214775 A JPH07214775 A JP H07214775A JP 28768194 A JP28768194 A JP 28768194A JP 28768194 A JP28768194 A JP 28768194A JP H07214775 A JPH07214775 A JP H07214775A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
diaphragm
nozzle
ink
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP28768194A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3252627B2 (en
Inventor
Masahiro Fujii
正寛 藤井
Keiichi Mukoyama
恵一 向山
Hiroyuki Maruyama
博幸 丸山
Shuji Koeda
周史 小枝
Naoki Kobayashi
小林  直樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP28768194A priority Critical patent/JP3252627B2/en
Priority to US08/350,912 priority patent/US5644341A/en
Publication of JPH07214775A publication Critical patent/JPH07214775A/en
Priority to US08/749,874 priority patent/US5818473A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3252627B2 publication Critical patent/JP3252627B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related 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

(57)【要約】 【目的】 残留分極を消滅させて良好な印字品質を得る
ようにしたインクジェットヘッドの駆動方法及びその駆
動装置を提供する。 【構成】 ノズルと、ノズルに連通するインク流路と、
流路の一部に設けられた振動板と、振動板に対向して設
けられた電極とを有し、前記振動板と前記電極間に順方
向の電気パルスを印加し、振動板を静電気力により変形
させ、前記ノズルからインク液滴を吐出するインクジェ
ットヘッドの駆動装置において、順方向の電気パルスと
は逆方向で、かつ振動板が個別電極に当接する電気パル
スを、順方向の電気パルスを印加する直前に振動板と電
極間に印加する振動板の残留電荷除去手段212を有す
る。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a driving method of an ink jet head and a driving apparatus therefor so as to obtain a good printing quality by eliminating residual polarization. [Configuration] A nozzle and an ink flow path communicating with the nozzle,
A vibrating plate provided in a part of the flow path and an electrode provided so as to face the vibrating plate are applied, and an electric pulse in a forward direction is applied between the vibrating plate and the electrode to apply an electrostatic force In the driving device of the inkjet head that deforms the ink droplets by ejecting ink droplets from the nozzle, an electric pulse in the direction opposite to the electric pulse in the forward direction and in which the diaphragm contacts the individual electrode is changed to the electric pulse in the forward direction. It has a residual charge removing means 212 of the vibration plate which is applied between the vibration plate and the electrode immediately before the application.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はアクチュエータに静電気
を用いたインクジェットヘッドの駆動方法及びその装
置、特にそのアクチュエータを構成する振動板に残留す
る残留電荷の影響を排除することに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of driving an ink jet head using static electricity as an actuator and a device therefor, and more particularly to eliminating the influence of residual charge remaining on a diaphragm constituting the actuator.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェットプリンタは、記録時の騒
音が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、イ
ンクの自由度が高く安価な普通紙を使用できることなど
多くの利点を有する。この中でも記録の必要な時にのみ
インク液滴を吐出する、いわゆるインク・オン・デマン
ド方式が、記録に不要なインク液滴の回収を必要としな
いため、現在主流となっている。
2. Description of the Related Art Ink jet printers have many advantages such as extremely low noise during recording, high-speed printing capability, and the availability of inexpensive plain paper with a high degree of freedom in ink. Of these, the so-called ink-on-demand method, which ejects ink droplets only when recording is necessary, is currently mainstream because it does not require the collection of ink droplets unnecessary for recording.

【0003】従来のインク・オン・デマンド方式の駆動
方法には例えば特公平2−24218号公報に開示され
ている駆動方法がある。この駆動方法においては、イン
ク噴射圧力を発生する圧力室の容積を変化させる圧電素
子を備え、圧電素子には待機状態で圧電素子の分極電圧
と同方向の電気的パルスが印加され、圧電素子を充電し
て圧力室の容積を減少させておき、インク噴射時には圧
電素子を徐々に放電させて圧力室の容積を増大させた後
に、再び圧電素子に電気的パルスを印加して圧電素子を
急速に充電させ、圧力室の容積を減少させることにより
ノズルからインクを噴射させている。そして、この駆動
方法においては、インク液滴を低電圧で最も効率良く噴
射させるために、圧力室へのインクの吸入時に起きるイ
ンク系の減衰振動の極大値近傍で圧電素子に再び電圧を
印加し急速に圧力室の容積を減少させている。
As a conventional ink-on-demand driving method, for example, there is a driving method disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-24218. In this driving method, a piezoelectric element that changes the volume of the pressure chamber that generates the ink ejection pressure is provided, and an electric pulse in the same direction as the polarization voltage of the piezoelectric element is applied to the piezoelectric element in a standby state, The volume of the pressure chamber is reduced by charging, the piezoelectric element is gradually discharged during ink ejection to increase the volume of the pressure chamber, and then an electrical pulse is applied to the piezoelectric element again to rapidly move the piezoelectric element. Ink is ejected from the nozzle by charging and reducing the volume of the pressure chamber. In this driving method, in order to eject the ink droplets most efficiently at a low voltage, the voltage is applied to the piezoelectric element again in the vicinity of the maximum value of the damping vibration of the ink system that occurs when the ink is sucked into the pressure chamber. Rapidly reducing the volume of the pressure chamber.

【0004】一方、アクチュエータの駆動に静電気力を
用いたインクジェットヘッドには、例えばUSP4,5
20,375号に開示されている構造が知られている。
On the other hand, an ink jet head which uses an electrostatic force to drive an actuator has, for example, USP 4,5.
The structure disclosed in 20,375 is known.

【0005】USP4,520,375号には、主に絶
縁手段により間隔をあけて対向する2枚のキャパシター
プレートからなるとキャパシターと、インクを収容する
リザーバとからなり、キャパシタープレートの内一枚が
例えばシリコンの半導体製の薄い振動板を形成し、キャ
パシターに時間的に変化する電圧を印加することによ
り、振動板に機械的振動を生じさせ、振動板の動きに応
答して、例えばインクの様な液体をノズルより吐出させ
る液体噴射装置が開示されている。
US Pat. No. 4,520,375 is composed of a capacitor, which is composed mainly of two capacitor plates facing each other with a gap mainly by an insulating means, and a reservoir for containing ink, and one of the capacitor plates is, for example, one of them. By forming a thin diaphragm made of silicon semiconductor and applying a time-varying voltage to the capacitor, mechanical vibration is generated in the diaphragm, and in response to the movement of the diaphragm, for example, ink such as ink. A liquid ejecting apparatus that ejects liquid from a nozzle is disclosed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述の従来のインクジ
ェットヘッドの駆動方法はアクチュエータに圧電素子を
用いたインク・オン・デマンド方式のものには最適な方
法の一つである。
The above-mentioned conventional method for driving an ink jet head is one of the most suitable methods for the ink-on-demand system using a piezoelectric element as an actuator.

【0007】しかし、USP4,520,375号に示
されるアクチュエータの駆動に静電気力を用いたインク
ジェットヘッドをインク・オン・デマンド方式で駆動さ
せる場合、上述の圧電素子によるものの駆動方法を単純
に適用したのでは、以下に述べるような問題を生じ、実
用化が困難であった。
However, in the case of driving an ink jet head using electrostatic force for driving the actuator shown in USP 4,520,375 by the ink-on-demand method, the above-mentioned driving method using a piezoelectric element is simply applied. However, the following problems occur and it is difficult to put them into practical use.

【0008】アクチュエータに静電気を用いたインクジ
ェットヘッドは、圧電素子を用いたものと異なり、振動
板と個別電極間にパルス電圧を印加した後に、振動板及
び電極間の誘電体に電荷が残留し、この残留電荷が作り
出す電界により振動板と個別電極との相対変位量が低下
する。この相対変位量が低下は、インク液滴の吐出量や
インクスピードの低下等の吐出不良の原因となり、例え
ば印字濃度や画素ずれ等の印刷品質不良や画素抜け等の
信頼性の低下を招くという問題点があった。
An ink jet head using static electricity as an actuator is different from one using a piezoelectric element, and after a pulse voltage is applied between the diaphragm and individual electrodes, electric charges remain in the dielectric between the diaphragm and the electrodes, The electric field generated by this residual charge reduces the relative displacement between the diaphragm and the individual electrodes. This reduction in the relative displacement amount causes ejection failure such as the ejection amount of ink droplets and the ink speed, which leads to deterioration of print quality such as print density and pixel shift, and deterioration of reliability such as pixel omission. There was a problem.

【0009】そして更に、残留電荷は後述するように、
過去の印加電圧の履歴によってその大きさが異なるとい
う性質を示すため、振動板と個別電極との相対変位量は
一義的に定まらず不安定になり、その結果として、イン
ク液滴の吐出量や吐出速度等が不安定になり、いずれに
しても、印字濃度や画素ずれ等の印刷品質不良や画素抜
け等、信頼性が低下する要因となっていた。
Further, the residual charge is, as will be described later,
Since the magnitude of the applied voltage varies depending on the history of the applied voltage in the past, the relative displacement amount between the diaphragm and the individual electrode is not fixed uniquely and becomes unstable. The ejection speed and the like became unstable, and in any case, it became a factor of lowering the reliability such as defective print quality such as print density and pixel shift and pixel omission.

【0010】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的は、下記の3点にあ
る。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and its objects are the following three points.

【0011】 振動板−電極間に蓄積される残留電荷
がインクジェットヘッドの駆動に与える悪影響を排除
し、振動板と個別電極との相対変位量を安定なものにす
るインクジェットヘッドの駆動方法及びその装置を提供
し、良好な印字品質を得るようにした印刷装置を及びそ
の駆動方法を提供すること。
A method and apparatus for driving an inkjet head, which eliminates the adverse effect of residual charges accumulated between the diaphragm and the electrodes on the driving of the inkjet head and stabilizes the relative displacement between the diaphragm and the individual electrodes. The present invention provides a printing apparatus and a driving method thereof, which provide good printing quality.

【0012】 振動板−電極間に蓄積される残留電荷
がインクジェットヘッドの駆動に与える悪影響を排除す
る回復手段が、短時間で確実に実行され、回復手段の実
行により、多くの時間が費やされることなく、印字速度
が低下することのない高速度で印刷可能な印刷装置及び
その駆動方法を提供すること。
The recovery means that eliminates the adverse effect that the residual charges accumulated between the diaphragm and the electrode have on the drive of the inkjet head is reliably executed in a short time, and the execution of the recovery means consumes a lot of time. (EN) Provided is a printing device capable of printing at high speed without lowering the printing speed, and a driving method thereof.

