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JP2004345274A - Head drive device, drive method, drive program and drawing device, device, electronic apparatus - Google Patents

Head drive device, drive method, drive program and drawing device, device, electronic apparatus Download PDF

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JP2004345274A
JP2004345274A JP2003146193A JP2003146193A JP2004345274A JP 2004345274 A JP2004345274 A JP 2004345274A JP 2003146193 A JP2003146193 A JP 2003146193A JP 2003146193 A JP2003146193 A JP 2003146193A JP 2004345274 A JP2004345274 A JP 2004345274A
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JP
Japan
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waveform
drive
pressure generating
discharging
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JP2003146193A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuaki Kamiyama
信明 神山
Hidenori Usuda
秀範 臼田
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】長時間にわたってインクの吐出が行われないノズルヘッドの圧電素子の自己放電を防ぎ、インクの吐出精度の安定化を図るノズルヘッドの駆動装置及び駆動方法等を提供することを目的とする。
【解決手段】複数のノズルのそれぞれに対応して設けられた圧力発生素子を作動させて各ノズルから液状体を吐出させるノズルヘッドの駆動装置において、液状体を吐出させるための第1駆動波形W1及び液状体を吐出させずに圧力発生素子を微振動させるための第2駆動波形W2を発生させる駆動波形生成部と、第1駆動波形W1及び/又は第2駆動波形W2を選択して圧力発生素子に印加する駆動波形印加部とを備えるようにした。
【選択図】 図4
An object of the present invention is to provide a driving apparatus and a driving method for a nozzle head which prevent self-discharge of a piezoelectric element of a nozzle head in which ink is not discharged for a long time and stabilize ink discharging accuracy. .
A first driving waveform for discharging a liquid material in a nozzle head driving device for discharging a liquid material from each nozzle by operating a pressure generating element provided corresponding to each of a plurality of nozzles. And a drive waveform generator for generating a second drive waveform W2 for finely vibrating the pressure generating element without discharging the liquid material, and pressure generation by selecting the first drive waveform W1 and / or the second drive waveform W2. And a driving waveform applying section for applying the driving waveform to the element.
[Selection diagram] Fig. 4

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルから液状体を吐出することができるヘッドの駆動装置及びその駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
インクジェット式の描画装置は、副走査方向(垂直方向)に多数のノズルを備えたインクジェット式のノズルヘッドを有しており、このノズルヘッドをキャリッジ機構によって主走査方向(水平方向)に移動させ、所定の画面送りを行うことで所望の画像のパターンを得るものである。描画装置は、文字や絵画・写真の印刷ばかりでなく、カラー液晶装置やカラーエレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレー装置用のカラーフィルターの製造等、産業用としても広く応用されている。
インクを吐出させるためのノズルヘッド駆動方法には、ノズル孔に付設されたピエゾ素子(圧電素子)に対して急峻に変化する駆動電圧を印加することにより、ピエゾ素子に形状変化を発生させ、それによるインク室の体積変化でノズル孔からインク滴を用紙上に吐出させ、各種の記録を行うピエゾ駆動方式がある。
ピエゾ素子は、電気的特性がキャパシタンスであることから、一度ある電位まで充電すると、理論的にはその電位を保持し、その電圧による変位量を保つことになる。しかしながら、実際には、時間の経過に伴い、ピエゾ素子へ蓄えられていた電荷は、ピエゾ素子自体の自己放電で放電されてしまう。例えば、単色の画像描画の場合、各ノズルがインク(液状体)を吐出する間隔は一定ではなく、あるノズルは連続してインクを吐出するものの、他のノズルは長い空白部分を経てインクが吐出される場合がある。また、3原色の混合割合によってカラー画像を表現する場合、各色ノズルのインク吐出間隔は一様ではなく、ある色のノズルは次の吐出までに長時間の吐出休止時間が生じることもある。
このように、ノズルからのインクの吐出が長時間の休止すると、ピエゾ素子に蓄えられていた電荷が放電され、ピエゾ素子は初期変位を保持することができなくなる。そして、次に吐出駆動電圧が印加されると、ピエゾ素子が所定以上に形状を変化させてしまうため、最適なインクの吐出ができずにインク吐出精度が乱れるばかりか、突入電流によりピエゾ素子或いはピエゾ素子駆動回路等が壊れる場合があるという問題があった。
そして、このような問題を解決するために、特開2002−144558号公報に開示されるように、インクの吐出動作を休止している圧電素子のバイアス電位を一定に保持する電圧を圧電素子に印加する非吐出用電圧印加装置を設ける技術がある。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−144558号公報(第4頁、第1図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の技術では、非吐出ノズルの圧電素子のバイアス電圧を一定に保持するために、スイッチ切り替えにより非吐出電圧波形を印加する特別な装置が必要となり、コストが上昇し、また、既存の装置に適用できないという問題がある。
【0005】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、ノズルヘッドの圧電素子のバイアス電位を一定に保ち、長時間にわたってインクの吐出が行われない圧電素子の自己放電を防ぎ、インクの吐出精度の安定化を図ることができるノズルヘッドの駆動装置及び駆動方法等を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るノズルヘッドの駆動装置及び駆動方法、描画装置、デバイス並びに電子機器では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第1の発明は、複数のノズルのそれぞれに対応して設けられた圧力発生素子を作動させて各ノズルから液状体を吐出させるノズルヘッドの駆動装置において、液状体を吐出させるための第1駆動波形及び液状体を吐出させずに圧力発生素子を微振動させるための第2駆動波形を発生させる駆動波形生成部と、第1駆動波形及び/又は第2駆動波形を選択して圧力発生素子に印加する駆動波形印加部とを備えるようにした。この発明によれば、ノズルからのインクの吐出が長時間の休止した場合であっても、第2駆動信号を圧力発生素子に印加することにより、圧力発生素子を微振動させて、自己放電を防止することができる。
