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JP6051711B2 - Method and apparatus for driving liquid discharge head - Google Patents

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JP6051711B2
JP6051711B2 JP2012202644A JP2012202644A JP6051711B2 JP 6051711 B2 JP6051711 B2 JP 6051711B2 JP 2012202644 A JP2012202644 A JP 2012202644A JP 2012202644 A JP2012202644 A JP 2012202644A JP 6051711 B2 JP6051711 B2 JP 6051711B2
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Description

本発明は、液体吐出ヘッドの駆動方法、及び前記液体吐出ヘッドの駆動方法により駆動される液体吐出ヘッドを備えた吐出装置に関する。   The present invention relates to a method for driving a liquid discharge head, and a discharge apparatus including a liquid discharge head driven by the method for driving a liquid discharge head.

液体の記録液(以下、「インク」ともいう。)の液滴(以下、「インク滴」ともいう。)を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを含む吐出装置としては、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ及びこれらの複数の機能を備える複合機等の画像形成装置が知られている。画像形成装置としては、例えば、インクを用いて、媒体(以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。)を搬送しながら、インクを用紙に付着させて画像形成(記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。)を行なうものがある。
「吐出装置」とは、液体吐出ヘッドから液体を吐出する装置であれば特に限定されないが、以下、画像形成装置を例として説明する。
As an ejection device including a recording head composed of a liquid ejection head that ejects liquid recording liquid (hereinafter also referred to as “ink”) droplets (hereinafter also referred to as “ink droplets”), a printer, a facsimile, 2. Description of the Related Art Image forming apparatuses such as copying machines, plotters, and multifunction machines having a plurality of these functions are known. As an image forming apparatus, for example, an ink is used and a medium (hereinafter also referred to as “paper” is not limited to a material, and a recording medium, a recording medium, a transfer material, a recording paper, and the like are also used synonymously. In some cases, image formation (recording, printing, printing, and printing are also used synonymously) is performed by adhering ink to a sheet while conveying.
The “ejection device” is not particularly limited as long as it is a device that ejects liquid from a liquid ejection head. However, an image forming apparatus will be described below as an example.

「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することをも意味する。また、「液体」とは、記録液(インク)に限るものではなく、吐出されるときに流体となるものであれば特に限定されるものではない。   “Image forming apparatus” means an apparatus that forms an image by discharging liquid onto a medium such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics, etc. The term “not only” means not only giving an image having a meaning such as a character or a figure to a medium but also giving an image having no meaning such as a pattern to the medium. The “liquid” is not limited to the recording liquid (ink) and is not particularly limited as long as it becomes a fluid when ejected.

また、液体吐出ヘッドを備える画像形成装置としては、記録ヘッドをキャリッジに搭載して用紙の送り方向と直交する主走査方向に移動させることで記録を行うシリアル型画像記録装置と、記録領域の略全幅にわたって液滴を吐出する複数の吐出口(ノズル)を列設したライン型ヘッドを用いるライン型画像記録装置がある。   In addition, as an image forming apparatus including a liquid discharge head, a serial type image recording apparatus that performs recording by mounting a recording head on a carriage and moving the recording head in a main scanning direction orthogonal to a sheet feeding direction, and an abbreviation of a recording area. There is a line-type image recording apparatus using a line-type head in which a plurality of discharge ports (nozzles) for discharging droplets over the entire width are arranged.

液体吐出ヘッドは、インク滴を吐出させるためのアクチュエータ手段の種類により、いくつかの方式に大別される。
例えば液室の壁の一部を薄い振動板とし、これに対応して電気機械変換素子としての圧電素子を配置し、電圧印加に伴って発生する圧電素子の変形により振動板を変形させることで圧力室内の圧力を変化させて、インク滴を吐出させるピエゾ方式のもの、液室内部に発熱体素子を配置し、通電による発熱体の加熱によって気泡を発生させ、気泡の圧力によってインク滴を吐出させるバブルジェット(登録商標)方式のものが一般に良く知られている。また、液室の壁面を形成する振動板と、この振動板に対向して配置された液室外の個別電極とを備え、振動板と電極との間に電界を印加することで発生する静電力により振動板を変形させて、液室内の圧力/体積を変化させることによりノズルからインク滴を吐出させる静電型のものも提案されている。
Liquid ejection heads are roughly classified into several types according to the type of actuator means for ejecting ink droplets.
For example, a part of the wall of the liquid chamber is made into a thin diaphragm, and a piezoelectric element as an electromechanical conversion element is arranged correspondingly, and the diaphragm is deformed by deformation of the piezoelectric element that occurs when voltage is applied. Piezo type that discharges ink droplets by changing the pressure in the pressure chamber. A heating element is placed inside the liquid chamber, bubbles are generated by heating the heating element by energization, and ink droplets are discharged by the pressure of the bubbles. A bubble jet (registered trademark) system is generally well known. In addition, an electrostatic force generated by applying an electric field between the diaphragm and the electrode, including a diaphragm that forms a wall surface of the liquid chamber and an individual electrode outside the liquid chamber that is disposed to face the diaphragm. There has also been proposed an electrostatic type in which an ink droplet is ejected from a nozzle by changing the pressure / volume in the liquid chamber by deforming the diaphragm.