【0013】 振動板−電極間に蓄積される残留電荷
がインクジェットヘッドの駆動に与える悪影響を排除す
る回復手段を行うことにより、インクジェットヘッドが
壊れてしまう又は、寿命が短くなる等、信頼性の低下に
関わる不具合の生じない印刷装置を提供すること。
By performing a recovery means for eliminating the adverse effect of the residual charges accumulated between the diaphragm and the electrode on the driving of the inkjet head, the inkjet head is broken or the life is shortened, and the reliability is lowered. To provide a printing device that does not cause problems related to printing.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の印刷装置は、ノ
ズルと、該ノズルに連通するインク流路と、該流路の一
部に設けられた振動板と、該振動板に対向して設けられ
た電極とからなるアクチュエータと、前記振動板を変形
させ、前記ノズルから記録のためのインク液滴を吐出さ
せる駆動手段とを有し、前記駆動手段が、記録時に、前
記アクチュエータに、前記振動板を撓ませるための第1
の電圧を印加する電圧印加手段と、前記第1の電圧と
は、極性が異なり、かつ前記振動板が前記電極に接触す
る電圧値以上の大きさの第2の電圧を、前記アクチュエ
ータに印加する残留電荷除去手段とを有することを特徴
とする。前記アクチュエータの前記振動板と、前記電極
間には、絶縁層が形成されており、前記振動板の好まし
い材質は、シリコンであり、好ましい前記絶縁層は、シ
リコンの熱酸化膜からなり、前記電極の好ましい材質
は、ITO膜である。
A printing apparatus according to the present invention includes a nozzle, an ink flow path communicating with the nozzle, a vibration plate provided in a part of the flow path, and a diaphragm facing the vibration plate. An actuator including an electrode provided and a driving unit that deforms the vibration plate and ejects ink droplets for recording from the nozzle, the driving unit, when recording, causes the actuator to First for flexing diaphragm
Voltage is applied to the actuator and the first voltage is applied to the actuator with a second voltage having a polarity different from that of the voltage applied to the electrode and the diaphragm being in contact with the electrode. And a residual charge removing means. An insulating layer is formed between the vibrating plate of the actuator and the electrode, and a preferable material of the vibrating plate is silicon, and the preferable insulating layer is a thermal oxide film of silicon, and the electrode The preferred material of is an ITO film.

【0015】また、本発明の印刷装置の駆動方法は、ノ
ズルと、該ノズルに連通するインク流路と、該流路の一
部に設けられた振動板と、該振動板に対向して設けられ
た電極とからなるアクチュエータとを有し、前記振動板
を変形させ、前記ノズルからインク液滴を吐出し、記録
を行う印刷装置の駆動方法において、通常の記録時に
は、前記振動板を変形させる第1の電圧を印加し、所定
時に、前記振動板の変位量を安定させるために、前記第
1の電圧とは、極性の異なり、かつ前記振動板が前記電
極に接触する電圧値以上の大きさの第2の電圧を印加す
ることを特徴とする。前記第2の電圧は、1ドット若し
くは1行印字する毎に、印加されても良いし、前記ノズ
ルの回復処理動作を行うときに、印加してもよい。
In the method for driving a printing apparatus according to the present invention, the nozzle, the ink flow path communicating with the nozzle, the vibration plate provided in a part of the flow path, and the vibration plate provided opposite to the vibration plate. In a method of driving a printing apparatus that has an actuator including an electrode and deforms the diaphragm, ejects ink droplets from the nozzles, and performs recording, the diaphragm is deformed during normal recording. In order to stabilize the displacement amount of the diaphragm at a predetermined time by applying the first voltage, the polarity is different from that of the first voltage and is larger than the voltage value at which the diaphragm contacts the electrode. The second voltage is applied. The second voltage may be applied every time one dot or one line is printed, or may be applied when the recovery processing operation of the nozzle is performed.

【0016】[0016]

【作用】本発明においては、インクジェットヘッドの振
動板と個別電極間に順方向の電気パルスを印加すること
により、振動板とこれに対向して配置された個別電極と
の間に静電気力による引力が働き、この静電気力によっ
て振動板を変形させる。次にその電気パルスを解除する
ことにより、振動板の復元力によりインク液滴をノズル
孔より吐出させる。
In the present invention, by applying an electric pulse in the forward direction between the diaphragm of the ink jet head and the individual electrode, an attractive force due to electrostatic force is exerted between the diaphragm and the individual electrode facing the diaphragm. Works, and this electrostatic force deforms the diaphragm. Next, by releasing the electric pulse, ink droplets are ejected from the nozzle holes by the restoring force of the vibration plate.

【0017】ところが、電気パルスを解除しても振動板
と個別電極との間の電荷が残留し、その残留電荷が作り
出す電界のため、振動板が完全に復元せずに撓みを含む
ことになる。それでは、振動板と個別電極との相対変位
量が低下し、駆動時間とともに、インク液滴の吐出量や
吐出速度等も低下し、印字濃度や画素ずれ等の印刷品質
不良や画素抜け等の不具合が生じることになる。、本発
明においては、駆動時の電圧とは極性の異なる電圧(以
下リフレッシュ電圧と呼ぶ)を、例えば、1ライン印字
動作を行った後に、印加することにより、駆動電圧を印
加することにより蓄積された残留電荷を消滅させてい
る。このため、振動板と個別電極との相対変位量は低下
しない。
However, even if the electric pulse is released, the electric charge remains between the diaphragm and the individual electrodes, and the electric field created by the residual electric charge causes the diaphragm to bend without being completely restored. . Then, the relative displacement amount between the diaphragm and the individual electrode decreases, and the ejection amount and ejection speed of the ink droplets also decrease with the driving time, resulting in poor print quality such as print density and pixel shift, and defective pixels. Will occur. In the present invention, a voltage having a polarity different from that at the time of driving (hereinafter referred to as a refresh voltage) is applied, for example, after performing a one-line printing operation, and is accumulated by applying the driving voltage. The residual electric charge has disappeared. Therefore, the amount of relative displacement between the diaphragm and the individual electrode does not decrease.

【0018】更に、振動板が個別電極に接触する電圧値
(以下当接電圧と呼ぶ)以上の大きさのリフレッシュ電
圧を印加すれば、短時間で、振動板に蓄えられた残留電
荷が、消滅し、これにより、残留電荷による振動板の撓
みは、短時間でなくなり、リフレッシュ電圧を印加する
ために、多くの時間が費やされ、印字速度が低下するこ
とがない。
Furthermore, if a refresh voltage having a magnitude higher than the voltage value at which the diaphragm contacts the individual electrodes (hereinafter referred to as a contact voltage) is applied, the residual charge accumulated on the diaphragm disappears in a short time. However, as a result, the flexure of the diaphragm due to the residual charges is eliminated in a short time, a lot of time is spent for applying the refresh voltage, and the printing speed is not reduced.

【0019】また、本発明の印刷装置は、シリコン製の
振動板と、個別電極間には、シリコンの熱酸化膜からな
る電気的・機械的ストレスに強い絶縁層が形成されてお
り、駆動電圧、もしくはリフレッシュ電圧がアクチュエ
ータに印加されたとき、振動板は、熱酸化膜を介して個
別電極に接触するため、短絡によってアクチュエータが
破壊されることがなく、更に個別電極が、耐電圧性に優
れたITO膜で形成されているため、長期の駆動におい
てもヘッドが破壊される不具合が生じにくい。
Further, in the printing apparatus of the present invention, an insulating layer made of a thermal oxide film of silicon, which is strong against electrical and mechanical stress, is formed between the silicon diaphragm and the individual electrodes, and the driving voltage is increased. Or, when a refresh voltage is applied to the actuator, the vibrating plate contacts the individual electrodes through the thermal oxide film, so the actuator is not destroyed by a short circuit, and the individual electrodes have excellent withstand voltage. Since it is formed of an ITO film, the problem that the head is destroyed is unlikely to occur even during long-term driving.

【0020】[0020]

【実施例】図2は本発明の一実施例におけるインクジェ
ットヘッドの分解斜視図である。本実施例はインク液滴
を基板の端部に設けたノズル孔から吐出させるエッジイ
ジェクトタイプの例を示すものであるが、基板の上面部
に設けたノズル孔からインク液滴を吐出させるフェイス
イジュクトタイプでもよい。図3は組み立てられたイン
クジェットヘッド全体の断面側面図、図4は図3のA−
A線矢視図である。本実施例のインクジェットヘッド1
0は次に詳述する構造を持つ3枚の基板1、2、3を重
ねて接合した積層構造となっている。
FIG. 2 is an exploded perspective view of an ink jet head in one embodiment of the present invention. The present embodiment shows an example of an edge eject type in which ink droplets are ejected from nozzle holes provided at the end of the substrate, but a face image ejecting ink droplets from nozzle holes provided at the upper surface of the substrate is used. It may be a cut type. 3 is a cross-sectional side view of the entire assembled inkjet head, and FIG. 4 is A- of FIG.
It is a line A arrow line view. Inkjet head 1 of this embodiment
Reference numeral 0 has a laminated structure in which three substrates 1, 2 and 3 having the structure described in detail below are stacked and joined.

【0021】中間の第1の基板1は、シリコン基板であ
り、複数のノズル孔4を構成するように、基板1の表面
に一端より平行に等間隔で形成された複数のノズル溝1
1と、各々のノズル溝11に連通し、底壁を振動板5と
する吐出室6を構成することになる凹部12と、凹部1
2の後部に設けられたオリフィス7を構成することにな
るインク流入口のための細溝13と、各々の吐出室6に
インクを供給するための共通のインクキャビティ8を構
成することになる凹部14とを有する。また、振動板5
の下部には後述する電極を装着するため振動室9を構成
することになる凹部15が設けられている。本実施例で
は、各オリフィス7は、主に流路抵抗を増加させるた
め、また、細溝の一つが詰まったとしてもインクジェッ
トヘッドの正常な動作を保つために、3つの平行な細溝
13から形成されてる。
The intermediate first substrate 1 is a silicon substrate, and a plurality of nozzle grooves 1 are formed on the surface of the substrate 1 in parallel from one end at equal intervals so as to form a plurality of nozzle holes 4.
1 and a recess 12 communicating with each nozzle groove 11 and forming a discharge chamber 6 having a diaphragm 5 as a bottom wall;
2 is a narrow groove 13 for an ink inflow port, which will form an orifice 7 provided at the rear of the nozzle 2, and a recessed part, which will form a common ink cavity 8 for supplying ink to each ejection chamber 6. 14 and. Also, the diaphragm 5
A concave portion 15 which constitutes the vibration chamber 9 for mounting an electrode described later is provided in the lower part of the. In this embodiment, each of the orifices 7 has three parallel thin grooves 13 in order to mainly increase the flow path resistance and to maintain the normal operation of the inkjet head even if one of the narrow grooves is clogged. Is formed.