【0007】
また、第2駆動波形を圧力発生素子の自己放電時間より短い周期で印加させるものでは、圧力発生素子が自己放電する前に第2駆動波形を印加することにより、自己放電を未然に防止することができる。
また、第2駆動波形の印加の周期を圧力発生素子の特性に合わせて変化させるように構成されるものでは、個々の圧力発生素子の特性が不均一であっても、それぞれの圧力発生素子の特性に合わせることにより、安定した吐出動作を確保することができる。
また、圧力発生素子がピエゾ素子であるものでは、微弱な信号で効果的な振動を発生させることができるので、液状体の吐出不良を防止することができる。
【0008】
第2の発明は、複数のノズルのそれぞれに対応して設けられた圧力発生素子を作動させて各ノズルから液状体を吐出させるノズルヘッドの駆動方法において、液状体を吐出させるための第1駆動波形及び液状体を吐出させずに圧力発生素子を微振動させるための第2駆動波形を発生させる工程と、第1駆動波形及び/又は第2駆動波形を選択して圧力発生素子に印加する工程とを有するようにした。この発明によれば、ノズルからのインクの吐出が長時間の休止した場合であっても、第2駆動信号を圧力発生素子に印加することにより、圧力発生素子を微振動させて、自己放電を防止することができる。
【0009】
第3の発明は、複数のノズルのそれぞれに対応して設けられた圧力発生素子を作動させて各ノズルから液状体を吐出させるノズルヘッドの駆動プログラムにおいて、液状体を吐出させるための第1駆動波形及び液状体を吐出させずに圧力発生素子を微振動させるための第2駆動波形を発生させる処理と、第1駆動波形及び/又は第2駆動波形を選択して圧力発生素子に印加する処理と、をコンピュータに実行させるようにした。この発明によれば、ノズルからのインクの吐出が長時間の休止した場合であっても、第2駆動信号を圧力発生素子に印加することにより、圧力発生素子を微振動させて、自己放電を防止することができる。
【0010】
第4の発明は、基板上の所定位置にノズルヘッドから液状体を吐出させてパターンを描く描画装置において、第1の発明に係るノズルヘッドの駆動装置を備えるようにした。この発明によれば、液状体の吐出間隔が長くなったノズルにおいても、圧力発生素子の自己放電が起こらないので、正確で鮮明なパターン描画が可能となる。
【0011】
第5の発明は、デバイスが、第4の発明に係る描画装置により描画されたパターンを有するようにした。この発明によれば、安定した吐出動作が可能な描画装置により製造されるので、高性能なデバイスを提供することができる。
【0012】
第6の発明は、電子機器が、第5の発明に係るデバイスを備えるようにした。この発明によれば、安定した吐出動作のもとで製造されたデバイスが搭載されたので、高性能な電子機器を提供することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のインクジェット式描画装置Sの実施形態について図面に基づいて説明する。図1は、インクジェット式描画装置Sを示すの概念図である。
インクジェット式描画装置(描画装置)Sは、描画コントローラ(コンピュータ)1と描画エンジン2とから構成され、不図示の基板等に液状体を吐出する。描画コントローラ1は、不図示のホストコンピュータ等からの画像データ等を受信するインターフェース3(以下、I/F3と称する)と、各種データの記憶等を行うRAM4と、各種データ処理のためのルーチン等を記憶したROM5と、CPU等からなる制御部6と、発振回路7と、後述するノズルヘッド10への駆動信号等を発生させる駆動信号生成部8と、これら各装置からの各種信号を描画エンジン2に送信するI/F9とを備えている。
なお、以下、インクジェット式描画装置Sから吐出される液状体をインクと称する。
【0014】
I/F3は、例えばキャラクタコード、グラフィック関数、イメージデータのいずれか1つのデータまたは複数のデータからなる画像データをホストコンピュータ等から受信する。また、I/F3は、ホストコンピュータに対してビジー信号(BUSY)やアクノレッジ信号(ACK)等を出力することができる。
【0015】
RAM4は、受信バッファ4A、中間バッファ4B、出力バッファ4C及びワークメモリ(図示せず)等として利用されるものである。受信バッファ4Aには、I/F3が受信したホストコンピュータからの画像データが一時的に記憶される。中間バッファ4Bには、制御部6によって中間コードに変換された中間コードデータが記憶される。出力バッファ4Cには、後述する色データをデコードした後のドットパターンデータが展開される。
【0016】
ROM5は、制御部6によって実行される各種制御ルーチンとフォントデータ及びグラフィック関数、各種手続き等を記憶している。
【0017】
制御部6は、受信バッファ4A内の画像データを読み出して中間コードに変換し、この中間コードデータを中間バッファ4Bに送って記憶させる。次に、制御部6は、中間バッファ4Bから読み出した中間コードデータを解析し、ROM5内のフォントデータ及びグラフィック関数等を参照して中間コードデータをドットパターンデータに展開する。この展開されたドットパターンデータは、必要な装飾処理が行われた後、出力バッファ4Cに記憶される。
また、制御部6は、後述するチェンジ信号CHを生成する。チェンジ信号CHの生成は、ソフトウエアに従って行われる。そして、チェンジ信号CHに基づいて、後述する駆動波形Wの選択が制御される。
【0018】
駆動信号生成部(駆動波形生成部)8は、後述する圧電振動子17を駆動する複数の駆動波形W(W1,W2等)を生成する。更に、これら複数の駆動波形Wを合成して、後述するノズルヘッド10の圧力発生室を変形させてインクが吐出するのに十分な電位差を有する駆動信号COMを生成する。駆動波形Wは、描画データに従って、ノズルヘッド10毎の駆動プログラムに従って選択される。
【0019】
そして、描画コントローラ1において、ノズルヘッド10の1行分に相当するドットパターンデータが得られると、この1行分のドットパターンデータは、I/F9を介してノズルヘッド10にシリアル伝送される。出力バッファ4Cから1行分のドットパターンデータが出力されると、中間バッファ4Bの内容が消去されて、次の中間コード変換が行われる。ここで、ドットパターンデータに展開された描画データは、翻訳後のノズル毎の色データとして例えば6ビット(あるいは他の実施の形態では5ビットまたは4ビット)で構成されている。
【0020】
描画エンジン2は、ノズルヘッド10と、基板送り部11と、キャリッジ部12とを備えている。基板送り部11は、基板送りモータ及び基板送りローラ等からなり、基板等の画像描画媒体を順次送りだして副走査を行うものである。キャリッジ部12は、ノズルヘッド10を搭載するキャリッジと、そのキャリッジをタイミングベルト等を介して走行させるキャリッジモータ等からなり、ノズルヘッド10を主走査させるものである。
【0021】
ノズルヘッド(駆動波形印加部)10は、副走査方向に、例えば64個等の多数のノズル20(20−1〜20−N)を有し、所定のタイミングで各ノズルからインク滴を吐出させるものである。ドットパターンデータに展開された描画データSIは、発振回路7からのクロック信号CKに同期して、I/F9からシフトレジスタ13にシリアル伝送される。このシリアル転送された描画データSIは、一旦、ラッチ回路14によってラッチされる。ラッチされた描画データSIは、電圧増幅器であるロジックレベルシフタ15によって、スイッチ回路16を駆動できる電圧、例えば数十ボルト程度の所定の電圧値まで昇圧される。所定の電圧値まで昇圧された描画データSIは、スイッチ回路16に与えられる。スイッチ回路16の入力側には、駆動信号生成部8からの駆動信号COMが印加されており、スイッチ回路16の出力側には、圧電振動子(圧力発生素子)17が接続されている。
【0022】
描画データSIは、スイッチ回路16の作動を制御する。例えば、スイッチ回路16に加わる描画データSIが「1」である期間中は、駆動信号COMが圧電振動子17に印加され、この駆動信号COMに応じて圧電振動子17は伸縮を行う。一方、スイッチ回路16に加わる描画データSIが「0」の期間中は、圧電振動子17への駆動信号COMの供給が遮断される。
【0023】
図2は、ノズルヘッド10の機能を示すブロック図である。図1中のシフトレジスタ回路13、ラッチ回路14、ロジックレベルシフタ15、スイッチ回路16及び圧電振動子17は、それぞれノズルヘッド10の各ノズル20−1〜20−Nに対応した素子13−1〜13−N、14−1〜14−N、15−1〜15−N、16−1〜16−N、17−1〜17−Nから構成されている。描画データは、例えば(100100)、(001001)等の如く、各ノズル20毎に最上位のビット5から最下位のビット0までの合計6ビットデータで構成されている。そして全てのノズル20−1〜20−Nについての各桁のビットデータが一画像周期内にシフトレジスタ13−1〜13−Nに入力される。
【0024】