ところで、液体吐出ヘッドは吐出口からインクを吐出させて記録を行うものであることから、インクを吐出しない状態が続くと、ノズル内のインクの溶媒が蒸発することにより粘度が増加し、そのまま液滴の吐出動作を行うと吐出状態が乱れて吐出不能状態に陥り印刷品質が劣化してしまうことがある。また、インク流動がないため、放置時間と共に液室内のインクの気体溶存量も高くなり、インクに混入した気泡により圧力変動が吸収され、吐出不良が生じることもある。   By the way, since the liquid discharge head performs recording by discharging ink from the discharge port, if the state where ink is not discharged continues, the viscosity of the ink increases as the solvent of the ink in the nozzle evaporates, and the liquid remains as it is. When a droplet discharge operation is performed, the discharge state may be disturbed, and the print quality may be deteriorated due to a discharge impossible state. In addition, since there is no ink flow, the gas dissolved amount of ink in the liquid chamber increases with the standing time, pressure fluctuations are absorbed by bubbles mixed in the ink, and ejection failure may occur.

上記の問題を解決するために、ノズルから記録(画像形成)に寄与しない液滴を吐出する動作によって、増粘したインクや流路内の気泡を排出する空吐出動作が行われることが既に知られており、空吐出動作の制御方法も提案されている(例えば、特許文献1〜4参照)。   In order to solve the above problem, it is already known that an empty discharge operation for discharging thickened ink and bubbles in the flow path is performed by discharging a droplet that does not contribute to recording (image formation) from the nozzle. In addition, a control method for the idle ejection operation has also been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 4).

特許文献1には、液体流路内に存在する気泡の排出性を向上させることが可能な液体噴射装置を提供する目的で、検出した環境温度に基づいてメンテナンス用駆動パルスの時間幅を補正することが開示されている。特許文献2には、ノズルに形成されたメニスカスを破壊されにくくして、空吐出動作による回復効率を向上する目的で、インクの増粘状態に応じてパルス幅、パルス間の間隔を変えることが開示されている。特許文献3には、ノズルの噴射不良の原因となる気泡を有効に除去することができる液体噴射装置を提供する目的で、気泡除去フラッシング実行時の外気温を検出して、それに応じてパルス幅を設定することが開示されている。特許文献4には、環境温度に関わらず粘度の高い液体の吐出を良好に行う目的で、環境温度に応じて電圧軸方向及び時間軸方向に波形を伸縮して印加することが開示されている。   Patent Document 1 corrects the time width of the maintenance drive pulse based on the detected environmental temperature for the purpose of providing a liquid ejecting apparatus capable of improving the discharge performance of bubbles existing in the liquid flow path. It is disclosed. In Patent Document 2, the pulse width and the interval between pulses are changed in accordance with the thickened state of the ink in order to make the meniscus formed on the nozzle difficult to be destroyed and improve the recovery efficiency by the idle ejection operation. It is disclosed. In Patent Document 3, for the purpose of providing a liquid ejecting apparatus capable of effectively removing bubbles that cause nozzle ejection failure, the outside air temperature during bubble removal flushing is detected, and the pulse width is determined accordingly. Is disclosed. Patent Document 4 discloses that a waveform is expanded and contracted in the voltage axis direction and the time axis direction in accordance with the environmental temperature for the purpose of favorably discharging a high-viscosity liquid regardless of the environmental temperature. .

しかしながら、環境温度が低い場合等、インクの粘度が高くなった状態における空吐出動作では、所望の滴速度を得るために高い電圧が必要となる。一方、高い電圧でインクを吐出させると、ノズル部のメニスカスの引き込みが大きくなり、メニスカスが共振するa圧力室の振動周期(圧力振動周期)が短くなることがわかっている。
通常、常温における基本特性に基づき、共振のタイミングで最も効率的なパルス幅、パルス間の間隔を設定しているため、上記のような低温環境温度下において常温と同じパルス幅・パルス間の間隔の空吐出用駆動波形を印加すると、共振ポイントから外れたタイミングでパルスが印加され、所望の滴速度を得るのに必要な電圧は大きくなり、空吐出の効率が悪化するという問題があった。
However, in the idle ejection operation in a state where the viscosity of the ink is high, such as when the environmental temperature is low, a high voltage is required to obtain a desired droplet velocity. On the other hand, it is known that when ink is ejected at a high voltage, the meniscus pull-in of the nozzle portion increases, and the vibration period (pressure vibration period) of the pressure chamber in which the meniscus resonates is shortened.
Normally, the most efficient pulse width and interval between pulses are set based on the basic characteristics at room temperature, so the same pulse width and interval between pulses at the low temperature environment as described above. When the idle ejection driving waveform is applied, a pulse is applied at a timing deviating from the resonance point, and the voltage required to obtain a desired droplet velocity increases, resulting in a problem that the efficiency of idle ejection deteriorates.

特許文献4には、環境温度に応じた波形の調整において、時間軸方向に一定倍率で伸縮させることが開示されている。しかしながら、この場合には波形を構成する立上り時間と立下り時間がともに変化することとなり、波形の傾きが急峻になった場合は瞬間電流が増大し、発熱量が多くなるという懸念がある。   Patent Document 4 discloses that the waveform is adjusted according to the environmental temperature, and is expanded and contracted at a constant magnification in the time axis direction. However, in this case, both the rise time and fall time constituting the waveform change, and there is a concern that the instantaneous current increases and the amount of heat generation increases when the slope of the waveform becomes steep.

そこで、本発明は上記課題を鑑み、吐出される液体の粘度が異なる条件下、例えば環境温度が異なる場合であっても、条件に応じて設計された駆動波形を印加して、効率の良い空吐出動作を実現可能な液体吐出ヘッドの駆動方法を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above problems, the present invention applies a driving waveform designed according to conditions under different conditions of the viscosity of the liquid to be discharged, for example, when the ambient temperature is different, and thereby provides efficient emptying. It is an object of the present invention to provide a method for driving a liquid discharge head capable of realizing the discharge operation.