【0022】本実施例においては、振動板5とこれに対
向して配置される電極との対向間隔、即ちギャップ部1
6の長さG(図3参照、以下「ギャップ長」と記す。)
が、凹部15の深さと電極の厚さとの差になるように、
間隔保持手段を第1の基板1の下面に形成した振動室用
の凹部15により構成している。また、別の例として凹
部の形成は第2の基板2の上面でもよい。ここでは、凹
部15の深さをエッチングにより0.6μmとしてい
る。なお、ノズル溝11のピッチは0.72mmであ
り、その幅は70μmである。
In the present embodiment, the gap between the diaphragm 5 and the electrode arranged opposite thereto, that is, the gap portion 1
A length G of 6 (see FIG. 3, hereinafter referred to as “gap length”).
So that there is a difference between the depth of the recess 15 and the thickness of the electrode,
The space holding means is composed of a vibration chamber recess 15 formed on the lower surface of the first substrate 1. As another example, the recess may be formed on the upper surface of the second substrate 2. Here, the depth of the recess 15 is set to 0.6 μm by etching. The pitch of the nozzle grooves 11 is 0.72 mm and the width thereof is 70 μm.

【0023】また、第1の基板1への共通電極17の付
与については、半導体及び電極である金属の材料による
仕事関数の大小が重要であり、本実施例では共通電極材
料にはチタンを下付けとし白金、またはクロムを下付け
とし金を使用しているが、本実施例に限定されるもので
はなく、半導体及び電極材料の特性により別の組合わせ
でもよい。また、本実施例で用いられる半導体材料の抵
抗率は8〜12Ωcmである。
Regarding the provision of the common electrode 17 to the first substrate 1, it is important that the work function of the metal material of the semiconductor and the electrode is large or small. In this embodiment, titanium is used as the common electrode material. Although platinum is used as an attachment and gold is used as an underlay of chromium, the present invention is not limited to this embodiment, and another combination may be used depending on the characteristics of the semiconductor and the electrode material. The resistivity of the semiconductor material used in this example is 8 to 12 Ωcm.

【0024】第1の基板1の下面に接合される下側の第
2の基板2にはホウ珪酸系ガラスを使用し、この第2の
基板2の接合によって振動室9を構成するとともに、第
2の基板2上の振動板5に対応する各々の位置に、金を
0.1μmスパッタし、振動板5とほぼ同じ形状に金パ
ターンを形成して個別電極21としている。個別電極2
1はリード部22及び端子部23を持つ。更に、電極端
子部23を除きパイレックススパッタ膜を全面に0.2
μm被覆して絶縁層24を形成し、インクジェットヘッ
ド駆動時の絶縁破壊、ショートを防止するための膜を形
成している。
Borosilicate glass is used for the lower second substrate 2 bonded to the lower surface of the first substrate 1, and the vibration chamber 9 is formed by bonding the second substrate 2 to each other. Gold is sputtered by 0.1 μm on each position corresponding to the vibration plate 5 on the substrate 2 to form a gold pattern in substantially the same shape as the vibration plate 5 to form the individual electrodes 21. Individual electrode 2
1 has a lead portion 22 and a terminal portion 23. Furthermore, except for the electrode terminal portion 23, the Pyrex sputtered film is 0.2
An insulating layer 24 is formed by coating with a thickness of μm to form a film for preventing dielectric breakdown and short circuit when the inkjet head is driven.

【0025】第1の基板1の上面に接合される上側の第
3の基板3は、第2の基板2と同じくホウ珪酸系ガラス
を用いている。この第3の基板3の接合によって、ノズ
ル孔4、吐出室6、オリフィス7及びインクキャビティ
8が構成される。そして、第3の基板3にはインクキャ
ビティ8に連通するインク供給口31が設けられる。イ
ンク供給口31は接続パイプ32及びチューブ33を介
して図示しないインクタンクに接続される。
The upper third substrate 3 bonded to the upper surface of the first substrate 1 is made of borosilicate glass as with the second substrate 2. By joining the third substrate 3, the nozzle hole 4, the ejection chamber 6, the orifice 7, and the ink cavity 8 are formed. Further, the third substrate 3 is provided with an ink supply port 31 communicating with the ink cavity 8. The ink supply port 31 is connected to an ink tank (not shown) via a connection pipe 32 and a tube 33.

【0026】次に、第1の基板1と第2の基板2を温度
300〜500℃、電圧500〜800Vの印加で陽極
接合し、また同条件で第1の基板1と第3の基板3を接
合し、図3のようにインクジェットヘッドを組み立て
る。陽極の接合後に、振動板5と第2の基板2上の個別
電極21との間に形成されるギャップ長さGは、凹部1
5の深さと個別電極21の厚さとの差であり、本実施例
では0.5μmとしてある。また、振動板5と個別電極
21上の絶縁層24との空隙間隔G1は0.3μmとな
っている。
Next, the first substrate 1 and the second substrate 2 are anodically bonded at a temperature of 300 to 500 ° C. and a voltage of 500 to 800 V, and under the same conditions, the first substrate 1 and the third substrate 3 are joined. And the ink jet head is assembled as shown in FIG. After joining the anode, the gap length G formed between the diaphragm 5 and the individual electrode 21 on the second substrate 2 is equal to the recess 1
5 and the thickness of the individual electrode 21, which is 0.5 μm in this embodiment. The gap G1 between the diaphragm 5 and the insulating layer 24 on the individual electrode 21 is 0.3 μm.

【0027】上記のようにインクジェットヘッドを組み
立てた後は、共通電極17と個別電極21の端子部23
間にそれぞれ配線101により駆動回路102を接続
し、インクジェットプリンタを構成する。インク103
は、図示しないインクタンクよりインク供給口31を経
て第1の基板1の内部に供給され、インクキャビティ
8、吐出室6等を満たしている。そして、吐出室6のイ
ンクは、図3に示されるように、インクジェットヘッド
10の駆動時にノズル孔4よりインク液滴104となっ
て吐出され、記録紙105に印字される。
After the ink jet head is assembled as described above, the common electrode 17 and the terminal portion 23 of the individual electrode 21 are formed.
A drive circuit 102 is connected between the wirings 101 to form an inkjet printer. Ink 103
Is supplied to the inside of the first substrate 1 from an ink tank (not shown) through the ink supply port 31, and fills the ink cavity 8, the ejection chamber 6, and the like. Then, as shown in FIG. 3, the ink in the ejection chamber 6 is ejected as ink droplets 104 from the nozzle holes 4 when the inkjet head 10 is driven, and is printed on the recording paper 105.

【0028】次に上記のように構成された本実施例の電
気的接続について説明する。
Next, the electrical connection of this embodiment constructed as described above will be explained.

【0029】金属−絶縁層−半導体層からなる構造、い
わゆるMIS構造において、印加電圧の極性により、電
流の値に大きな差がある場合と差のない場合が生ずるこ
とが、空間電荷層(空乏層ともいう)の影響から現象と
して知られている。基板材質である半導体がP形シリコ
ンの場合は、基板電極側にプラス電圧をかけた時は導体
とみなせるが、マイナス電圧をかけた時は空間電荷層の
存在により導体とはみなせずに容量を持つことがわかっ
ている。
In the so-called MIS structure, which is a structure composed of a metal-insulating layer-semiconductor layer, a space charge layer (depletion layer) may or may not have a large difference in current value depending on the polarity of the applied voltage. Also known as) phenomenon. When the semiconductor material of the substrate is P-type silicon, it can be regarded as a conductor when a positive voltage is applied to the substrate electrode side, but when a negative voltage is applied, it is not regarded as a conductor due to the existence of the space charge layer and the capacitance is I know I have it.

【0030】図5は本実施例における振動板と個別電極
の部分拡大詳細図であり、電荷の様子を模式化して示し
たものである。第1の基板1にP形シリコンを用い、第
1の基板1(振動板5)側、すなわち共通電極17をプ
ラス極性、個別電極21側をマイナス極性になるように
駆動回路102に接続し、共通電極17と個別電極21
に駆動回路102によりパルス電圧を印加した場合であ
る。
FIG. 5 is a partially enlarged detailed view of the vibrating plate and the individual electrodes in this embodiment, and schematically shows the state of electric charges. P-type silicon is used for the first substrate 1, the first substrate 1 (vibration plate 5) side, that is, the common electrode 17 is connected to the drive circuit 102 so that the positive polarity and the individual electrode 21 side have the negative polarity, Common electrode 17 and individual electrode 21
This is the case where a pulse voltage is applied by the drive circuit 102 to.

【0031】P形シリコンはボロンをドープしており、
電子がドープされたボロンの数だけ不足するので、ドー
プ量と等しい正孔を持っていることが知られている。P
形シリコン中の正孔19は共通電極17のプラス電荷に
より、絶縁層26側へ反発させられる。この正孔19の
移動により、アクセプター(イオン化したボロン)は、
基板電極17から電荷の供給を受けるので、第1の基板
1内には正孔の流れが生じ、空間電荷層を発生せず導体
とみなすことができる。また個別電極21側はマイナス
電荷が帯電され、この結果、印加したパルス電圧が振動
板5を撓ませるに充分な静電気による吸引力を発生す
る。したがって、振動板5は個別電極21側へ撓むこと
になる。
The P-type silicon is doped with boron,
It is known that the electrons have the same number of holes as the number of doped boron because the number of electrons is insufficient. P
The holes 19 in the shaped silicon are repelled toward the insulating layer 26 side by the positive charge of the common electrode 17. Due to the movement of the holes 19, the acceptor (ionized boron) becomes
Since charges are supplied from the substrate electrode 17, holes flow in the first substrate 1 and a space charge layer is not generated, which can be regarded as a conductor. Further, the individual electrode 21 side is charged with a negative electric charge, and as a result, the applied pulse voltage generates an attractive force due to static electricity sufficient to bend the diaphragm 5. Therefore, the diaphragm 5 is bent toward the individual electrode 21 side.