そして、描画データSIは、例えば(100100)、(001001)等の如く、ノズル20毎に最上位のビット5から最下位のビット0までの合計6ビットデータで構成されており、全てのノズル20−1〜20−Nについての各桁のビットデータが一画像周期内にシフトレジスタ13−1〜13−Nに入力される。すなわち、全ノズル20−1〜20−N分の最上位のビット5のデータがシフトレジスタ13−1〜13−Nにシリアル転送された後、この全ノズル20−1〜20−N分のビット5のデータはラッチ素子14−1〜14−Nによってラッチされる。このラッチにより、次に、全ノズル20−1〜20−N分のビット4のデータがシフトレジスタ13−1〜13−Nに転送される。同様に、次いで全ノズル20−1〜20−N分のビット3のデータ、ビット2のデータ、ビット1のデータ、ビット0のデータが順次シリアル転送される。
【0025】
そして、例えば、各スイッチ素子16−1〜16−Nに加わるビットデータが「1」の場合は、駆動信号COMが圧電振動子17−1〜17−Nに直接印加され、各圧電振動子17−1〜17―Nは駆動信号COMの信号波形に応じて変位する。一方、各スイッチ素子16−1〜16―Nに加わるビットデータが「0」の場合は、各圧電振動子17−1〜17−Nへの駆動信号が遮断され、各圧電振動子17−1〜17−Nは直前の電荷を保持する。
【0026】
一方、ロジックレベルシフタ素子15−1〜15―Nにチェンジ信号CHが入力されると、各スイッチ素子16−1〜16−Nには、ビットデータ「1」が加えられて、圧電振動子17−1〜17―Nに第2駆動波形W2が直接印加されるように設定される。
【0027】
図3は、ノズル20の機械的構造の一例を示す図である。基板ユニット21は、ノズル穴22Aが形成されたノズルプレート22とアイランド部23Aが形成された振動板23とによって流路形成板24を挟持することにより、構成されている。流路形成板24には、インク室25、インク供給口26及び圧力発生室27が形成されている。
また、基台28には収容室29が形成されており、収容室29内には圧電振動子17(正確には圧電振動子17−1〜17−Nのいずれか)が取り付けられている。圧電振動子17は、その先端が振動板23のアイランド部23Aに当接するように、固定基板30を介して固定されている。ここで、圧電振動子17には、例えば縦振動横効果のピエゾ素子が用いられ、充電されると収縮し、放電すると伸長するようになっている。圧電振動子17への充放電はリード線31を介して行われる。
【0028】
なお、圧電振動子17は、縦振動横効果のピエゾ素子に限らず、たわみ振動型のピエゾ素子でもよい。また、圧電振動子17としては、ピエゾ素子に限らず、例えば磁歪素子等の他の素子を用いてもよい。また、ヒータ等の熱源によってインクを加熱させ、加熱により生じた気泡によって圧力を変化させる構成でもよい。要するに、外部から与えられる信号に応じて、圧力発生室27内に圧力変動を生じさせる素子であればよい。
【0029】
圧電振動子17を充電すると、圧電振動子17が収縮して圧力発生室27が膨張し、圧力発生室27内の圧力が低下してインク室25から圧力発生室27内にインクが流入する。一方、圧電振動子17を放電させると、圧電振動子17が伸長して圧力発生室27が縮小し、圧力発生室27内の圧力が上昇して圧力発生室27内のインクがノズル穴22Aを介して外部に吐出される。
【0030】
次に、本発明のインクジェット式描画装置Sで使用する駆動信号COMについて説明する。駆動信号生成部8が発生させる駆動信号COMは、例えば14.4kHzの画像周期で生成される。図4は、駆動信号生成部8によって生成される駆動信号COMの波形を模式的に示した図である。
図4(a)は、駆動信号生成部8により生成される第1駆動波形W1を示した図である。第1駆動波形W1の電圧値は中間電位Vmからスタートして、所定の電圧勾配θAで中間電位Vmからh1だけ高い最大電位まで上昇し(P1)、この最大電位を所定時間t1だけ維持する(P2)。次に、第1駆動波形W1の電圧値は、最大電位から所定の電圧勾配θBをもって中間電位Vmからh2だけ低い最低電位まで下降する(P3)。
最大電圧から最低電圧までの電位変化(すなわち、h1+h2)に対応する電位変動を圧電振動子17に与えると、ノズル穴22Aからインクが吐出する。このように第1駆動波形W1の最大電位h1はノズル穴22Aからインクが吐出しない程度の電位に定め、第1駆動波形W1の最低電位h2は(h1+h2)の電位変化を生じたときにノズル穴22Aからインクが吐出するような電位に定める。
【0031】
ここで、第1駆動波形W1の電圧値が最大電位から最低電位まで低下するのに要する時間は、圧電振動子17の固有振動周期TAと略同一に設定されている。なお、最低電位は、圧電振動子17の分極反転を防止するために、グランドレベル(0V)と同じか、あるいはプラス電位であることが好ましい。
【0032】
そして、第1駆動波形W1の電圧値は、最低電位を所定時間t2だけ保持(P4)した後、再び中間電位Vmまで上昇する(P5)。中間電位Vmまで上昇した第1駆動波形W1は、所定の時間t3だけ保持(P6)される。ここで、最大電位からの電圧下降開始から最低電位の維持終了までの時間は、インクの固有周期(ヘルムホルツ周期)と略同一に設定されている。
【0033】
なお、新たな駆動波形Wを形成するために、各波形要素の連結点の電位は、互いに等しいことが好ましい。そのため、各波形要素の連結点の電位をそれぞれ等しくすることにより、各波形要素を滑らかに連結することができ、スイッチ手段を構成するトランジスタ等に突入電流が流れて破損等が生じる事態を防止することができる。そこで、第1駆動波形W1に最大電位でt1時間だけ保持した平坦部P2を設け、この平坦部P2で分割すれば、他の波形と接合する場合には都合が良い。同様に、第1駆動波形W1には最低電位でt2時間だけ保持した平坦部P4を設け、この平坦部P4で分割すれば、他の波形と接合する場合には都合が良い。また、中間電位Vm部に設けた保持時間t3の平坦部(P6)で分割して、後述する第2駆動波形W2と接合すればよい。
【0034】
図4(b)は、駆動信号生成部8により生成される第2駆動波形W2の波形を示した図である。第2駆動波形W2の電圧値は、中間電位Vmからスタートして所定の電圧勾配θCで中間電位Vmからh3だけ高い電位まで上昇し(P7)、この電位を所定時間(t4)だけ維持する(P8)。次に、第2駆動波形W2の電圧値は、中間電位Vmからh3だけ高い電位から所定の電圧勾配θDをもって中間電位Vmまで下降(P9)して、中間電位Vmで維持する(P10)。中間電位Vmからh3だけ高い電位は、圧電振動子17に印加してもノズル穴からインクが吐出することはない程度の電圧に定められる。すなわち、第2駆動波形W2が圧電振動子17に印加しても、ノズル穴からインクが吐出することはないが、圧電振動子17が自己放電することを防止することができる。
【0035】
駆動信号COM中の各駆動波形Wのうち新たな駆動波形Wの形成に関与する各駆動波形Wは、共通の電位を維持する平坦なパルス部をそれぞれ有し、各駆動波形Wの平坦なパルス部をパルス幅方向で分割してなる波形要素を選択的に連結することにより、新たな駆動波形Wを形成するようにする。共通の電位を維持するパルス部を各パルスがそれぞれ有するように形成すれば、各パルスの平坦なパルス部をパルス幅方向で分割して得られる各波形要素の連結点(切断点)の電位は、同電位となる。また、平坦なパルス部をパルス幅方向に分割するため、タイミングの変動によるパルスの分割位置のずれを吸収して対応することができる。
【0036】
上記のごとく形成された第1駆動波形W1と第2駆動波形W2とを複合的に結合することにより、ノズルヘッド10を駆動する駆動信号COMが形成される。
図4(c)は、駆動信号COM1の波形を模式的に示した図である。図4(c)に示すように、図面左から、連続した第1駆動波形W1を印加する。そして、各第1駆動波形W1の間には第2駆動波形W2が印加されている。このように、第1駆動波形W1を印加した直後に第2駆動波形W2を印加している。なお、新たな駆動信号COM1の中の第2駆動波形W2は、インクを吐出しない「無吐出信号」としての駆動波形Wであり、圧電振動子17に微振動を与えて、自己放電を防止するものである。
【0037】
新たな駆動信号COM1に第1駆動波形W1が印加されるのは、描画コントローラ1から第1駆動波形W1を導入するラッチ信号LATが発せられるからである。同様に、新たな駆動信号COM1に第2駆動波形W2が印加されるのは、描画コントローラ1から第2駆動波形W2を導入するチェンジ信号CHが発せられるからである。
このように、第1駆動波形W1の印加終了後に、第2駆動波形W2を印加して圧電振動子17の自己放電を防止する。したがって、第2駆動波形W2が印加される時間t4は、短時間であってよい。圧電振動子17に中間電位Vmが印加されて、初期変位が維持されればよいからである。
このように描画コントローラ1では、第1駆動波形W1と第2駆動波形W2のいずれかの駆動波形Wを選択して新たな駆動信号COM1を合成していく。第1駆動波形W1は画像イメージに対応して適宜選択変更される。
【0038】