上記課題を解決するために、本発明に係る液体吐出ヘッドの駆動方法は、液体を収容した圧力室の容積を圧力発生手段によって変化させ、前記圧力室に連通するノズルから液滴を吐出させて画像形成を行う液体吐出ヘッドの駆動方法において、前記圧力発生手段に印加される駆動波形は、前記圧力室の体積を拡大させてノズルメニスカスを引き込む立下げ要素と、前記ノズルメニスカスの状態を保持する要素と、前記圧力室の体積を縮小させて前記ノズルメニスカスを押し出す立上げ要素とからなる駆動パルスを複数含むパルス群で構成され、前記ノズルから画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出動作時に、前記駆動パルス間の間隔Tdを、前記圧力室内の圧力共振周期Tcに対応させ、前記空吐出動作は、任意の滴数の空吐出を連続して行う空吐出群を複数回実行してなり、該複数回の空吐出群は、1の空吐出群を実行した後に所定時間基準電位を保持し、次の空吐出群を実行するものであって、前記空吐出動作の前記駆動パルスの電圧の波高値は、最初に実行される前記空吐出群において最も大きく、実行回数の増加に伴い小さくなることを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法である。 In order to solve the above-mentioned problems, a method of driving a liquid discharge head according to the present invention changes the volume of a pressure chamber containing liquid by a pressure generating means, and discharges droplets from a nozzle communicating with the pressure chamber. In the driving method of the liquid discharge head for performing image formation, the driving waveform applied to the pressure generation unit maintains the state of the nozzle meniscus and the falling element that expands the volume of the pressure chamber and draws the nozzle meniscus. An idle ejection operation in which a droplet group that includes a plurality of drive pulses including an element and a rising element that pushes out the nozzle meniscus by reducing the volume of the pressure chamber and ejects droplets that do not contribute to image formation from the nozzle sometimes, continuous intervals Td between the driving pulse, the to correspond to the pressure chamber of the pressure resonance period Tc, the air discharge operation, the idle discharge of any number of drops The plurality of idle discharge groups are executed a plurality of times, and the plurality of idle discharge groups hold a reference potential for a predetermined time after executing one idle discharge group and execute the next idle discharge group. The driving value of the liquid ejection head is characterized in that the peak value of the voltage of the drive pulse of the idle ejection operation is the largest in the idle ejection group to be executed first and becomes smaller as the number of executions increases. It is.

本発明の液体吐出ヘッドの駆動方法によれば、吐出される液体の粘度が異なる条件下、例えば環境温度が異なる場合であっても、条件に応じて設計された駆動波形を印加し、効率の良い空吐出動作を実現可能な液体吐出ヘッドの駆動方法を提供することができる。   According to the driving method of the liquid discharge head of the present invention, even when the viscosity of the discharged liquid is different, for example, when the environmental temperature is different, the drive waveform designed according to the condition is applied, and the efficiency is improved. It is possible to provide a liquid ejection head driving method capable of realizing a good idle ejection operation.

液体吐出ヘッドの一例の液室長手方向に沿った断面図である。It is sectional drawing along the liquid chamber longitudinal direction of an example of a liquid discharge head. 液体吐出ヘッドの一例の液室短手方向に沿った断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view along the lateral direction of the liquid chamber of an example of a liquid discharge head. 吐出装置の制御手段の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the control means of a discharge apparatus. 印刷制御部及びヘッドドライバの一例を示すブロック図である。3 is a block diagram illustrating an example of a print control unit and a head driver. FIG. 空吐出用駆動波形を構成する駆動パルスの波形形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the waveform shape of the drive pulse which comprises the idle discharge drive waveform. 吐出滴の滴速度をプロットしたPw特性のイメージ図である。It is an image figure of the Pw characteristic which plotted the drop speed of the discharge drop. 空吐出用駆動波形の従来例を説明する図である。It is a figure explaining the prior art example of the drive waveform for idle discharge. 第1の実施形態に係る空吐出用駆動波形を説明する図である。It is a figure explaining the drive waveform for idle discharge which concerns on 1st Embodiment. 空吐出用駆動波形を規定する流れの一例を示したフロー図である。It is the flowchart which showed an example of the flow which prescribes | regulates the drive waveform for idle discharge. 第3の実施形態に係る空吐出用駆動波形を説明する図である。It is a figure explaining the drive waveform for idle discharge which concerns on 3rd Embodiment. 第5〜8の実施形態に係る空吐出用駆動波形を説明する図である。It is a figure explaining the drive waveform for idle discharge which concerns on 5th-8th embodiment. 画像形成装置の一例の機構部の全体構成を説明する概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an overall configuration of a mechanism unit as an example of an image forming apparatus. 画像形成装置の一例の要部平面の説明図である。It is explanatory drawing of the principal part plane of an example of an image forming apparatus.

以下、本発明に係る液体吐出ヘッドの駆動方法及び液滴吐出装置について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施例の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。   Hereinafter, a liquid ejection head driving method and a droplet ejection apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments of the examples shown below, and other embodiments, additions, modifications, deletions, and the like can be changed within a range that can be conceived by those skilled in the art. Any aspect is included in the scope of the present invention as long as the operations and effects of the present invention are exhibited.