【0032】図6及び図7は図5の振動板と個別電極と
の間にある誘電体の残留電荷に着目した模式図であり、
図6は図5と同様に電圧を印加したときの状態を示して
おり、図7はその電界を取り去ったときの状態を示して
いる。次に、残留電荷の発生を図6及び図7を参照しな
がら説明する。図6及び図7において、前述したように
振動板5は半導体であり、共通電極17は金属で形成さ
れ、それらは、オーミック接続されている。
6 and 7 are schematic diagrams focusing on the residual charge of the dielectric between the diaphragm and the individual electrodes of FIG.
Similar to FIG. 5, FIG. 6 shows a state when a voltage is applied, and FIG. 7 shows a state when the electric field is removed. Next, generation of residual charges will be described with reference to FIGS. 6 and 7. 6 and 7, as described above, the diaphragm 5 is a semiconductor, the common electrode 17 is made of metal, and they are ohmic-connected.

【0033】この振動板5は絶縁層26で覆われてい
る。そして、個別電極21に形成された絶縁層24はギ
ャップ16を介して絶縁層26と対向しており、これら
の絶縁層26、ギャップ16及び絶縁層24は全体とし
て絶縁層27を形成している。従って、ここでは振動板
5と個別電極21とによって構成される平行平板コンデ
ンサ内に誘電体が介在したモデルとしてとらえることが
できる。誘電体は保護膜絶縁層24,26に相当する。
平行平板に電圧を印加すると、誘電体は図6に示すよう
に印加電界を打ち消すような方向(電界とは逆方向に)
の分極28を発生する。この分極28のほとんどは印加
電圧を切り、コンデンサに蓄えられた電荷を抵抗46を
介して放電すると短い時間で消滅する。放電後から分極
が消滅するまでの遅れ時間を緩和時間といい、分極の種
類によって大きく異なる。
The diaphragm 5 is covered with an insulating layer 26. The insulating layer 24 formed on the individual electrode 21 faces the insulating layer 26 via the gap 16, and the insulating layer 26, the gap 16 and the insulating layer 24 form the insulating layer 27 as a whole. . Therefore, here, it can be regarded as a model in which the dielectric is interposed in the parallel plate capacitor constituted by the diaphragm 5 and the individual electrode 21. The dielectric corresponds to the protective film insulating layers 24 and 26.
When a voltage is applied to the parallel plates, the dielectric material cancels the applied electric field as shown in FIG. 6 (in the direction opposite to the electric field).
Polarization 28 is generated. Most of the polarized light 28 disappears in a short time when the applied voltage is cut off and the electric charge stored in the capacitor is discharged through the resistor 46. The delay time from the discharge to the disappearance of the polarization is called the relaxation time, which greatly differs depending on the type of polarization.

【0034】本実施例の振動板5と個別電極21の内部
の誘電体(絶縁層)の分極の場合には、緩和時間の短い
原子分極や電子分極以外に、イオン分極や界面分極と呼
ばれる比較的分極緩和時間の長い分極成分を含んでい
る。イオン分極は絶縁層内部のNa+,K+,B+等が
印加電界に沿って移動することによって発生するもので
あり、界面分極は、誘電体が不均質構造である場合、誘
電率の異なる媒質が接触する境界面に発生する分極であ
り、酸化シリコンと純シリコンの境界面に生ずるもので
ある。このため、本実施例の振動板5と個別電極21の
内部の誘電体(24,26)は、図7に示すように、電
界の繰返し印加もしくは長時間の連続印加により分極の
一部が完全に消失せず分極が長時間にわたって残る。こ
れにより誘電体は残留分極29を有するようになり、振
動板5−電極21間に残留する分極が作り出す残留電界
Pが振動板5と個別電極21との相対変位量の低下を招
く。
In the case of the polarization of the dielectric (insulating layer) inside the vibrating plate 5 and the individual electrode 21 of this embodiment, a comparison called ion polarization or interface polarization other than atomic polarization or electronic polarization with a short relaxation time is made. It contains a polarization component with a long dynamic relaxation time. Ion polarization is generated by the movement of Na +, K +, B +, etc. inside the insulating layer along the applied electric field, and interface polarization causes contact between media having different dielectric constants when the dielectric has a heterogeneous structure. The polarization that occurs at the interface between the silicon oxide and the pure silicon. Therefore, in the dielectric 5 (24, 26) inside the vibrating plate 5 and the individual electrodes 21 of this embodiment, as shown in FIG. 7, a part of the polarization is completely generated by repeated application of an electric field or continuous application for a long time. The polarization remains for a long time without disappearing. As a result, the dielectric material has a residual polarization 29, and the residual electric field P created by the residual polarization between the diaphragm 5 and the electrode 21 causes a decrease in the relative displacement amount between the diaphragm 5 and the individual electrode 21.

【0035】図8は振動板と個別電極の撓みを経時的に
示した図である。図8(a)は振動板5と個別電極21
間に電圧を印加していない状態であり、図示のように振
動板5と個別電極21とは平行になっている。図8
(b)は振動板5と個別電極17に電圧を印加したとき
の状態であり、図示のように振動板5は撓む。ここでは
その撓みの量をΔV1とする。次に、図8(c)は振動
板5と個別電極17に蓄えられた電荷を放電した後の状
態であり、放電後も、残留電荷が作り出す残留電界によ
り振動板5が撓んでおり、例えばその撓みの量をΔV2
とする。従って、振動板5と個別電極21との相対変位
量はΔV1−ΔV2となり、相対変位量が低下すること
が分かる。
FIG. 8 is a diagram showing the deflection of the diaphragm and the individual electrodes with time. FIG. 8A shows the diaphragm 5 and the individual electrode 21.
No voltage is applied between them, and the diaphragm 5 and the individual electrode 21 are parallel to each other as shown in the figure. Figure 8
(B) is a state when voltage is applied to the diaphragm 5 and the individual electrode 17, and the diaphragm 5 bends as shown in the figure. Here, the amount of the deflection is ΔV1. Next, FIG. 8C shows a state after the electric charge stored in the diaphragm 5 and the individual electrode 17 is discharged, and the diaphragm 5 is bent by the residual electric field generated by the residual charge even after the discharge, for example, The amount of deflection is ΔV2
And Therefore, it is understood that the relative displacement amount between the diaphragm 5 and the individual electrode 21 becomes ΔV1-ΔV2, and the relative displacement amount decreases.

【0036】このような振動板5と個別電極21との相
対変位量の低下は、上述のように、インク液滴の吐出量
やインクスピード低下等の吐出不良の原因となり、イン
クジェットプリンタの信頼性や印刷品質に悪影響を及ぼ
してしまう。そこで、本実施例においては後述するよう
に振動板5と個別電極21との間に図6とは逆方向の電
界を印加することにより、上述の残留電荷を消滅させて
いる。
The decrease in the relative displacement amount between the vibrating plate 5 and the individual electrode 21 causes the ejection failure such as the ejection amount of the ink droplet or the ink speed as described above, and the reliability of the ink jet printer. And the print quality will be adversely affected. Therefore, in the present embodiment, as described later, the electric field in the direction opposite to that of FIG. 6 is applied between the diaphragm 5 and the individual electrode 21 to eliminate the above-mentioned residual charges.

【0037】図1は本発明の一実施例のインクジェット
プリンタの概念図である。図において、202はインク
ジェットヘッドを移動させたり、紙等の印刷媒体を移動
させたりする駆動モータ、203はインクジェットヘッ
ド10及び駆動モータ202を主な構成要素としたプリ
ンタである。このプリンタ203はインクジェットヘッ
ド10や印刷媒体を駆動モータ202により移動しなが
ら、インクジェットヘッド10よりインクを吐出して印
刷媒体に到達せしめることにより文字や画像を印刷す
る。204は計時手段であり、時間の計測を行う。20
6はノズルの目詰りの回復処理を制御するノズルの目詰
り回復処理手段である。207は入力手段であり、21
0は印刷の制御や入力手段207からの入力信号を受け
て各種の演算制御を行う印刷演算制御手段210であ
る。この印刷演算制御手段210は計時手段204を起
動するための初期化信号や、プリンタ203を制御する
ための印刷制御信号を出力したり、各種の制御を行う。
211は記憶手段であり、印刷演算制御手段210の演
算処理の際に用いられる各種のデータが格納される。2
12は振動板の残留電荷除去手段であり、後述するよう
に振動板の残留電荷に対する回復処理を行うために、振
動板回復処理制御信号を出力する。
FIG. 1 is a conceptual diagram of an ink jet printer according to an embodiment of the present invention. In the figure, 202 is a drive motor that moves the inkjet head or a print medium such as paper, and 203 is a printer that mainly includes the inkjet head 10 and the drive motor 202. The printer 203 prints characters and images by ejecting ink from the inkjet head 10 to reach the print medium while moving the inkjet head 10 and the print medium by the drive motor 202. Reference numeral 204 denotes a time measuring means, which measures time. 20
Reference numeral 6 denotes a nozzle clogging recovery processing means for controlling the nozzle clogging recovery processing. 207 is an input means,
Reference numeral 0 denotes a print calculation control unit 210 that performs print control and receives various input signals from the input unit 207 and performs various calculation controls. The print calculation control means 210 outputs an initialization signal for activating the clock means 204, a print control signal for controlling the printer 203, and performs various controls.
A storage unit 211 stores various data used in the arithmetic processing of the print arithmetic control unit 210. Two
Reference numeral 12 denotes a residual charge removing means for the diaphragm, which outputs a diaphragm recovery processing control signal in order to perform recovery processing for the residual charge on the diaphragm as described later.

【0038】213はインクジェットヘット10の駆動
制御回路であり、図9の回路構成からなっている。この
駆動制御回路213にはノズル回復処理制御信号、印刷
制御信号及び振動板回復処理制御信号が入力され、これ
らの制御信号に基いてインクジェットヘット10の駆動
を制御する。214は駆動モータ202の駆動制御回路
であり、ノズル回復処理制御信号、印刷制御信号及び振
動板回復処理制御信号が入力され、これらの制御信号に
基いて駆動モータ202の駆動を制御する。
Reference numeral 213 is a drive control circuit for the ink jet head 10, which has the circuit configuration shown in FIG. A nozzle recovery process control signal, a print control signal, and a diaphragm recovery process control signal are input to the drive control circuit 213, and the drive of the inkjet head 10 is controlled based on these control signals. Reference numeral 214 denotes a drive control circuit for the drive motor 202, which receives a nozzle recovery process control signal, a print control signal, and a diaphragm recovery process control signal, and controls the drive of the drive motor 202 based on these control signals.