図5は、他の駆動信号COM2の波形を模式的に示した図である。駆動信号COM2は、図面左から先ず2回分連続して第1駆動波形W1を印加した後、3回分の無信号状態があり、再び第1駆動波形W1が印加されている。そして、第2駆動波形W2は、1回おきに印加されている。このように、第1駆動波形W1を印加した直後に第2駆動波形W2を印加している場合もあれば、第1駆動波形W1が印加されない間に第2駆動波形W2を印加する場合もある。
以上のように、第1駆動波形W1が印加されていなくても第2駆動波形W2を圧力発生素子17の自己放電時間より短い周期で印加することにより、図5に示す破線部のような圧電振動子17の自己放電を防止することができる。
【0039】
図6は、本発明に係るインクジェット式描画装置Sの動作を示す図である。上述したように、まず、駆動信号生成部8において、駆動波形W1,W2が生成される(S1)。そして、ステップ2において、画像データSIが入力されると、駆動信号COMが生成される(S3)。一方、制御部6において、ラッチ信号LATが生成さる(S4)。
次に、ステップ5において、第1駆動波形W1を印加するか否かが判断され、印加すると判断された場合には、圧電振動子17に第1駆動波形W1が印加される(S6)。これにより、ノズル20から液状体が吐出される。
そして、第1駆動波形W1が印加された後、或いは印加の必要がないと判断された場合には、チェンジ信号CHが出力される(S7)。
そして、ステップ8において、第2駆動波形W2を印加するか否かが判断され、印加すると判断された場合には、圧電振動子17に第2駆動波形W2が印加される(S9)。これにより、圧電振動子17を微振動させて、自己放電を防止する。
最後に、液状体の吐出を完了するか否かが判断され(S10)、吐出(描画)作業を継続する場合には、ステップ2に戻る。他方の場合には、吐出作業を完了する。このようにして、一連の吐出作業が完了する。
このようにあるノズル20からのインクの吐出が停止していても、その間に圧電振動子17を微振動させる駆動波形が印加されるので、圧電振動子17の自己放電が防止され、描画パターンによってインクの吐出が長時間途絶えるノズル20においても、常に円滑なインク吐出を達成することが可能となる。
また、特別な装置を必要としないので、コストを抑えられ、既存の装置にも適用することが可能である。
なお、あるノズル20からのインクの吐出が停止していても、その間に微振動が付与されることにより、インクの粘度が上昇してインクが吐出し難くなることが防止され、常に円滑なインク吐出を達成することも可能となる効果も得られる。
【0040】
本発明のノズルヘッド10の駆動装置及び駆動方法を採用した描画装置によれば、インクの吐出精度を高精度のまま維持することができ、また、乾燥性の早いインクも使用できるようになり、液晶パネルのカラーフィルターやエレクトロルミネッセンスディスプレイパネルの製造等の各種産業用描画装置に利用することができる。
なお、上述した実施の形態において、インクは液状の材料であればよく、着色されたものに限らず、例えば透明な材料であってもよい。またその他の液状の材料として、導電性微粒子を含む液状体などがある。導電性微粒子の例としては、金、銀、銅、パラジウム、及びニッケル等のうちのいずれかを含有する金属微粒子の他、導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。
【0041】
そして、本発明のノズルヘッド10の駆動装置及び駆動方法によれば、インクの吐出動作時以外の所定のタイミングにおいて、圧電振動子に中間電位Vmが印加されるので、圧電振動子の自己放電が防止され、安定した吐出動作を行うことができる。そして、インクに例えば沸点250℃以下の低沸点溶媒が用いられていても、インクの吐出動作時以外の所定のタイミングにおいて、ノズル内のインクのメニスカスが微振動させられるので、インクの粘度上昇を抑えることができ、安定した吐出動作を行うことができる。そして、低沸点溶媒を用いることにより、描画工程後の、例えば焼成工程あるいは乾燥工程における低温度化の実現、あるいは時間の短縮化の実現が可能となるため、熱に起因するデバイスの性能変化を抑えることができる。なお、ここでいう低沸点溶媒とは、例えば沸点250℃以下の溶媒であって、ブチルカルビトールアセテート(沸点246℃)、n−メチル−2−ピロリドン(沸点204℃)、3−メトキシプロピオンサン(沸点150℃)等が挙げられる。
【0042】
上述したように、本発明のノズルヘッド10の駆動装置及び駆動方法を採用したインクジェット式描画装置Sにより、金属配線パターンやそれを含む回路基板、または液晶表示装置や有機EL表示装置等のデバイスDSを製造できる。
また、これら各種デバイスDSを搭載した電子機器EQを製造することができる。図7は、上記有機EL表示装置(デバイスDS)を備えた電子機器EQの例を示す図である。
図7(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図7(a)において、携帯電話1000(電子機器EQ)は、有機EL表示装置(デバイスDS)を用いた表示部1001を備える。
図7(b)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図7(b)において、腕時計1100(電子機器EQ)は、上記の有機EL表示装置(デバイスDS)を用いた表示部1101を備える。
図7(c)は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図7(c)において、情報処理装置1200(電子機器EQ)は、キーボードなどの入力部1202、情報処理装置本体1204、上記の有機EL表示装置(デバイスDS)を用いた表示部1206を備える。
【図面の簡単な説明】
【図1】インクジェット式描画装置を示すの概念図である。
【図2】ノズルヘッドの機能を示すブロック図である。
【図3】ノズルの機械的構造の一例を示す図である。
【図4】駆動信号の波形を模式的に示した図である。
【図5】他の駆動信号の波形を模式的に示した図である。
【図6】インクジェット式描画装置の動作を示す図である。
【図7】デバイスを備えた電子機器の例を示す図である。
【符号の説明】
S インクジェット式描画装置(描画装置) 1 描画コントローラ(コンピュータ) 8 駆動信号生成部(駆動波形生成部) 10 ノズルヘッド(駆動波形印加部) 17圧電振動子(圧力発生素子) 20 ノズル
W1 第1駆動波形 W2 第1駆動波形 DS デバイス EQ 電子機器
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a head driving device capable of discharging a liquid material from a nozzle and a driving method thereof.
[0002]
[Prior art]
The ink jet type drawing apparatus has an ink jet type nozzle head having a number of nozzles in a sub-scanning direction (vertical direction). The nozzle head is moved in a main scanning direction (horizontal direction) by a carriage mechanism. By performing a predetermined screen feed, a desired image pattern is obtained. Drawing apparatuses are widely used not only for printing characters, pictures and photographs, but also for industrial applications such as manufacturing color filters for color liquid crystal devices and color electroluminescence (EL) display devices.
A nozzle head driving method for discharging ink involves applying a sharply changing drive voltage to a piezo element (piezo element) provided in a nozzle hole to generate a shape change in the piezo element. There is a piezo drive system in which ink droplets are ejected from a nozzle hole onto a sheet by a change in the volume of an ink chamber caused by the above, and various types of recording are performed.