図1及び2は液体吐出ヘッドの駆動方法により駆動される液体吐出ヘッドの一例を示したもので、図1は液室長手方向に沿った断面図であり、図2は液室短手方向に沿った断面図である。   1 and 2 show an example of a liquid discharge head driven by the liquid discharge head driving method. FIG. 1 is a cross-sectional view along the longitudinal direction of the liquid chamber, and FIG. FIG.

液体吐出ヘッド(以下、「インクジェットヘッド」ともいう。)は、インク供給口(図示せず)と共通液室12となる彫り込みを形成したフレーム10と、流体抵抗部21、圧力室22となる彫り込みとノズル31に連通する連通口(液体導入部)23を形成した流路板20と、ノズル31を形成するノズル板と、凸部61、ダイアフラム部62およびインク流入口63を有する振動板60と、振動板60に接着層を介して接合された圧力発生手段(積層圧電素子)50と、積層圧電素子50を固定しているベース40を備えている。   A liquid discharge head (hereinafter also referred to as an “inkjet head”) includes an ink supply port (not shown) and a frame 10 in which an engraving that becomes a common liquid chamber 12 is formed, an engraving that becomes a fluid resistance portion 21 and a pressure chamber 22. And a flow path plate 20 having a communication port (liquid introduction portion) 23 communicating with the nozzle 31, a nozzle plate forming the nozzle 31, and a diaphragm 60 having a convex portion 61, a diaphragm portion 62, and an ink inlet 63. The pressure generating means (laminated piezoelectric element) 50 joined to the vibration plate 60 via an adhesive layer, and the base 40 that fixes the laminated piezoelectric element 50 are provided.

ベース40はチタン酸バリウム系セラミックからなり、積層圧電素子50を2列配置して接合している。   The base 40 is made of a barium titanate ceramic, and the laminated piezoelectric elements 50 are arranged in two rows and joined.

積層圧電素子50は、厚さ10〜50μm/1層のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の圧電層51と、厚さ数μm/1層の銀・パラジューム(AgPd)からなる内部電極層52とを交互に積層している。内部電極層52は両端で外部電極53に接続する。
積層型圧電素子50はハーフカットのダイシング加工により櫛歯上に分割され、1つ毎に駆動部55と支持部56(非駆動部)として使用する。積層型圧電素子50は、厚さ10〜50μm/1層のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の圧電層51と、厚さ数μm/1層の銀・パラジューム(AgPd)からなる内部電極層52とを交互に積層したものであり、内部電極5-2を交互に端面の端面電極(外部電極)である個別電極53、共通電極54に電気的に接続したものである。
The laminated piezoelectric element 50 includes a lead zirconate titanate (PZT) piezoelectric layer 51 having a thickness of 10 to 50 μm / layer, and an internal electrode layer 52 made of silver and palladium (AgPd) having a thickness of several μm / layer. Are stacked alternately. The internal electrode layer 52 is connected to the external electrode 53 at both ends.
The laminated piezoelectric element 50 is divided on comb teeth by half-cut dicing, and is used as a drive unit 55 and a support unit 56 (non-drive unit) one by one. The laminated piezoelectric element 50 includes a lead zirconate titanate (PZT) piezoelectric layer 51 having a thickness of 10 to 50 μm / layer, and an internal electrode layer 52 made of silver / palladium (AgPd) having a thickness of several μm / layer. Are alternately stacked, and the internal electrodes 5-2 are alternately electrically connected to the individual electrodes 53 and the common electrode 54 which are end-face electrodes (external electrodes) on the end faces.

本実施態様の液体吐出ヘッドは、圧力発生手段として厚み方向変位であるd33方式での積層型圧電素子50を使用する構成とし、積層型圧電素子50の伸縮により液体を収容した圧力室22を収縮、膨張させて容積を変化させるようになっている。
積層型圧電素子50に駆動信号が印加され充電が行われると伸長し、また積層型圧電素子50に充電された電荷が放電すると反対方向に収縮するようになっている。
The liquid discharge head of this embodiment is configured to use a laminated piezoelectric element 50 of the d33 method that is displacement in the thickness direction as pressure generating means, and the pressure chamber 22 containing the liquid is contracted by expansion and contraction of the laminated piezoelectric element 50. The volume is changed by inflating.
When the drive signal is applied to the multi-layer piezoelectric element 50 and charging is performed, the multi-layer piezoelectric element 50 expands, and when the charge charged in the multi-layer piezoelectric element 50 is discharged, the multi-layer piezoelectric element 50 contracts in the opposite direction.

駆動部の個別電極53にはFPC70が半田接合されている。
また、共通電極54は積層圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでFPC70のGnd電極に接合している。FPC70には図示しないドライバICが実装されており、これにより駆動部55への駆動電圧印加を制御している。
An FPC 70 is soldered to the individual electrode 53 of the drive unit.
Further, the common electrode 54 is provided with an electrode layer at the end of the laminated piezoelectric element and is wound around to join the Gnd electrode of the FPC 70. A driver IC (not shown) is mounted on the FPC 70, thereby controlling application of drive voltage to the drive unit 55.

振動板60は、薄膜のダイアフラム部62と、このダイアフラム部62の中央部に形成した駆動部55となる積層圧電素子50と接合する島状凸部(アイランド部)61と、支持部に接合する梁を含む厚膜部と、インク流入口63となる開口を電鋳工法によるNiメッキ膜を2層重ねて形成している。   The diaphragm 60 is joined to a thin film diaphragm 62, an island-shaped convex portion (island portion) 61 that joins the laminated piezoelectric element 50 that is the driving portion 55 formed at the center of the diaphragm portion 62, and a support portion. A thick film portion including a beam and an opening serving as an ink inflow port 63 are formed by stacking two Ni plating films by an electroforming method.