【0039】図9はインクジェットヘッド10の駆動制
御回路の構成を示した図である。この駆動制御回路21
3は、図示のように、制御回路215及び駆動回路10
2aから構成されている。駆動回路102aはトランジ
スタ106〜109及び増幅器110〜113から構成
されている。制御回路215はノズル回復処理制御信
号、印刷制御信号及び振動板回復処理制御信号が入力さ
れ、それらの制御信号に基いてパルス電圧P1〜P4を
増幅器110〜113に適宜出力し、増幅器110〜1
13の出力によりにトランジスタ106〜109が駆動
され、その結果、振動板5と個別電極21によって構成
されるコンデンサ114に電荷がチャージされ又はデス
チャージすることにより、インク液滴104がノズル孔
4から吐出される。ここで、抵抗115は放電速度を決
める抵抗で、抵抗116は充電速度を決める抵抗であっ
て、各々の抵抗値及びコンデンサ114の容量で充放電
の時定数が定まる。
FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the drive control circuit of the ink jet head 10. This drive control circuit 21
3 is a control circuit 215 and a drive circuit 10 as shown.
2a. The drive circuit 102a includes transistors 106 to 109 and amplifiers 110 to 113. The control circuit 215 receives the nozzle recovery processing control signal, the print control signal, and the diaphragm recovery processing control signal, outputs pulse voltages P1 to P4 to the amplifiers 110 to 113 as appropriate based on those control signals, and the amplifiers 110 to 1
The transistors 106 to 109 are driven by the output of 13, and as a result, the capacitor 114 formed by the diaphragm 5 and the individual electrode 21 is charged or discharged, whereby the ink droplet 104 is ejected from the nozzle hole 4. Is ejected. Here, the resistor 115 is a resistor that determines the discharge rate, and the resistor 116 is a resistor that determines the charge rate. The time constant of charging and discharging is determined by each resistance value and the capacitance of the capacitor 114.

【0040】図10は上述のインクジェットヘッド10
を搭載したプリンタの概要図である。300は記録紙1
05を搬送するプラテン、301は内部にインクを貯蔵
するインクタンクであり、インク供給チューブ306を
介してインクジェットヘッド10にインクを供給する。
302はキャリッジであり、インクジェットヘッド10
を記録紙105の搬送方向と直行する方向に移動させ
る。303はポンプであり、インクジェットヘッド10
のインク吐出不良等の場合、キャップ304、廃インク
回収チューブ308を介してインクを吸引し、排インク
溜305に回収する機能を果たしている。
FIG. 10 shows the ink jet head 10 described above.
FIG. 2 is a schematic diagram of a printer equipped with the. 300 is recording paper 1
A platen 301 for transporting 05 is an ink tank for storing ink therein, and supplies ink to the inkjet head 10 via an ink supply tube 306.
Reference numeral 302 denotes a carriage, which is the inkjet head 10.
Is moved in a direction orthogonal to the conveyance direction of the recording paper 105. Reference numeral 303 denotes a pump, which is the inkjet head 10.
In the case of defective ink ejection, etc., it has a function of sucking the ink through the cap 304 and the waste ink collection tube 308 and collecting it in the waste ink reservoir 305.

【0041】図11は図1の実施例のインクジェットプ
リンタの制御方法を示したフローチャートであり、図1
2はそのサブルーチンを示したフローチャートである。
図12において、(a)はノズル回復動作のサブルーチ
ンを示し、(b)は印刷動作のサブルーチンを示してい
る。まず、ステップS0において印刷演算制御手段21
0の指示に基いてプリンタ機構部等のイニシャライズが
実行される。このとき、計時手段204のリセットも同
時に行われ計時がスタートする。次のステップS1にお
いて、電源投入直後のノズル回復動作を行う。このノズ
ル回復動作は、図12(a)のノズル回復動作のサブル
ーチンのステップSS1〜SS3に示される一連の処理
によりなされる。
FIG. 11 is a flow chart showing the control method of the ink jet printer of the embodiment of FIG.
2 is a flowchart showing the subroutine.
In FIG. 12, (a) shows the subroutine for the nozzle recovery operation, and (b) shows the subroutine for the printing operation. First, in step S0, the print calculation control means 21
Based on the instruction of 0, the initialization of the printer mechanism unit and the like is executed. At this time, the timing means 204 is reset at the same time and the timing starts. In the next step S1, the nozzle recovery operation is performed immediately after the power is turned on. This nozzle recovery operation is performed by a series of processes shown in steps SS1 to SS3 of the nozzle recovery operation subroutine of FIG.

【0042】まず、ステップSS1において駆動モータ
202を駆動することによりインクジェットヘッド10
を搭載したキャリッジ302を待機位置からキャップ3
04の位置へ移動する。次に、ステップSS2において
ノズルの回復動作、即ちリフレッシュを行う。このノズ
ルのリフレッシュとは、インクジェットヘッド10のノ
ズル部の増粘したインク等のインク吐出不良の原因とな
る不良インクを排出するために、全ノズルに対応する振
動板5を駆動することにより、全てのノズルからインク
を所定回数吐出させることである。通常、各ノズルにつ
いて10発〜200発の吐出を行い、増粘した不良イン
クをノズル外に排出する。このリフレッシュの吐出回数
は計時手段204の設定時間によって予め決められる。
このノズルのリフレシュ終了後、ステップSS3におい
て再び待機位置へキャリッジ302を復帰させて、一連
のリフレッシュ動作を終了する。なお、電源投入時は、
一般的に長時間ヘッドが使用されていない可能性が高い
ので160発〜200発のインク吐出が実行される。
First, the ink jet head 10 is driven by driving the drive motor 202 in step SS1.
Mount the carriage 302 with the cap from the standby position to the cap 3
Move to position 04. Next, in step SS2, a nozzle recovery operation, that is, a refresh operation is performed. The refreshing of the nozzles is performed by driving the vibrating plate 5 corresponding to all the nozzles in order to discharge defective ink that causes defective ink ejection such as thickened ink in the nozzle portion of the inkjet head 10. That is, the ink is ejected from the nozzle of a predetermined number of times. Normally, 10 to 200 ejections are performed for each nozzle, and the thickened defective ink is ejected outside the nozzle. The number of refresh discharges is determined in advance by the set time of the timer means 204.
After the refreshing of the nozzles is completed, the carriage 302 is returned to the standby position again in step SS3, and a series of refresh operations is completed. When power is turned on,
Generally, there is a high possibility that the head will not be used for a long time, so 160 to 200 ink ejections are executed.

【0043】ノズルのリフレッシュ動作の終了後、計時
手段204は所定時間を計測し始める。ステップS2に
おいて、計時手段204が所定の時間を計測したかどう
かを判断するために、タイマーアップ信号の有無を判断
する。ここで、タイマーアップ信号が発生していた場合
には、ステップS8のノズル回復動作に進み、図12
(a)のノズル回復動作のサブルーチンに示されるリフ
レッシュ動作を行って次のステップS3に進む。タイマ
ーアップ信号が発生していない場合にはそのままステッ
プS3に進む。このステップS3においては印刷を行う
か否かの判断を行う。印刷を行わない場合にはステップ
S2に戻る。印刷を行う場合には、ステップS4におい
て計時手段204をリセットした後に、ステップS5に
おいて印刷動作を実行する。
After the completion of the nozzle refreshing operation, the timer means 204 starts measuring a predetermined time. In step S2, the presence or absence of a timer-up signal is determined in order to determine whether or not the time counting means 204 has measured a predetermined time. Here, if the timer-up signal has been generated, the process proceeds to the nozzle recovery operation of step S8, and FIG.
The refresh operation shown in the nozzle recovery operation subroutine of (a) is performed, and the process proceeds to step S3. If the timer-up signal is not generated, the process directly proceeds to step S3. In step S3, it is determined whether to print. If printing is not performed, the process returns to step S2. In the case of printing, after resetting the clock means 204 in step S4, the printing operation is executed in step S5.

【0044】この印刷動作は、図12(b)の印刷動作
のサブルーチンのステップSS10〜SS16で示され
る一連の動作によりなされる。ステップSS10におい
て計数値n=1と設定し、ステップSS11においてキ
ャリッジ302を1ドット分移動する。そして、ステッ
プSS12,SS13において印字データに基づいた指
定ドットインクを吸引して吐出する。そして、ステップ
SS14において、ステップSS12、SS13で駆動
された特定の振動板5のみについて、リフレシュ(残留
電荷の消滅)を行う。次のステップSS15において計
数値n=n+1としてインクリメントし、ステップSS
16においてnが最終ドットであるかどうかを判断し、
最終ドットでない場合にはステップSS11に戻って上
述の処理が繰り返される。最終ドットであった場合には
印刷動作を終了し、ステップS6においてキャリッジ3
02を再び待機位置へ復帰させて、ステップS7におい
て所定量だけ紙送りをする。そして、ステップS9にお
いて処理を続行するかどうかを判断し、続行する場合に
はステップS2に戻って上述の処理を繰り返す。続行し
ない場合には全ての処理を終了する。
This printing operation is performed by a series of operations shown in steps SS10 to SS16 of the printing operation subroutine of FIG. The count value n is set to 1 in step SS10, and the carriage 302 is moved by one dot in step SS11. Then, in steps SS12 and SS13, the designated dot ink based on the print data is sucked and ejected. Then, in step SS14, refreshing (disappearance of residual charges) is performed only on the specific diaphragm 5 driven in steps SS12 and SS13. In the next step SS15, the count value n = n + 1 is incremented, and step SS
In 16, it is determined whether n is the final dot,
If it is not the final dot, the process returns to step SS11 and the above-described processing is repeated. If it is the final dot, the printing operation is ended, and in step S6, the carriage 3
02 is returned to the standby position again, and the paper is fed by a predetermined amount in step S7. Then, in step S9, it is determined whether or not the process is to be continued. If the process is to be continued, the process returns to step S2 to repeat the above process. When not continuing, all the processes are ended.