Since the piezo element has electrical characteristics of capacitance, once charged to a certain potential, it theoretically holds that potential and keeps the amount of displacement due to that voltage. However, in practice, the charge stored in the piezo element is discharged by self-discharge of the piezo element itself with the passage of time. For example, in the case of drawing a single-color image, the interval at which each nozzle ejects ink (liquid) is not constant. Some nozzles eject ink continuously, while other nozzles eject ink through a long blank portion. May be done. When a color image is expressed by the mixing ratio of the three primary colors, the ink ejection interval of each color nozzle is not uniform, and a nozzle of a certain color may have a long ejection suspension time until the next ejection.
As described above, when the ejection of the ink from the nozzle is stopped for a long time, the electric charge stored in the piezo element is discharged, and the piezo element cannot maintain the initial displacement. When the next ejection drive voltage is applied, the shape of the piezo element changes more than a predetermined value, so that not only the optimal ink cannot be ejected, but the ink ejection accuracy is disturbed, but also the piezo element or There is a problem that a piezo element driving circuit or the like may be broken.
Then, in order to solve such a problem, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-144558, a voltage for maintaining a constant bias potential of the piezoelectric element in which the ink discharging operation is suspended is applied to the piezoelectric element. There is a technique of providing a non-ejection voltage applying device for applying.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-144558 (page 4, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned technology, a special device for applying a non-ejection voltage waveform by switching a switch is required to keep the bias voltage of the piezoelectric element of the non-ejection nozzle constant, which increases the cost and increases the existing cost. There is a problem that it cannot be applied to the device.
[0005]
The present invention has been made in view of such a problem, and keeps a bias potential of a piezoelectric element of a nozzle head constant, prevents self-discharge of a piezoelectric element in which ink is not ejected for a long time, and reduces ink discharge. It is an object of the present invention to provide a driving device and a driving method of a nozzle head capable of stabilizing the ejection accuracy of the nozzle head.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the nozzle head driving device and driving method, the drawing apparatus, the device, and the electronic apparatus according to the present invention, the following means are employed in order to solve the above problems.
According to a first aspect of the present invention, a first drive for discharging a liquid material is provided in a nozzle head driving device for discharging a liquid material from each nozzle by operating a pressure generating element provided corresponding to each of a plurality of nozzles. A drive waveform generating unit for generating a second drive waveform for finely vibrating the pressure generating element without discharging the waveform and the liquid material, and selecting the first drive waveform and / or the second drive waveform and selecting the first drive waveform and / or the second drive waveform. And a driving waveform applying unit for applying the driving waveform. According to the present invention, even when the ejection of the ink from the nozzle is stopped for a long time, the second drive signal is applied to the pressure generating element to cause the pressure generating element to slightly vibrate, thereby causing self-discharge. Can be prevented.
[0007]
In the case where the second drive waveform is applied in a cycle shorter than the self-discharge time of the pressure generating element, the self-discharge is prevented beforehand by applying the second drive waveform before the pressure generating element self-discharges. Can be.
Further, in a configuration in which the cycle of application of the second drive waveform is changed in accordance with the characteristics of the pressure generating elements, even if the characteristics of the individual pressure generating elements are non-uniform, By adjusting the characteristics, a stable ejection operation can be ensured.
Further, when the pressure generating element is a piezo element, effective vibration can be generated by a weak signal, so that a discharge failure of the liquid material can be prevented.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in a method of driving a nozzle head for discharging a liquid material from each nozzle by operating a pressure generating element provided corresponding to each of a plurality of nozzles, a first driving method for discharging the liquid material is provided. A step of generating a second drive waveform for finely vibrating the pressure generating element without discharging the waveform and the liquid material, and a step of selecting and applying the first drive waveform and / or the second drive waveform to the pressure generating element And so on. According to the present invention, even when the ejection of the ink from the nozzle is stopped for a long time, the second drive signal is applied to the pressure generating element to cause the pressure generating element to slightly vibrate, thereby causing self-discharge. Can be prevented.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in a driving program for a nozzle head for discharging a liquid from each nozzle by operating a pressure generating element provided corresponding to each of a plurality of nozzles, a first drive for discharging the liquid is provided. A process of generating a second drive waveform for finely vibrating the pressure generating element without discharging the waveform and the liquid material, and a process of selecting the first drive waveform and / or the second drive waveform and applying the selected drive waveform to the pressure generating element And made a computer execute. According to the present invention, even when the ejection of the ink from the nozzle is stopped for a long time, the second drive signal is applied to the pressure generating element to cause the pressure generating element to slightly vibrate, thereby causing self-discharge. Can be prevented.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a drawing apparatus which draws a pattern by discharging a liquid material from a nozzle head to a predetermined position on a substrate, and includes the nozzle head driving device according to the first aspect of the present invention. According to the present invention, even in a nozzle having a long liquid material discharge interval, self-discharge of the pressure generating element does not occur, so that accurate and clear pattern drawing can be performed.
[0011]
In a fifth aspect, the device has a pattern drawn by the drawing apparatus according to the fourth aspect. According to the present invention, a high-performance device can be provided because it is manufactured by a drawing apparatus capable of performing a stable ejection operation.
[0012]
In a sixth aspect, an electronic apparatus includes the device according to the fifth aspect. According to the present invention, since a device manufactured under a stable ejection operation is mounted, a high-performance electronic device can be provided.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an ink jet type drawing apparatus S of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing an ink jet type drawing apparatus S.
The ink jet type drawing apparatus (drawing apparatus) S includes a drawing controller (computer) 1 and a drawing engine 2, and discharges a liquid material onto a substrate (not shown). The drawing controller 1 includes an interface 3 (hereinafter, referred to as an I / F 3) for receiving image data and the like from a host computer (not shown), a RAM 4 for storing various data, a routine for various data processing, and the like. 5, a control unit 6 including a CPU, etc., an oscillation circuit 7, a drive signal generation unit 8 for generating a drive signal for the nozzle head 10, which will be described later, and a drawing engine for outputting various signals from these devices. And an I / F 9 for transmitting data to the I / F 2.
Hereinafter, the liquid ejected from the ink jet drawing apparatus S is referred to as ink.
[0014]
The I / F 3 receives, for example, any one of character code, graphic function, and image data or image data including a plurality of data from a host computer or the like. Further, the I / F 3 can output a busy signal (BUSY), an acknowledge signal (ACK), and the like to the host computer.
[0015]
The RAM 4 is used as a receiving buffer 4A, an intermediate buffer 4B, an output buffer 4C, a work memory (not shown), and the like. Image data from the host computer received by the I / F 3 is temporarily stored in the reception buffer 4A. The intermediate buffer 4B stores the intermediate code data converted into the intermediate code by the control unit 6. In the output buffer 4C, dot pattern data obtained by decoding color data described later is developed.
[0016]
The ROM 5 stores various control routines executed by the control unit 6, font data, graphic functions, various procedures, and the like.
[0017]
The control unit 6 reads out the image data in the reception buffer 4A, converts it into an intermediate code, and sends the intermediate code data to the intermediate buffer 4B for storage. Next, the control unit 6 analyzes the intermediate code data read from the intermediate buffer 4B, and develops the intermediate code data into dot pattern data with reference to font data and graphic functions in the ROM 5. The developed dot pattern data is stored in the output buffer 4C after necessary decoration processing is performed.
Further, the control unit 6 generates a change signal CH described later. The generation of the change signal CH is performed according to software. Then, based on the change signal CH, selection of a drive waveform W described later is controlled.
[0018]
The drive signal generation section (drive waveform generation section) 8 generates a plurality of drive waveforms W (W1, W2, etc.) for driving the piezoelectric vibrator 17 described later. Further, the plurality of drive waveforms W are combined to generate a drive signal COM having a potential difference sufficient to deform a pressure generating chamber of the nozzle head 10 described below and discharge ink. The drive waveform W is selected according to the drive program for each nozzle head 10 according to the drawing data.