流路板20はシリコン単結晶基板を用いて、流体抵抗部21、圧力室22、液体導入部23となる彫り込み、およびノズル31に対する位置に連通口25となる貫通口をエッチング工法でパターニングした。エッチングで残された部分が圧力室22の隔壁24となる。   The flow path plate 20 was formed by using a silicon single crystal substrate, and patterning the engravings to be the fluid resistance portion 21, the pressure chamber 22 and the liquid introduction portion 23, and the through holes to be the communication ports 25 at positions relative to the nozzles 31. The portion left by etching becomes the partition wall 24 of the pressure chamber 22.

ノズルプレート30は金属材料、例えば電鋳工法によるNiメッキ膜等で形成したもので、インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル31を多数形成している。このノズル31の内部形状(内側形状)は、ホーン形状(略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。)に形成している。   The nozzle plate 30 is formed of a metal material, for example, an Ni plating film formed by an electroforming method, and has a large number of nozzles 31 that are fine discharge ports for flying ink droplets. The internal shape (inner shape) of the nozzle 31 is formed in a horn shape (may be a substantially cylindrical shape or a substantially frustum shape).

このノズルプレート30のインク吐出面(ノズル表面側)は、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。PTFE−Ni共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂(例えばフッ化ピッチなど)を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。   The ink ejection surface (nozzle surface side) of the nozzle plate 30 is provided with a water-repellent treatment layer that has been subjected to a water-repellent surface treatment (not shown). Ink physical properties such as PTFE-Ni eutectoid plating, electrodeposition coating of fluororesin, vapor-deposited fluororesin (for example, fluorinated pitch), baking after solvent application of silicon resin / fluorine resin, etc. A water-repellent treatment film selected according to the above is provided to stabilize the ink droplet shape and flight characteristics so that high-quality image quality can be obtained.

インク供給口11と共通液室12となる彫り込みを形成するフレーム1は樹脂成形で作製している。   The frame 1 that forms the engraving that becomes the ink supply port 11 and the common liquid chamber 12 is manufactured by resin molding.

このように構成したインクジェットヘッドにおいては、記録信号に応じて駆動部56に駆動波形(10〜50Vのパルス電圧)を印加することによって、駆動部56に積層方向の変位が生起し、振動板30を介して圧力室22が加圧されて圧力が上昇し、圧力室22に連通するノズル31からインク滴が吐出される。   In the ink jet head configured as described above, a drive waveform (pulse voltage of 10 to 50 V) is applied to the drive unit 56 in accordance with the recording signal, thereby causing a displacement in the stacking direction in the drive unit 56 and the diaphragm 30. The pressure chamber 22 is pressurized via the pressure to increase the pressure, and ink droplets are ejected from the nozzle 31 communicating with the pressure chamber 22.

その後、インク滴吐出の終了に伴い、圧力室22内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって圧力室22内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室12に流入し、共通液室12からインク流入口63を経て液体導入部23、流体抵抗部21を通り、圧力室22内に充填される。   Thereafter, the ink pressure in the pressure chamber 22 decreases with the end of ink droplet ejection, and a negative pressure is generated in the pressure chamber 22 due to the inertia of the ink flow and the discharge process of the drive pulse, and the process proceeds to the ink filling process. . At this time, the ink supplied from the ink tank flows into the common liquid chamber 12, passes through the ink inlet 63 from the common liquid chamber 12, passes through the liquid introducing portion 23 and the fluid resistance portion 21, and is filled into the pressure chamber 22. .

流体抵抗部21は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による最充填(リフィル)に対して抵抗になる。流体抵抗部を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間(駆動周期)を短くできる。   The fluid resistance portion 21 has an effect on the attenuation of the residual pressure vibration after the discharge, but becomes resistant to the maximum filling (refill) due to the surface tension. By appropriately selecting the fluid resistance portion, it is possible to balance the attenuation of the residual pressure and the refill time, and to shorten the time (drive cycle) until the transition to the next ink droplet ejection operation.

次に、液体吐出ヘッドの駆動方法に係る吐出装置の制御手段の概要について図3を参照して説明する。
図3は、吐出装置の一実施態様としての画像形成装置の制御手段のブロック図である。
制御部500は、この装置全体の制御を司っており本発明に係る空吐出動作の制御を行う手段を兼ねるCPU511と、CPU511が実行するプログラム、その他の固定データを格納するROM502と、画像データ等を一時格納するRAM503と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ504と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するASIC505とを備えている。
Next, the outline of the control means of the ejection device according to the method for driving the liquid ejection head will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a block diagram of a control unit of the image forming apparatus as one embodiment of the ejection device.
The control unit 500 controls the entire apparatus. The CPU 511 also serves as a means for controlling the idle ejection operation according to the present invention, a ROM 502 for storing programs executed by the CPU 511 and other fixed data, and image data. RAM 503 for temporarily storing data, a rewritable nonvolatile memory 504 for holding data even when the power of the apparatus is shut off, image processing for performing various signal processing, rearrangement, etc. on image data and other apparatuses And an ASIC 505 for processing input / output signals for overall control.