【0045】図13は、図1、図9及び図12の実施例
の動作を示したタイミングチャートである。ここでは待
機状態において、抵抗Rを介してコンデンサ114を放
電状態に保持するため、パルス電圧P4が印加されてト
ランジスタ108がオンになっているものとする。ま
ず、aの区間において、パルス電圧P1,P4が供給さ
れてトランジスタ108,107がオン状態になり、振
動板5に正の電圧が印加され、電極21に負の電圧が印
加される。これによりコンデサ114に順方向の電荷が
チャージされ、振動板5が静電気による吸引力により個
別電極21側に撓んだ状態になり、吐出室6の圧力が減
少し、インク103がインクキャビテイ8からオリフイ
ス7を通じて吐出室6内に補給される。
FIG. 13 is a timing chart showing the operation of the embodiment shown in FIGS. 1, 9 and 12. Here, in the standby state, since the capacitor 114 is held in the discharged state via the resistor R, the pulse voltage P4 is applied and the transistor 108 is turned on. First, in the section a, the pulse voltages P1 and P4 are supplied, the transistors 108 and 107 are turned on, a positive voltage is applied to the diaphragm 5, and a negative voltage is applied to the electrode 21. As a result, the capacitor 114 is charged with the electric charge in the forward direction, the vibrating plate 5 is bent to the individual electrode 21 side by the attraction force by the static electricity, the pressure of the ejection chamber 6 is reduced, and the ink 103 is ejected from the ink cavity 8. It is replenished into the discharge chamber 6 through the orifice 7.

【0046】その後、bのホ−ルド区間を経過すると、
区間cにおいて、パルス電圧P2,P4が供給されてト
ランジスタ106,108がオン状態になり、コンデン
サ104に蓄積された電荷が急速にデスチャージされ
る。その結果、振動板5と個別電極21との間に働いて
いた静電気による吸引力がなくなり、振動板5は自己の
持つ剛性により復元する。この振動板5の復元により、
吐出室6内の圧力が急速に上昇し、ノズル孔4からイン
ク液滴104を記録紙105に向けて吐出する。この
後、dの区間において示すように、振動板5のリフレッ
シュがなされる。ここでは、パルス電圧P2,P3が供
給されてトランジスタ106,109がオン状態にな
り、振動板5に負の電圧、個別電極21に正の電圧が印
加される。振動板5と個別電極21によって構成される
コンデンサ114には電荷がチャージされる。しかし、
これは通常の印刷動作の場合の逆電圧であり、充電の方
向は逆になっている。これにより、図7の残留電荷が消
滅することになる。その後、e区間において、再び電荷
を放電すると、残留電荷は消滅し残っていないので、振
動板5は図8(c)のように撓んでおらず完全に復元す
る。故に次の区間a2,b2,c2を経て再び吐出され
るインク吐出量は前回吐出されたインク吐出量とほぼ一
致する。本実施例においては、このように1ドット毎に
振動板5と個別電極21との間に生成する残留電荷を消
滅させながら、インク液滴104を吐出させている。
After that, when the hold section of b is passed,
In the section c, the pulse voltages P2 and P4 are supplied, the transistors 106 and 108 are turned on, and the charges accumulated in the capacitor 104 are rapidly discharged. As a result, the attraction force due to static electricity that acts between the diaphragm 5 and the individual electrode 21 disappears, and the diaphragm 5 is restored due to its own rigidity. By restoring the diaphragm 5,
The pressure in the ejection chamber 6 rapidly rises, and the ink droplets 104 are ejected from the nozzle holes 4 toward the recording paper 105. After that, as shown in the section of d, the diaphragm 5 is refreshed. Here, the pulse voltages P2 and P3 are supplied, the transistors 106 and 109 are turned on, and a negative voltage is applied to the diaphragm 5 and a positive voltage is applied to the individual electrode 21. An electric charge is charged in the capacitor 114 formed by the diaphragm 5 and the individual electrode 21. But,
This is the reverse voltage in the normal printing operation, and the charging direction is opposite. As a result, the residual charges in FIG. 7 disappear. After that, when the electric charge is discharged again in the section e, the residual electric charge disappears and is not left, so that the diaphragm 5 is not bent as shown in FIG. 8C and is completely restored. Therefore, the ink ejection amount that is ejected again through the next sections a2, b2, and c2 substantially matches the ink ejection amount that was ejected last time. In the present embodiment, the ink droplets 104 are ejected while eliminating the residual charge generated between the vibrating plate 5 and the individual electrode 21 for each dot as described above.

【0047】なお、本実施例においてはP形半導体基板
を基板として用いたが、N形半導体基板を基板として用
いた場合には、駆動回路102aとインクジェットヘッ
ド10との接続配線はP形半導体の場合とは逆とする必
要がある。
Although the P-type semiconductor substrate is used as the substrate in this embodiment, when the N-type semiconductor substrate is used as the substrate, the connection wiring between the drive circuit 102a and the ink jet head 10 is made of P-type semiconductor. It should be the opposite of the case.

【0048】図14は図1の実施例のインクジェットプ
リンタの他の制御方法を示したフローチャートであり、
図15はそのサブルーチンを示したフローチャートであ
る。図15において、(a)はノズル回復動作のサブル
ーチンを示し、(b)は印刷動作のサブルーチンを示し
ている。本実施例においては、1行毎に振動板の回復動
作を行なわせるようにしている。図14のステップS4
とステップ5との間に振動板をリフレッシュさせるため
のステップSS12が挿入されており、このステップに
おいて上述の実施例の振動板のリフレッシュがなされ
る。このため、図15の印刷動作のサブルーチンは図1
2のステップSS12が削除されており、その他の処理
は同じである。
FIG. 14 is a flow chart showing another control method of the ink jet printer of the embodiment of FIG.
FIG. 15 is a flowchart showing the subroutine. In FIG. 15, (a) shows the subroutine for the nozzle recovery operation, and (b) shows the subroutine for the printing operation. In this embodiment, the vibrating plate recovery operation is performed row by row. Step S4 of FIG.
Step SS12 for refreshing the diaphragm is inserted between the step 5 and the step 5, and in this step, the diaphragm of the above-described embodiment is refreshed. Therefore, the print operation subroutine of FIG.
The second step SS12 is deleted, and the other processes are the same.

【0049】図16は図14及び図15の実施例の動作
を示したタイミングチャートである。本実施例において
はキャリッジ302がリターンする毎にa区間において
パルス電圧P2及びP4が供給されてトランジスタ10
6,109がオン状態になり、振動板5及び個別電極2
1に逆電圧が印加され、上述の残留電荷を消滅させてい
る。
FIG. 16 is a timing chart showing the operation of the embodiment shown in FIGS. 14 and 15. In this embodiment, the pulse voltages P2 and P4 are supplied in the section a every time the carriage 302 returns, and the transistor 10 is supplied.
6, 109 are turned on, the diaphragm 5 and the individual electrode 2
A reverse voltage is applied to 1 to eliminate the above-mentioned residual charge.

【0050】図17は図1の実施例のインクジェットプ
リンタの更に他の制御方法を示したフローチャートであ
り、図18はそのサブルーチンを示したフローチャート
である。図18において、(a)はノズル/振動板回復
動作のサブルーチンを示し、(b)は印刷動作のサブル
ーチンを示している。本実施例においては、ヘッドノズ
ルの回復動作時に振動板の回復動作も行なわせるように
している。図11のステップS1及びS8は、図17の
ステップS1a及びS8aに対応しており、このステッ
プS1a及びS8aではノズル回復動作だけでなく、振
動板の回復処理も行うようにしている。従って、図18
(a)のノズル/振動板回復動作のサブルーチンでは、
ステップSS1においてキャリッジ302を待機位置に
移動させた後に、次のステップであるステップSS12
において振動板5のリフレッシュを行うようにしてい
る。このため、図18(b)の印刷動作のサブルーチン
は図12のステップSS12が削除されている。
FIG. 17 is a flow chart showing still another control method of the ink jet printer of the embodiment of FIG. 1, and FIG. 18 is a flow chart showing its subroutine. In FIG. 18, (a) shows a nozzle / vibration plate recovery operation subroutine, and (b) shows a printing operation subroutine. In this embodiment, when the head nozzle is recovered, the diaphragm is also recovered. Steps S1 and S8 of FIG. 11 correspond to steps S1a and S8a of FIG. 17, and in these steps S1a and S8a, not only the nozzle recovery operation but also the diaphragm recovery process is performed. Therefore, FIG.
In the nozzle / vibration plate recovery operation subroutine of (a),
After the carriage 302 is moved to the standby position in step SS1, the next step is step SS12.
At 5, the diaphragm 5 is refreshed. Therefore, step SS12 of FIG. 12 is deleted from the print operation subroutine of FIG. 18 (b).

【0051】以上に上述した実施例によれば、例えば1
ドットおきに、もしくは1ライン印刷する毎に、また
は、計時に基づいて、周期的に残留電荷を除去すること
により、残留電荷が及ぼす悪影響が避けられるものであ
る。本実施例のこれら各態様は、組み合わせて用いられ
てもよい。この方法で残留電荷を除去することによっ
て、好ましくは、完全に振動板の残留撓みが除かれるこ
とが望ましいが、静電アクチュエータを定められたある
状態にリセットすることによって、完全に振動板の残留
撓みが除かれなくても、すくなくともその残留撓みは一
定となり、振動板の相対変位量も一定となる。残留撓み
が一定であれば、残留撓みに応じて、駆動電圧を増加す
ることによって、インク吐出量、及びインク吐出速度を
簡単に補正することができるという効果を有する。
According to the embodiment described above, for example, 1
It is possible to avoid the adverse effect of the residual charge by periodically removing the residual charge at every dot, every time one line is printed, or based on timing. Each of these aspects of the present embodiment may be used in combination. By removing residual charge in this manner, it is desirable to completely eliminate residual deflection of the diaphragm, but resetting the electrostatic actuator to a defined state allows complete retention of the diaphragm. Even if the bending is not removed, the residual bending is at least constant, and the relative displacement amount of the diaphragm is also constant. If the residual flexure is constant, there is an effect that the ink ejection amount and the ink ejection speed can be easily corrected by increasing the drive voltage according to the residual flexure.

【0052】図19(a)は、図2、図3、図4に示さ
れるヘッド10における他の様態を示す断面図であり、
図19(b)は、図19(a)における要部Aの断面図
である。図19(a)、図19(b)に示されるヘッド
50は、図2、図3、図4に示されるヘッド10と比較
して、以下の点について、仕様が異なる。
FIG. 19A is a sectional view showing another mode of the head 10 shown in FIGS. 2, 3 and 4.
19B is a cross-sectional view of the main part A in FIG. The head 50 shown in FIGS. 19A and 19B is different from the head 10 shown in FIGS. 2, 3, and 4 in the following points in specifications.