[0019]
When the drawing controller 1 obtains dot pattern data corresponding to one line of the nozzle head 10, the dot pattern data for one line is serially transmitted to the nozzle head 10 via the I / F 9. When one line of dot pattern data is output from the output buffer 4C, the contents of the intermediate buffer 4B are deleted, and the next intermediate code conversion is performed. Here, the drawing data developed into the dot pattern data is composed of, for example, 6 bits (or 5 bits or 4 bits in other embodiments) as color data for each nozzle after translation.
[0020]
The drawing engine 2 includes a nozzle head 10, a substrate feeding unit 11, and a carriage unit 12. The substrate feeding unit 11 includes a substrate feeding motor, a substrate feeding roller, and the like, and sequentially feeds an image drawing medium such as a substrate to perform sub-scanning. The carriage section 12 includes a carriage on which the nozzle head 10 is mounted, a carriage motor for moving the carriage via a timing belt, and the like, and causes the nozzle head 10 to perform main scanning.
[0021]
The nozzle head (drive waveform applying unit) 10 has a large number of, for example, 64 nozzles 20 (20-1 to 20-N) in the sub-scanning direction, and discharges ink droplets from each nozzle at a predetermined timing. Things. The drawing data SI developed into the dot pattern data is serially transmitted from the I / F 9 to the shift register 13 in synchronization with the clock signal CK from the oscillation circuit 7. This serially transferred drawing data SI is temporarily latched by the latch circuit 14. The latched drawing data SI is boosted by the logic level shifter 15 as a voltage amplifier to a voltage that can drive the switch circuit 16, for example, a predetermined voltage value of about several tens of volts. The drawing data SI boosted to a predetermined voltage value is given to the switch circuit 16. The drive signal COM from the drive signal generator 8 is applied to the input side of the switch circuit 16, and the piezoelectric vibrator (pressure generating element) 17 is connected to the output side of the switch circuit 16.
[0022]
The drawing data SI controls the operation of the switch circuit 16. For example, while the drawing data SI applied to the switch circuit 16 is “1”, the drive signal COM is applied to the piezoelectric vibrator 17, and the piezoelectric vibrator 17 expands and contracts according to the drive signal COM. On the other hand, while the drawing data SI applied to the switch circuit 16 is “0”, the supply of the drive signal COM to the piezoelectric vibrator 17 is cut off.
[0023]
FIG. 2 is a block diagram illustrating the function of the nozzle head 10. The shift register circuit 13, the latch circuit 14, the logic level shifter 15, the switch circuit 16, and the piezoelectric vibrator 17 shown in FIG. 1 are elements 13-1 to 13 corresponding to the nozzles 20-1 to 20-N of the nozzle head 10, respectively. -N, 14-1 to 14-N, 15-1 to 15-N, 16-1 to 16-N, 17-1 to 17-N. The drawing data is composed of a total of 6-bit data from the most significant bit 5 to the least significant bit 0 for each nozzle 20, such as (100100) and (001001). Then, the bit data of each digit for all the nozzles 20-1 to 20-N is input to the shift registers 13-1 to 13-N within one image cycle.
[0024]
The drawing data SI is composed of a total of 6-bit data from the most significant bit 5 to the least significant bit 0 for each nozzle 20, such as (100100) and (001001). Bit data of each digit of -1 to 20-N is input to the shift registers 13-1 to 13-N within one image cycle. That is, after the data of the most significant bit 5 of all the nozzles 20-1 to 20-N is serially transferred to the shift registers 13-1 to 13-N, the bits of all the nozzles 20-1 to 20-N are transferred. 5 is latched by the latch elements 14-1 to 14-N. With this latch, the data of bit 4 for all the nozzles 20-1 to 20-N is transferred to the shift registers 13-1 to 13-N. Similarly, bit 3 data, bit 2 data, bit 1 data, and bit 0 data for all the nozzles 20-1 to 20-N are sequentially serially transferred.
[0025]
For example, when the bit data applied to each of the switch elements 16-1 to 16-N is “1”, the drive signal COM is directly applied to the piezoelectric vibrators 17-1 to 17-N, -1 to 17-N are displaced according to the signal waveform of the drive signal COM. On the other hand, when the bit data applied to each of the switch elements 16-1 to 16-N is “0”, the drive signal to each of the piezoelectric vibrators 17-1 to 17-N is cut off, and the respective piezoelectric vibrators 17-1 to 17-N are cut off. 1717-N hold the previous charge.
[0026]
On the other hand, when the change signal CH is input to the logic level shifter elements 15-1 to 15-N, bit data “1” is added to each of the switch elements 16-1 to 16-N, and the piezoelectric vibrator 17- It is set so that the second drive waveform W2 is directly applied to 1 to 17-N.
[0027]
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the mechanical structure of the nozzle 20. The substrate unit 21 is configured by sandwiching a flow path forming plate 24 between a nozzle plate 22 having a nozzle hole 22A formed therein and a vibration plate 23 having an island portion 23A formed therein. In the flow path forming plate 24, an ink chamber 25, an ink supply port 26, and a pressure generating chamber 27 are formed.
An accommodation room 29 is formed in the base 28, and the piezoelectric vibrator 17 (more precisely, any one of the piezoelectric vibrators 17-1 to 17 -N) is mounted in the accommodation room 29. The piezoelectric vibrator 17 is fixed via the fixed substrate 30 so that the tip thereof abuts on the island portion 23A of the diaphragm 23. Here, the piezoelectric vibrator 17 uses, for example, a piezo element having a longitudinal vibration lateral effect, and contracts when charged, and expands when discharged. The charging and discharging of the piezoelectric vibrator 17 is performed via the lead wire 31.
[0028]
Note that the piezoelectric vibrator 17 is not limited to a piezo element having a longitudinal vibration lateral effect, but may be a flexural vibration type piezo element. Further, the piezoelectric vibrator 17 is not limited to a piezo element, and another element such as a magnetostrictive element may be used. Alternatively, the ink may be heated by a heat source such as a heater, and the pressure may be changed by bubbles generated by the heating. In short, any element may be used as long as it causes a pressure fluctuation in the pressure generating chamber 27 according to a signal given from the outside.
[0029]
When the piezoelectric vibrator 17 is charged, the piezoelectric vibrator 17 contracts, the pressure generating chamber 27 expands, the pressure in the pressure generating chamber 27 decreases, and ink flows from the ink chamber 25 into the pressure generating chamber 27. On the other hand, when the piezoelectric vibrator 17 is discharged, the piezoelectric vibrator 17 expands, the pressure generating chamber 27 contracts, the pressure in the pressure generating chamber 27 increases, and the ink in the pressure generating chamber 27 passes through the nozzle hole 22A. Discharged to the outside via
[0030]
Next, the drive signal COM used in the ink jet drawing apparatus S of the present invention will be described. The drive signal COM generated by the drive signal generator 8 is generated at an image cycle of, for example, 14.4 kHz. FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a waveform of the drive signal COM generated by the drive signal generation unit 8.
FIG. 4A is a diagram illustrating a first drive waveform W1 generated by the drive signal generation unit 8. FIG. The voltage value of the first drive waveform W1 starts from the intermediate potential Vm and rises from the intermediate potential Vm by a predetermined voltage gradient θA to a maximum potential higher by h1 (P1), and this maximum potential is maintained for a predetermined time t1 ( P2). Next, the voltage value of the first drive waveform W1 drops from the maximum potential to the lowest potential lower by h2 from the intermediate potential Vm with a predetermined voltage gradient θB (P3).
When a potential change corresponding to a potential change from the maximum voltage to the minimum voltage (that is, h1 + h2) is applied to the piezoelectric vibrator 17, ink is ejected from the nozzle hole 22A. As described above, the maximum potential h1 of the first drive waveform W1 is set to a potential that does not cause ink to be ejected from the nozzle hole 22A, and the lowest potential h2 of the first drive waveform W1 is determined when a potential change of (h1 + h2) occurs. The potential is determined such that ink is ejected from 22A.