また、液体吐出ヘッド(以下、「記録ヘッド」ともいう。)234を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動信号発生手段を含む印刷制御部508と、キャリッジ233側に設けた記録ヘッド234を駆動するためのヘッドドライバ(ドライバIC)509と、キャリッジ233を移動走査する主走査モータ254、搬送ベルト251を周回移動させる副走査モータ255、維持回復機構の維持回復モータ256を駆動するためのモータ駆動部510と、帯電ローラー256にACバイアスを供給するACバイアス供給部511などを備えている。   In addition, a print control unit 508 including a data transfer unit for driving and controlling a liquid discharge head (hereinafter also referred to as “recording head”) 234 and a drive signal generating unit, and a recording head 234 provided on the carriage 233 side are driven. Motor driver for driving a head driver (driver IC) 509 for driving, a main scanning motor 254 for moving and scanning the carriage 233, a sub-scanning motor 255 for rotating the conveyor belt 251 and a maintenance and recovery motor 256 of the maintenance and recovery mechanism And an AC bias supply unit 511 that supplies an AC bias to the charging roller 256.

また、この制御部500には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル514が接続されている。   The control unit 500 is connected to an operation panel 514 for inputting and displaying information necessary for the apparatus.

この制御部500は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのI/F506を持っていて、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト600側から、ケーブル或いはネットワークを介してI/F506で受信する。   The control unit 500 has an I / F 506 for transmitting and receiving data and signals to and from the host side, an information processing device such as a personal computer, an image reading device such as an image scanner, an imaging device such as a digital camera, and the like. From the host 600 side via the cable or network via the I / F 506.

そして、制御部500のCPU501は、I/F506に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ASIC505にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行い、この画像データを印刷制御部508からヘッドドライバ509に転送する。
なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成はホスト600側のプリンタドライバ601で行っている。
The CPU 501 of the control unit 500 reads and analyzes the print data in the reception buffer included in the I / F 506, performs necessary image processing, data rearrangement processing, and the like in the ASIC 505, and prints the image data. The data is transferred from the unit 508 to the head driver 509.
Note that generation of dot pattern data for image output is performed by the printer driver 601 on the host 600 side.

印刷制御部508は、上述した画像データをシリアルデータで転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などをヘッドドライバ509に出力する以外にも、ROMに格納されている駆動パルスのパターンデータをD/A変換するD/A変換器及び電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動信号生成部を含み、1の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動信号をヘッドドライバ509に対して出力する。   The print control unit 508 transfers the above-described image data as serial data, and outputs a transfer clock, a latch signal, a control signal, and the like necessary for transferring the image data and confirming the transfer to the head driver 509. Including a D / A converter for D / A converting D / A conversion of drive pulse pattern data stored in the ROM, a voltage signal amplifier, a current amplifier, and the like, and a drive signal or a plurality of drive pulses Is output to the head driver 509.

ヘッドドライバ509は、シリアルに入力される記録ヘッド34の1行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部508から与えられる駆動信号を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド7の液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子(例えば圧電素子)に対して印加することで記録ヘッド7を駆動する。
このとき、駆動信号を構成する駆動パルスを選択することによって、例えば、大滴、中滴、小滴など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。
The head driver 509 selectively selects droplets of the recording head 7 as drive pulses constituting a drive signal given from the print control unit 508 based on image data corresponding to one line of the recording head 34 inputted serially. The recording head 7 is driven by applying it to a driving element (for example, a piezoelectric element) that generates energy to be discharged.
At this time, by selecting a driving pulse constituting the driving signal, for example, dots having different sizes such as a large droplet, a medium droplet, and a small droplet can be sorted.

I/O部513は、装置に装着されている各種のセンサ群515からの情報を取得し、プリンタの制御に必要な情報を抽出し、印刷制御部508やモータ制御部510、ACバイアス供給部511の制御に使用する。
センサ群515は、用紙の位置を検出するための光学センサや、機内の温度を監視するためのサーミスタ、帯電ベルトの電圧を監視するセンサ、カバーの開閉を検出するためのインターロックスイッチなどがあり、I/O部513は様々のセンサ情報を処理することができる。
The I / O unit 513 acquires information from various sensor groups 515 mounted on the apparatus, extracts information necessary for controlling the printer, and print control unit 508, motor control unit 510, AC bias supply unit Used to control 511.
The sensor group 515 includes an optical sensor for detecting the position of the paper, a thermistor for monitoring the temperature in the machine, a sensor for monitoring the voltage of the charging belt, an interlock switch for detecting opening and closing of the cover, and the like. The I / O unit 513 can process various sensor information.

次に、印刷制御部508及びヘッドドライバ509の一例について図4を参照して説明する。
印刷制御部508は、上述したように、画像形成時に1印刷周期内に複数の駆動パルス(駆動信号)で構成される駆動波形(共通駆動波形)を生成して出力し、空吐出動作時に1空吐出周期内に複数の駆動パルス(駆動信号)で構成される駆動波形(共通駆動波形)を生成して出力する駆動波形生成部701と、印刷画像に応じた2ビットの画像データ(階調信号0、1)と、クロック信号、ラッチ信号(LAT)、滴制御信号M0〜M3を出力するデータ転送部702とを備えている。
Next, an example of the print control unit 508 and the head driver 509 will be described with reference to FIG.
As described above, the print control unit 508 generates and outputs a drive waveform (common drive waveform) composed of a plurality of drive pulses (drive signals) within one printing cycle at the time of image formation. A drive waveform generation unit 701 that generates and outputs a drive waveform (common drive waveform) composed of a plurality of drive pulses (drive signals) within the idle ejection cycle, and 2-bit image data (gradation) corresponding to the print image And a data transfer unit 702 that outputs a clock signal, a latch signal (LAT), and droplet control signals M0 to M3.