【0053】まず第1に、図2における中間の第1の基
板1に設けられた凹部15を廃し、第1の基板1の下面
に接合される下側の第2の基板にエッチングにより深さ
0.3μmの凹部18を形成し、この凹部内に、各振動
板5に対応する各々の位置に、ITO(スズを添加した
酸化インジウム)を0.1μmスパッタし、振動板とほ
ぼ同じ形状にITOパターンを形成して個別電極21と
した。
First of all, the recess 15 provided in the intermediate first substrate 1 in FIG. 2 is abolished, and the lower second substrate joined to the lower surface of the first substrate 1 is etched to a depth. A recess 18 of 0.3 μm is formed, and ITO (indium oxide to which tin is added) is sputtered in the recess at a position corresponding to each diaphragm 5 by 0.1 μm so that the shape is almost the same as that of the diaphragm. An ITO pattern was formed to serve as an individual electrode 21.

【0054】第2に、図2における第2の基板2上に形
成された絶縁層24を廃し、第1の基板1の共通電極1
7を除く全面に熱酸化膜(Si2)を0.1μm形成
し、これを、インクジェットヘッド駆動時の絶縁破壊、
ショートを防止するための絶縁層51とした。故に陽極
接合後の振動板5上の絶縁層51と個別電極21との空
隙間隔G1は0.2μmとなっている。
Second, the insulating layer 24 formed on the second substrate 2 in FIG. 2 is abolished, and the common electrode 1 of the first substrate 1 is removed.
Thermal oxide film (S i O 2) to 0.1μm formed on the entire surface except for 7, which breakdown during inkjet head drive,
The insulating layer 51 is used to prevent a short circuit. Therefore, the gap distance G1 between the insulating layer 51 on the diaphragm 5 and the individual electrode 21 after anodic bonding is 0.2 μm.

【0055】なお、ノズル溝11のピッチは0.07m
mであり、その幅は50μmとし、振動板5の厚みは1
8μmとした。また、振動板5の厚みと空隙間隔G1の
サイズは、駆動電圧、インク液滴の吐出量、吐出速度に
大きく寄与するが、本実施例に示す構造のインクジェッ
トヘッドの場合、振動板5の厚みは、12〜24μm、
空隙間隔G1は、0.15〜0.25μm程度の範囲
が、実用的に好ましい。
The pitch of the nozzle grooves 11 is 0.07 m.
The width of the diaphragm 5 is 50 μm, and the thickness of the diaphragm 5 is 1 μm.
It was 8 μm. The thickness of the diaphragm 5 and the size of the gap G1 greatly contribute to the drive voltage, the ejection amount of the ink droplets, and the ejection speed. However, in the case of the inkjet head having the structure shown in this embodiment, the thickness of the diaphragm 5 is large. Is 12 to 24 μm,
It is practically preferable that the gap G1 is in the range of about 0.15 to 0.25 μm.

【0056】図20は、1ノズルから吐出されるインク
液滴104のインク吐出速度Vmを測定した実験結果を
示すグラフである。グラフの縦軸は、インク吐出速度V
mであり、横軸は、振動板5及び個別電極21に逆電圧
(リフレッシュ電圧)を印加するa区間のパルス幅であ
る。ここでは、図9に示される駆動回路を用いて、図1
9に図示したヘッド50を図16に示されるシーケンス
で駆動して、リフレッシュ電圧20V、25V、30
V、35Vについて各々実験を行った。
FIG. 20 is a graph showing the experimental results of measuring the ink ejection speed Vm of the ink droplet 104 ejected from one nozzle. The vertical axis of the graph indicates the ink ejection speed V
m is the m-axis, and the horizontal axis is the pulse width in the section a in which the reverse voltage (refresh voltage) is applied to the diaphragm 5 and the individual electrode 21. Here, using the drive circuit shown in FIG.
The head 50 shown in FIG. 9 is driven in the sequence shown in FIG. 16 to refresh voltage 20V, 25V, 30
Experiments were conducted for V and 35V, respectively.

【0057】図21は前述の実験における駆動時の条件
を示し、振動板5に対する電極21の印加電圧の経時変
化を示すタイミングチャートである。インクを吐出させ
る順方向の電圧は27V、順方向の通電幅40μ秒で通
電周期は333μ秒(3kHz)で駆動し、1行660
パルスのインク吐出後、逆方向の電圧(リフレッシュ電
圧)Vをa秒印加し、この電圧V、パルス幅aを変化さ
せて、インク吐出速度Vmの変化を測定した。
FIG. 21 is a timing chart showing the driving conditions in the above-mentioned experiment and showing the change over time in the applied voltage of the electrode 21 to the diaphragm 5. The forward voltage for ejecting ink is 27 V, the forward energization width is 40 μsec, and the energization period is 333 μsec (3 kHz).
After the ink was ejected in pulses, a reverse voltage (refresh voltage) V was applied for a second, the voltage V and the pulse width a were changed, and the change in the ink ejection speed Vm was measured.

【0058】このインク吐出速度Vmが小さいと、一回
当たりのインク吐出量もインク吐出速度Vmに比例して
少なくなり、従って、記録紙上のドット径が小さくな
り、記録画像全体の濃度が不足し、いわゆるコントラス
トの乏しい印象をうける。また、インク液滴104は、
1つの球状の液滴となって、飛翔するわけでなく、複数
の球状の液滴が糸を引くようにして飛翔する。このた
め、インク吐出速度Vmが小さいと、先端の液滴以外の
液滴(サテライト)が遅れて記録紙に到達し、記録紙上
に形成されたドット形状が変形し、記録画像全体が、滲
んだシャープさに欠けた印象をうける。また、ヘッド1
0の走査速度を上げると、この傾向は更に顕著になるた
め、印字速度を向上させる点でも、インク吐出速度Vm
が小さいことは不都合であり、好ましくは10m/秒以
上のインク吐出速度が得られることが望ましい。
When the ink discharge speed Vm is low, the amount of ink discharged per one time also decreases in proportion to the ink discharge speed Vm. Therefore, the dot diameter on the recording paper becomes small and the density of the entire recorded image becomes insufficient. I get the impression that the so-called contrast is poor. In addition, the ink droplet 104 is
It does not fly as one spherical droplet, but a plurality of spherical droplets fly as if drawing a thread. For this reason, when the ink discharge speed Vm is low, liquid droplets (satellite) other than the liquid droplet at the leading end reach the recording paper with a delay, the dot shape formed on the recording paper is deformed, and the entire recorded image is blurred. It gives the impression of lacking sharpness. Also, head 1
When the scanning speed is increased to 0, this tendency becomes more remarkable. Therefore, in terms of improving the printing speed, the ink ejection speed Vm is also increased.
Is inconvenient, and it is desirable to obtain an ink ejection speed of 10 m / sec or more.

【0059】404は、振動板5の回復動作を行わなか
った場合のインク吐出速度Vmを示すものである。この
場合も初期には、10m/秒以上のインク吐出速度が得
られるが、インク吐出を行う度に徐々にインク速度は低
下し、約100万回の吐出時点でインク吐出速度は約5
m/秒まで低下し、安定する。
Reference numeral 404 represents the ink ejection speed Vm when the recovery operation of the diaphragm 5 is not performed. Even in this case, the ink ejection speed of 10 m / sec or more is initially obtained, but the ink ejection speed is gradually reduced each time the ink is ejected, and the ink ejection speed is about 5 at about 1 million ejections.
It drops to m / sec and stabilizes.

【0060】403、402、401、400は、各々
20V、25V、30V、35Vの逆方向の電圧(リフ
レッシュ電圧)を印加し、振動板5の回復動作を行った
ものである。この時、インク吐出駆動時すなわち、振動
板5、電極21間に順方向の電圧を印加した時、23V
程度で振動板5と電極21は接触した(以下この電圧を
当接電圧と呼ぶ)。図20より、当接電圧23V以上の
電圧で振動板5の回復動作を行ったもの、402、40
1、400は一様に、通電幅aが30μ秒の時に10m
/秒以上のインク吐出速度Vmを実現できたのに対し、
当接電圧23V以下の電圧で振動板5の回復動作を行っ
たもの402は、通電幅aを10秒以上にしても10m
/秒のインク吐出速度Vmを実現できない。また、リフ
レッシュ電圧が25V以上では、例えば、30Vと35
Vでは電圧差に対しインク吐出速度に大きな差異が見ら
れないのに対し、一方当接電圧を跨ぐ20Vと25Vの
ものでは同じ電圧差でも得られるインク吐出速度に大き
な差異があり、リフレッシュ電圧が当接電圧以上で大き
な効果が得られることが判る。
Reference numerals 403, 402, 401, and 400 are voltages for applying a reverse voltage (refresh voltage) of 20 V, 25 V, 30 V, and 35 V, respectively, to recover the diaphragm 5. At this time, when the ink discharge is driven, that is, when a forward voltage is applied between the vibrating plate 5 and the electrode 21, 23 V is applied.
The diaphragm 5 and the electrode 21 contacted each other to some extent (hereinafter, this voltage is referred to as a contact voltage). As shown in FIG. 20, the recovery operation of the diaphragm 5 was performed at a contact voltage of 23 V or higher, 402, 40.
1, 400 is uniform, 10 m when energization width a is 30 μsec.
While the ink ejection speed Vm of more than 1 second was realized,
In the case where the recovery operation of the vibrating plate 5 is performed at a contact voltage of 23 V or less, 402 is 10 m even when the energization width a is 10 seconds or more.
The ink ejection speed Vm of 1 / second cannot be realized. When the refresh voltage is 25 V or higher, for example, 30 V and 35
In the case of V, there is no great difference in the ink ejection speed with respect to the voltage difference, while in the case of 20V and 25V across the contact voltage, there is a large difference in the ink ejection speed even with the same voltage difference, and the refresh voltage is It can be seen that a large effect can be obtained at a contact voltage or higher.