[0031]
Here, the time required for the voltage value of the first drive waveform W1 to decrease from the maximum potential to the minimum potential is set substantially equal to the natural oscillation period TA of the piezoelectric vibrator 17. Note that the lowest potential is preferably the same as the ground level (0 V) or a positive potential in order to prevent the polarization reversal of the piezoelectric vibrator 17.
[0032]
Then, the voltage value of the first drive waveform W1 rises to the intermediate potential Vm again (P5) after holding the lowest potential for a predetermined time t2 (P4). The first drive waveform W1 that has risen to the intermediate potential Vm is held (P6) for a predetermined time t3. Here, the time from the start of the voltage drop from the maximum potential to the end of the maintenance of the minimum potential is set to be substantially the same as the natural cycle (Helmholtz cycle) of the ink.
[0033]
In order to form a new drive waveform W, it is preferable that potentials at connection points of the respective waveform elements are equal to each other. Therefore, by equalizing the potentials at the connection points of the respective waveform elements, the respective waveform elements can be smoothly connected, and it is possible to prevent a situation in which a rush current flows through a transistor or the like constituting the switch means and damage occurs. be able to. Therefore, if the first drive waveform W1 is provided with a flat portion P2 that is held at the maximum potential for a time t1 and divided by the flat portion P2, it is convenient when joining with another waveform. Similarly, the first drive waveform W1 is provided with a flat portion P4 that is held at the lowest potential for the time t2, and division at this flat portion P4 is convenient when joining with another waveform. Further, it may be divided at the flat portion (P6) of the holding time t3 provided at the intermediate potential Vm portion and joined to a second drive waveform W2 described later.
[0034]
FIG. 4B is a diagram showing a waveform of the second drive waveform W2 generated by the drive signal generator 8. The voltage value of the second drive waveform W2 starts from the intermediate potential Vm, rises from the intermediate potential Vm by a predetermined voltage gradient θC to a potential higher by h3 (P7), and maintains this potential for a predetermined time (t4) ( P8). Next, the voltage value of the second drive waveform W2 decreases from the potential higher than the intermediate potential Vm by h3 to the intermediate potential Vm with a predetermined voltage gradient θD (P9), and is maintained at the intermediate potential Vm (P10). The potential higher than the intermediate potential Vm by h3 is set to a voltage that does not cause ink to be ejected from the nozzle holes even when applied to the piezoelectric vibrator 17. That is, even if the second drive waveform W2 is applied to the piezoelectric vibrator 17, no ink is ejected from the nozzle holes, but the self-discharge of the piezoelectric vibrator 17 can be prevented.
[0035]
Each of the drive waveforms W involved in the formation of a new drive waveform W among the drive waveforms W in the drive signal COM has a flat pulse portion for maintaining a common potential. A new driving waveform W is formed by selectively connecting waveform elements obtained by dividing the section in the pulse width direction. If each pulse is formed so as to have a pulse portion that maintains a common potential, the potential at the connection point (cut point) of each waveform element obtained by dividing the flat pulse portion of each pulse in the pulse width direction is At the same potential. Further, since the flat pulse portion is divided in the pulse width direction, it is possible to absorb and cope with a shift in the pulse division position due to a change in timing.
[0036]
By compositely combining the first drive waveform W1 and the second drive waveform W2 formed as described above, a drive signal COM for driving the nozzle head 10 is formed.
FIG. 4C is a diagram schematically illustrating the waveform of the drive signal COM1. As shown in FIG. 4C, a continuous first drive waveform W1 is applied from the left of the drawing. The second drive waveform W2 is applied between the first drive waveforms W1. Thus, the second drive waveform W2 is applied immediately after the application of the first drive waveform W1. Note that the second drive waveform W2 in the new drive signal COM1 is a drive waveform W as a “non-ejection signal” that does not eject ink, and applies a slight vibration to the piezoelectric vibrator 17 to prevent self-discharge. Things.
[0037]
The first drive waveform W1 is applied to the new drive signal COM1 because the drawing controller 1 issues a latch signal LAT for introducing the first drive waveform W1. Similarly, the second drive waveform W2 is applied to the new drive signal COM1 because the drawing controller 1 issues a change signal CH for introducing the second drive waveform W2.
Thus, after the application of the first drive waveform W1, the second drive waveform W2 is applied to prevent the piezoelectric vibrator 17 from self-discharging. Therefore, the time t4 during which the second drive waveform W2 is applied may be short. This is because the intermediate potential Vm may be applied to the piezoelectric vibrator 17 and the initial displacement may be maintained.
As described above, the drawing controller 1 selects one of the first drive waveform W1 and the second drive waveform W2 to synthesize a new drive signal COM1. The first drive waveform W1 is appropriately selected and changed according to the image.
[0038]
FIG. 5 is a diagram schematically showing the waveform of another drive signal COM2. As for the drive signal COM2, the first drive waveform W1 is applied twice consecutively from the left side of the drawing, and then there is no signal for three times, and the first drive waveform W1 is applied again. The second drive waveform W2 is applied every other time. As described above, the second drive waveform W2 may be applied immediately after the first drive waveform W1 is applied, or the second drive waveform W2 may be applied while the first drive waveform W1 is not applied. .
As described above, even when the first drive waveform W1 is not applied, by applying the second drive waveform W2 at a cycle shorter than the self-discharge time of the pressure generating element 17, the piezoelectric element as indicated by the broken line in FIG. Self-discharge of the vibrator 17 can be prevented.
[0039]
FIG. 6 is a diagram showing the operation of the ink jet type drawing apparatus S according to the present invention. As described above, first, the drive waveforms W1 and W2 are generated in the drive signal generator 8 (S1). Then, in step 2, when the image data SI is input, a drive signal COM is generated (S3). On the other hand, the control unit 6 generates the latch signal LAT (S4).
Next, in step 5, it is determined whether or not to apply the first drive waveform W1, and if it is determined that the first drive waveform W1 is applied, the first drive waveform W1 is applied to the piezoelectric vibrator 17 (S6). Thereby, the liquid material is discharged from the nozzle 20.
Then, after the first drive waveform W1 is applied, or when it is determined that the application is not necessary, the change signal CH is output (S7).
Then, in step 8, it is determined whether or not to apply the second drive waveform W2. If it is determined that the second drive waveform W2 is to be applied, the second drive waveform W2 is applied to the piezoelectric vibrator 17 (S9). As a result, the piezoelectric vibrator 17 is slightly vibrated to prevent self-discharge.
Finally, it is determined whether or not the ejection of the liquid material is completed (S10). If the ejection (drawing) work is to be continued, the process returns to step 2. In the other case, the discharge operation is completed. In this way, a series of discharge operations is completed.
Even when the ejection of ink from a certain nozzle 20 is stopped, a driving waveform for finely oscillating the piezoelectric vibrator 17 is applied during that time, so that self-discharge of the piezoelectric vibrator 17 is prevented, and Even in the nozzle 20 where the ink discharge is interrupted for a long time, it is possible to always achieve smooth ink discharge.
In addition, since no special device is required, the cost can be reduced and the present invention can be applied to an existing device.
Even when the ejection of the ink from a certain nozzle 20 is stopped, it is possible to prevent the ink from becoming difficult to be ejected due to the increase in the viscosity of the ink due to the application of the micro-vibration during that time. The effect that discharge can be achieved can also be obtained.
[0040]
According to the drawing device employing the driving device and the driving method of the nozzle head 10 of the present invention, it is possible to maintain the ink ejection accuracy with high accuracy, and it is also possible to use ink with a high drying property, The present invention can be used for various industrial drawing apparatuses for manufacturing color filters for liquid crystal panels and electroluminescent display panels.