なお、滴制御信号は、ヘッドドライバ509の後述するスイッチ手段であるアナログスイッチ715の開閉を滴毎に指示する2ビットの信号であり、共通駆動波形の印刷周期に合わせて選択すべき波形でHレベル(ON)に状態遷移し、非選択時にはLレベル(OFF)に状態に遷移する。   The drop control signal is a 2-bit signal that instructs each drop to open and close an analog switch 715, which will be described later, of the head driver 509. The drop control signal is a waveform to be selected in accordance with the print cycle of the common drive waveform. The state transitions to the level (ON), and when not selected, the state transitions to the L level (OFF).

ヘッドドライバ509は、データ転送部702からの転送クロック(シフトクロック)及びシリアル画像データ(階調データ:2ビット/1チャンネル(1ノズル)を入力するシフトレジスタ711と、シフトレジスタ711の各レジスト値をラッチ信号によってラッチするためのラッチ回路712と、階調データと制御信号M0〜M3をデコードして結果を出力するデコーダ713と、デコーダ713のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ715が動作可能なレベルへとレベル変換するレベルシフタ714と、レベルシフタ714を介して与えられるデコーダ713の出力でオン/オフ(開閉)されるアナログスイッチ715とを備えている。   The head driver 509 receives a transfer clock (shift clock) from the data transfer unit 702 and serial image data (gradation data: 2 bits / 1 channel (1 nozzle)), and register values of the shift register 711. Is latched by a latch signal, a decoder 713 that decodes gradation data and control signals M0 to M3 and outputs the result, and a logic level voltage signal of the decoder 713 is a level at which the analog switch 715 can operate. A level shifter 714 that performs level conversion to an analog switch, and an analog switch 715 that is turned on / off (opened / closed) by an output of a decoder 713 provided via the level shifter 714.

このアナログスイッチ715は、各圧電素子50の選択電極(個別電極)53に接続され、駆動波形生成部701からの共通駆動波形が入力されている。したがって、シリアル転送された画像データ(階調データ)と制御信号MN0〜MN3をデコーダ713でデコードした結果に応じてアナログスイッチ715がオンにすることにより、共通駆動波形を構成する所要の駆動信号が通過して(選択されて)圧電素子50に印加される。   The analog switch 715 is connected to the selection electrode (individual electrode) 53 of each piezoelectric element 50, and the common drive waveform from the drive waveform generation unit 701 is input thereto. Accordingly, when the analog switch 715 is turned on in accordance with the result of decoding the serially transferred image data (gradation data) and the control signals MN0 to MN3 by the decoder 713, a required drive signal constituting the common drive waveform is obtained. Passed through (selected) and applied to the piezoelectric element 50.

次に、従来の空吐出動作時に印加される空吐出用駆動波形の例について、図5、図6及び図7を参照して説明する。
図5は、空吐出用駆動波形を構成する駆動パルス(単パルス)の波形形状であり、図6は、駆動パルスに含まれる要素のパルス幅Pwを振って吐出滴の滴速度をプロットしたPw特性のイメージ図であり、図7は、環境温度が異なる場合における空吐出用駆動波形(駆動パルスを複数含むパルス群)の例を説明する図である。
Next, an example of the idle ejection driving waveform applied during the conventional idle ejection operation will be described with reference to FIGS. 5, 6, and 7.
FIG. 5 shows the waveform shape of a drive pulse (single pulse) constituting the idle ejection drive waveform, and FIG. 6 shows Pw obtained by plotting the droplet velocity of the ejected droplet by varying the pulse width Pw of the element included in the drive pulse. FIG. 7 is an illustration of characteristics, and FIG. 7 is a diagram for explaining an example of an idle ejection drive waveform (a pulse group including a plurality of drive pulses) when environmental temperatures are different.

空吐出動作の際に圧力発生手段である圧電素子50に印加される空吐出用駆動波形は、吐出される液体が収容された圧力室22の体積を拡大させてノズルメニスカスを引き込む立下げ要素と、前記ノズルメニスカスの状態を保持する要素と、圧力室22の体積を縮小させて前記ノズルメニスカスを押し出す立上げ要素とからなる駆動パルス(単パルス)により構成される。
すなわち、該駆動パルスの波形形状は図5に示すように、駆動パルスの電位が基準電位Veから立下がる波形要素(立下り時間)Tfにより積層型圧電素子50が収縮し、圧力室22の容積が膨張する。次いで、立下り後の前記ノズルメニスカスの状態が変化しない(保持された)ホールド状態はパルス幅Pwで表される。さらに、前記ホールド状態から立上る波形要素(立上り時間)Trにより、積層型圧電素子50が伸長して圧力室22が収縮する。
The idle ejection driving waveform applied to the piezoelectric element 50 as the pressure generating means during the idle ejection operation is a falling element that expands the volume of the pressure chamber 22 in which the liquid to be ejected is accommodated and draws the nozzle meniscus. , And a drive pulse (single pulse) including an element that maintains the state of the nozzle meniscus and a rising element that reduces the volume of the pressure chamber 22 and pushes out the nozzle meniscus.
That is, as shown in FIG. 5, the waveform of the drive pulse is contracted by the waveform element (fall time) Tf in which the potential of the drive pulse falls from the reference potential Ve, and the volume of the pressure chamber 22 is reduced. Expands. Next, the hold state in which the state of the nozzle meniscus after the falling does not change (is held) is represented by the pulse width Pw. Further, the laminated piezoelectric element 50 expands and the pressure chamber 22 contracts due to the waveform element (rise time) Tr rising from the hold state.