【0061】以上の実験結果より、所定の周期で振動板
5が電極21に当接する電圧以上の電圧で所定の時間振
動板5、電極21にリフレッシュ電圧を印加し、振動板
の分極回復処理を行えば、10m/秒のインク吐出速度
を常に安定して得られることが判った。
From the above experimental results, a refresh voltage is applied to the vibrating plate 5 and the electrode 21 for a predetermined time at a voltage equal to or higher than the voltage at which the vibrating plate 5 contacts the electrode 21 at a predetermined period to recover the polarization of the vibrating plate. It has been found that the ink discharge speed of 10 m / sec can always be obtained stably if it is performed.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、振動
板と個別電極間にパルス状の駆動電圧を印加することに
より、個別電極とこれに対向して配置された振動板との
間に静電引力を働かせてインク吐出を行うインクジェッ
トヘッドの駆動方法において、上記のパルス電圧とは逆
方向で、かつ振動板が個別電極に接触する駆動電圧(当
接電圧)以上の大きさのリフレッシュ電圧を振動板と個
別電極間に適宜印加することにより、 振動板と個別電極との相対変位量が低下せず、従っ
て、インク液滴の吐出不良の原因がなくなっているの
で、高い印刷品質や信頼性が得られる。
As described above, according to the present invention, by applying a pulsed driving voltage between the diaphragm and the individual electrode, the gap between the individual electrode and the diaphragm arranged to face the individual electrode is applied. In a method for driving an inkjet head that discharges ink by applying electrostatic attraction to the electrode, refreshing in a direction opposite to the above pulse voltage and having a magnitude greater than a driving voltage (contact voltage) at which the diaphragm contacts the individual electrode By appropriately applying a voltage between the vibration plate and the individual electrodes, the relative displacement amount between the vibration plate and the individual electrodes does not decrease, and as a result, the cause of defective ejection of ink droplets is eliminated. Reliable.

【0063】 リフレッシュ電圧を短時間印加するこ
とで、低下しつつある振動板と個別電極との相対変位量
が瞬時に確実に回復されるため、回復手段に多くの時間
が費やされることがなく、高速度で印刷可能な印刷装置
を提供できる。
By applying the refresh voltage for a short time, the amount of relative displacement between the vibrating plate and the individual electrodes, which is decreasing, can be recovered instantly and reliably, so that much time is not spent on the recovery means. A printing device capable of printing at high speed can be provided.

【0064】また、本発明の印刷装置は、シリコン製の
振動板と、ITO膜で形成された個別電極間には、シリ
コンの熱酸化膜からなる絶縁層が形成されているため、 振動板−電極間に蓄積される残留電荷がインクジェ
ットヘッドの駆動に与える悪影響を排除する回復手段を
行うことにより、インクジェットヘッドが壊れてしまう
又は、寿命が短くなる等、信頼性の低下に関わる不具合
の生じない印刷装置を提供できる。
Further, in the printing apparatus of the present invention, since the insulating layer made of the thermal oxide film of silicon is formed between the diaphragm made of silicon and the individual electrodes formed of the ITO film, the diaphragm- By performing a recovery means that eliminates the adverse effect of the residual charge accumulated between the electrodes on the driving of the inkjet head, the inkjet head will not be broken or the life will be shortened, so that there will be no problems related to deterioration of reliability. A printing device can be provided.

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

【図1】 本発明の一実施例に係るインクジェットプリ
ンタの概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of an inkjet printer according to an embodiment of the present invention.

【図2】 前記実施例のインクジェットヘッドの分解斜
視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the inkjet head of the embodiment.

【図3】 前記実施例のインクジェットヘッドの断面側
面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional side view of the inkjet head of the embodiment.

【図4】 図3のA−A線矢視図である。FIG. 4 is a view taken along the line AA of FIG.

【図5】 前記実施例の振動板と個別電極の部分詳細模
式図である。
FIG. 5 is a partial detailed schematic diagram of a diaphragm and individual electrodes of the above-described embodiment.

【図6】 図5の振動板及び個別電極の分極に着目した
模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram focusing on polarization of the diaphragm and the individual electrodes of FIG.

【図7】 図5の振動板及び個別電極の残留分極に着目
した模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram focusing on remanent polarization of the diaphragm and individual electrodes of FIG.

【図8】 前記実施例における振動板の撓みを経時的に
示した模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing the bending of the diaphragm in the above-described embodiment over time.

【図9】 前記実施例のインクジェットヘッドの駆動制
御回路の構成を示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a drive control circuit of the ink jet head of the embodiment.

【図10】 前記実施例のジェットヘッドを搭載したプ
リンタの概要図である。
FIG. 10 is a schematic diagram of a printer equipped with the jet head of the embodiment.

【図11】 図1の実施例のインクジェットプリンタの
制御方法を示したフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart showing a method of controlling the inkjet printer of the embodiment of FIG.

【図12】 図11のサブルーチンを示したフローチャ
ートである。
12 is a flowchart showing a subroutine of FIG.

【図13】 図11の実施例の動作を示すタイミングチ
ャートである。
13 is a timing chart showing the operation of the embodiment of FIG.

【図14】 図1の実施例のインクジェットプリンタの
他の制御方法を示したフローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart showing another control method of the inkjet printer of the embodiment of FIG.

【図15】 図14のサブルーチンを示したフローチャ
ートである。
FIG. 15 is a flowchart showing a subroutine of FIG.

【図16】 図14の実施例の動作を示したタイミング
チャートである。
16 is a timing chart showing the operation of the embodiment of FIG.

【図17】 図1の実施例のインクジェットプリンタの
他の制御方法を示したフローチャートである。
FIG. 17 is a flowchart showing another control method of the inkjet printer of the embodiment of FIG.

【図18】 図17のサブルーチンを示したフローチャ
ートである。
FIG. 18 is a flowchart showing the subroutine of FIG.

【図19】 本発明のインクジェットヘッドの他の様態
を示す断面側面図である。
FIG. 19 is a sectional side view showing another aspect of the inkjet head of the present invention.

【図20】 図19に図示したインクジェットヘッドに
て実験して得られた逆方向の電気パルスの電圧、パルス
幅とインク吐出速度Vmの関係を示すグラフである。
20 is a graph showing the relationship between the voltage and pulse width of an electric pulse in the opposite direction and the ink ejection speed Vm, which was obtained by an experiment using the inkjet head shown in FIG.

【図21】 図20の実験における駆動時の条件を示す
タイミングチャートである。
FIG. 21 is a timing chart showing driving conditions in the experiment of FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小枝 周史 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 小林 直樹 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shuji Koeda 3-3-5 Yamato, Suwa City, Nagano Seiko Epson Co., Ltd. (72) Inventor Naoki Kobayashi 3-5-5 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture Seiko -In Epson Corporation

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ノズルと、該ノズルに連通するインク流
路と、該流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に
対向して設けられた電極とからなるアクチュエータとを
有し、前記振動板を変形させ、前記ノズルからインク液
滴を吐出し、記録を行う印刷装置の駆動方法において、 通常の記録時には、前記振動板を変形させる第1の電圧
を印加し、所定時に、前記振動板の変位量を安定させる
ために、前記第1の電圧とは、極性の異なり、かつ前記
振動板が前記電極に接触する電圧値以上の大きさの第2
の電圧を印加することを特徴とする印刷装置の駆動方
法。
1. An actuator comprising a nozzle, an ink flow path communicating with the nozzle, a vibration plate provided in a part of the flow path, and an electrode provided opposite to the vibration plate. Then, in the method of driving a printing apparatus that deforms the diaphragm and ejects ink droplets from the nozzles to perform recording, during normal recording, a first voltage that deforms the diaphragm is applied, and at a predetermined time. In order to stabilize the displacement amount of the diaphragm, a second voltage having a polarity different from that of the first voltage and having a magnitude equal to or larger than a voltage value at which the diaphragm contacts the electrode.
A method for driving a printing apparatus, characterized in that the voltage is applied.
【請求項2】 前記第2の電圧を、1ドット若しくは1
行印字する毎に、印加することを特徴とする請求項1記
載の印刷装置の駆動方法。
2. The second voltage is set to 1 dot or 1
The driving method of the printing apparatus according to claim 1, wherein the voltage is applied each time line printing is performed.
【請求項3】 前記第2の電圧を、前記ノズルの回復処
理動作を行うとき、印加することを特徴とする請求項1
記載の印刷装置の駆動方法。
3. The second voltage is applied when the recovery processing operation of the nozzle is performed.
A method for driving a printing apparatus described in claim 1.
【請求項4】 ノズルと、該ノズルに連通するインク流
路と、該流路の一部に設けられた振動板と、該振動板に
対向して設けられた電極とからなるアクチュエータと、
前記振動板を変形させ、前記ノズルから記録のためのイ
ンク液滴を吐出させる駆動手段とを有し、 前記駆動手段が、記録時に、前記アクチュエータに、前
記振動板を撓ませるための第1の電圧を印加する電圧印
加手段と、 前記第1の電圧とは、極性の異なり、かつ前記振動板が
前記電極に接触する電圧値以上の大きさの第2の電圧
を、前記アクチュエータに印加する残留電荷除去手段と
を有することを特徴とする印刷装置。
4. An actuator comprising a nozzle, an ink flow path communicating with the nozzle, a vibration plate provided in a part of the flow path, and an electrode provided facing the vibration plate.
A driving unit configured to deform the diaphragm and eject ink droplets for recording from the nozzles, wherein the driving unit causes the actuator to bend the diaphragm during recording. A voltage applying unit that applies a voltage and the first voltage have different polarities, and a second voltage having a magnitude equal to or larger than a voltage value at which the diaphragm contacts the electrode is applied to the actuator. A printing apparatus comprising: a charge removing unit.
【請求項5】 前記振動板の残留電荷除去手段は、前記
第2の電圧を、1ドット若しくは1行印字する毎に、印
加することを特徴とする請求項4記載の印刷装置。
5. The printing apparatus according to claim 4, wherein the residual charge removing unit of the diaphragm applies the second voltage every time one dot or one line is printed.
【請求項6】 前記振動板の残留電荷除去手段は、前記
第2の電圧を、前記ノズルの回復処理動作を行うとき、
印加することを特徴とする請求項4記載の印刷装置。
6. The residual charge removing means of the vibration plate, when performing the recovery processing operation of the nozzle with the second voltage,
The printing apparatus according to claim 4, wherein the voltage is applied.
【請求項7】 前記アクチュエータの前記振動板と、前
記電極間には、絶縁層が形成されていることを特徴とす
る請求項4記載の印刷装置。
7. The printing apparatus according to claim 4, wherein an insulating layer is formed between the vibration plate of the actuator and the electrode.
【請求項8】 前記振動板の材質は、シリコンであり、
前記絶縁層は、シリコンの熱酸化膜からなることを特徴
とする請求項7記載の印刷装置。
8. The material of the diaphragm is silicon,
The printing apparatus according to claim 7, wherein the insulating layer is formed of a thermal oxide film of silicon.
【請求項9】 前記電極が、ITO膜からなることを特
徴とする請求項7記載の印刷装置。
9. The printing apparatus according to claim 7, wherein the electrode is made of an ITO film.
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