In the above-described embodiment, the ink may be a liquid material, and is not limited to a colored material. For example, a transparent material may be used. As another liquid material, there is a liquid material containing conductive fine particles. Examples of the conductive fine particles include metal fine particles containing any of gold, silver, copper, palladium, and nickel, as well as conductive polymer and superconductor fine particles.
[0041]
According to the driving device and the driving method of the nozzle head 10 of the present invention, the intermediate potential Vm is applied to the piezoelectric vibrator at a predetermined timing other than the time of the ink discharging operation. Thus, a stable ejection operation can be performed. Then, even if a low-boiling solvent having a boiling point of 250 ° C. or less is used for the ink, the meniscus of the ink in the nozzle is finely vibrated at a predetermined timing other than the time of the ink ejection operation. Therefore, a stable ejection operation can be performed. The use of a low-boiling solvent makes it possible to reduce the temperature after the drawing step, for example, in the baking step or the drying step, or to shorten the time. Can be suppressed. The low-boiling solvent referred to herein is, for example, a solvent having a boiling point of 250 ° C. or less, butyl carbitol acetate (boiling point: 246 ° C.), n-methyl-2-pyrrolidone (boiling point: 204 ° C.), 3-methoxypropionsan (Boiling point 150 ° C.).
[0042]
As described above, a metal wiring pattern, a circuit board including the same, or a device DS such as a liquid crystal display device or an organic EL display device can be obtained by the inkjet drawing apparatus S employing the driving apparatus and driving method of the nozzle head 10 of the present invention. Can be manufactured.
Further, it is possible to manufacture an electronic apparatus EQ equipped with these various devices DS. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus EQ including the organic EL display device (device DS).
FIG. 7A is a perspective view illustrating an example of a mobile phone. In FIG. 7A, a mobile phone 1000 (electronic device EQ) includes a display unit 1001 using an organic EL display device (device DS).
FIG. 7B is a perspective view illustrating an example of a wristwatch-type electronic device. In FIG. 7B, a wristwatch 1100 (electronic device EQ) includes a display unit 1101 using the above-described organic EL display device (device DS).
FIG. 7C is a perspective view showing an example of a portable information processing device such as a word processor or a personal computer. 7C, the information processing apparatus 1200 (electronic device EQ) includes an input unit 1202 such as a keyboard, an information processing apparatus main body 1204, and a display unit 1206 using the above-described organic EL display device (device DS).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an ink jet drawing apparatus.
FIG. 2 is a block diagram illustrating functions of a nozzle head.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a mechanical structure of a nozzle.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a waveform of a drive signal.
FIG. 5 is a diagram schematically showing waveforms of other drive signals.
FIG. 6 is a diagram showing an operation of the ink jet type drawing apparatus.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus including a device.
[Explanation of symbols]
S Inkjet drawing apparatus (drawing apparatus) 1 Drawing controller (computer) 8 Drive signal generation section (Drive waveform generation section) 10 Nozzle head (Drive waveform application section) 17 Piezoelectric vibrator (Pressure generation element) 20 Nozzle W1 First drive Waveform W2 First drive waveform DS device EQ Electronic equipment

Claims (9)

複数のノズルのそれぞれに対応して設けられた圧力発生素子を作動させて該各ノズルから液状体を吐出させるノズルヘッドの駆動装置において、
液状体を吐出させるための第1駆動波形及び液状体を吐出させずに前記圧力発生素子を微振動させるための第2駆動波形を発生させる駆動波形生成部と、
前記第1駆動波形及び/又は前記第2駆動波形を選択して前記圧力発生素子に印加する駆動波形印加部と、を備えることを特徴とするノズルヘッドの駆動装置。
In a nozzle head driving device for operating a pressure generating element provided corresponding to each of a plurality of nozzles and discharging a liquid material from each of the nozzles,
A drive waveform generator for generating a first drive waveform for discharging the liquid material and a second drive waveform for finely vibrating the pressure generating element without discharging the liquid material;
A driving waveform applying unit that selects the first driving waveform and / or the second driving waveform and applies the selected driving waveform to the pressure generating element.
前記第2駆動波形を前記圧力発生素子の自己放電時間より短い周期で印加させることを特徴とする請求項1に記載のノズルヘッドの駆動装置。2. The nozzle head driving device according to claim 1, wherein the second driving waveform is applied in a cycle shorter than a self-discharge time of the pressure generating element. 3. 前記第2駆動波形の印加の周期を前記圧力発生素子の特性に合わせて変化させるように構成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のノズルヘッドの駆動装置。3. The nozzle head driving device according to claim 1, wherein the application period of the second driving waveform is configured to be changed according to characteristics of the pressure generating element. 4. 前記圧力発生素子がピエゾ素子であることを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載のノズルヘッドの駆動装置。4. The nozzle head driving device according to claim 1, wherein the pressure generating element is a piezo element. 5. 複数のノズルのそれぞれに対応して設けられた圧力発生素子を作動させて該各ノズルから液状体を吐出させるノズルヘッドの駆動方法において、
液状体を吐出させるための第1駆動波形及び液状体を吐出させずに前記圧力発生素子を微振動させるための第2駆動波形を発生させる工程と、
前記第1駆動波形及び/又は前記第2駆動波形を選択して前記圧力発生素子に印加する工程と、を有することを特徴とするノズルヘッドの駆動方法。
In a method of driving a nozzle head for discharging a liquid material from each nozzle by operating a pressure generating element provided corresponding to each of a plurality of nozzles,
Generating a first drive waveform for discharging the liquid material and a second drive waveform for finely vibrating the pressure generating element without discharging the liquid material;
Selecting the first drive waveform and / or the second drive waveform and applying the selected drive waveform to the pressure generating element.
複数のノズルのそれぞれに対応して設けられた圧力発生素子を作動させて該各ノズルから液状体を吐出させるノズルヘッドの駆動プログラムであって、
液状体を吐出させるための第1駆動波形及び液状体を吐出させずに前記圧力発生素子を微振動させるための第2駆動波形を発生させる処理と、
前記第1駆動波形及び/又は前記第2駆動波形を選択して前記圧力発生素子に印加する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするノズルヘッドの駆動プログラム。
A driving program for a nozzle head for operating a pressure generating element provided corresponding to each of a plurality of nozzles to discharge a liquid material from each of the nozzles,
Processing for generating a first drive waveform for discharging the liquid material and a second drive waveform for finely vibrating the pressure generating element without discharging the liquid material;
A program for selecting a first drive waveform and / or a second drive waveform and applying the selected drive waveform to the pressure generating element, causing a computer to execute the process.
基板上の所定位置にノズルヘッドから液状体を吐出させてパターンを描く描画装置であって、
請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載のノズルヘッドの駆動装置を備えることを特徴とする描画装置。
A drawing apparatus for drawing a pattern by discharging a liquid material from a nozzle head to a predetermined position on a substrate,
A drawing apparatus, comprising: the nozzle head driving device according to claim 1.
請求項7に記載の描画装置により描画されたパターンを有することを特徴とするデバイス。A device having a pattern drawn by the drawing apparatus according to claim 7. 請求項8に記載のデバイスを備えることを特徴とする電子機器。An electronic apparatus comprising the device according to claim 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013169658A (en) * 2012-02-18 2013-09-02 Ricoh Co Ltd Image forming apparatus
JP2015180557A (en) * 2015-07-09 2015-10-15 セイコーエプソン株式会社 Liquid ejecting apparatus and liquid ejecting printing apparatus
US9381738B2 (en) 2007-12-25 2016-07-05 Seiko Epson Corporation Liquid jet apparatus performing pulse modulation on a drive signal

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