図6は、常温(例えば、23〜25℃)におけるPw特性を示したもので、従来の空吐出用駆動波形を構成する駆動パルスのパルス幅Pwは、Pw_1の値で設定されている。Pw_1は、圧力共振の第一ピーク値である。なお、ピークはノズル31の開口や圧力室22の大きさをはじめとした振動系の共振により生じるもので、例えば、パルス幅Pwを変化させながら吐出滴の滴速度を測定した場合に、一番最初にあらわれた滴速度のピークを第一ピークという。パルス幅Pwの増大に伴い、第二ピークPw_2、第三ピークPW_3(図示せず)のように複数のピークを生じる。圧力共振の周期(以下、「固有周期」ともいう。)Tcは、第一ピーク及び第二ピークの差から算出される。   FIG. 6 shows the Pw characteristic at normal temperature (for example, 23 to 25 ° C.), and the pulse width Pw of the driving pulse constituting the conventional idle ejection driving waveform is set by the value of Pw_1. Pw_1 is the first peak value of pressure resonance. The peak is caused by resonance of the vibration system including the opening of the nozzle 31 and the size of the pressure chamber 22. For example, when the droplet speed of the ejected droplet is measured while changing the pulse width Pw, the peak is the most. The drop velocity peak that appears first is called the first peak. As the pulse width Pw increases, a plurality of peaks such as a second peak Pw_2 and a third peak PW_3 (not shown) are generated. The period of pressure resonance (hereinafter also referred to as “natural period”) Tc is calculated from the difference between the first peak and the second peak.

図7は、環境温度が高温、常温、低温の場合における空吐出用駆動波形の例を示したもので、高温は破線の7a、常温は実線の7b、低温は一点破線の7cで表している。ここで、高温とは、常温より約5℃以上高い温度であり、低温とは常温より約5℃以上低い温度を意味する。
図7では、空吐出用駆動波形は5個の駆動パルス(単パルス)を含むパルス群で構成された例を示しているが、含まれるパルスの数は限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。
FIG. 7 shows an example of a drive waveform for idle ejection when the environmental temperature is high, normal, and low. The high temperature is indicated by a broken line 7a, the normal temperature is indicated by a solid line 7b, and the low temperature is indicated by a dashed line 7c. . Here, high temperature means a temperature that is about 5 ° C. higher than normal temperature, and low temperature means a temperature that is about 5 ° C. lower than normal temperature.
FIG. 7 shows an example in which the idle ejection drive waveform is composed of a pulse group including five drive pulses (single pulse). However, the number of included pulses is not limited and is appropriately selected according to the purpose. can do.

図7に示す従来例では、駆動パルスのパルス幅Pwの終端から、次の駆動パルスのPwの終端までの長さが、固有周期Tcの2倍となるように駆動パルス間の間隔Tdを設定している。なお、図7中に4箇所存在するTdの長さはすべて同じである。   In the conventional example shown in FIG. 7, the interval Td between drive pulses is set so that the length from the end of the pulse width Pw of the drive pulse to the end of Pw of the next drive pulse is twice the natural period Tc. doing. It should be noted that the lengths of Td present in four places in FIG. 7 are all the same.

いずれの環境温度においても、空吐出動作による滴速度が同じになるよう制御したものであり、高温環境の場合(7a)では、常温環境(7b)に比べてインクの粘度が低いため、常温と同じ滴速度(Vj)を得るために必要な電圧の波高値は低くなっている。これに対し、低温環境(7c)では、常温環境(7b)に比べてインク粘度が高いため、電圧の波高値は大きくなっている。
つまり、図7に示す従来の例では、環境温度に応じて変更しているのは電圧の波高値のみであり、パルス幅Pwやパルス間の間隔Tdは同じ値が使用されている。
At any environmental temperature, the droplet speed is controlled to be the same by the idle ejection operation. In the high temperature environment (7a), the viscosity of the ink is lower than that in the normal temperature environment (7b). The peak value of the voltage required to obtain the same drop velocity (Vj) is low. On the other hand, since the ink viscosity is higher in the low temperature environment (7c) than in the normal temperature environment (7b), the peak value of the voltage is large.
That is, in the conventional example shown in FIG. 7, only the voltage peak value is changed according to the environmental temperature, and the same value is used for the pulse width Pw and the interval Td between pulses.

従来の空吐出動作では、全ての環境温度において空吐出用駆動波形を構成するパルスのパルス幅やパルス間の間隔は変えずにパルスの電圧の波高値を変えることで増粘インクを排出させていた。通常、常温での基本特性に基づき、共振のタイミングで最も効率的なパルス幅Pw、パルス間の間隔Tdとしている。しかしながら、低温環境のような空吐出用駆動波形の電圧が高くなると、ノズル部のメニスカスの引き込みが大きくなり、固有周期が短くなることがわかっている。このような状態では圧力共振ポイントから外れたタイミングでパルスが印加されるため、所望の滴速度を出すのに必要な電圧は大きくなってしまい、効率的とはいえない。
これに対し、以下に説明する液体吐出ヘッドの駆動方法の空吐出動作時の駆動波形では、環境温度によって空吐出用駆動波形のパルス間の間隔Tdを圧力共振するタイミングで調整して印加するため、インク粘度の変化にかかわらず、すなわちどのような環境温度においても効率よく空吐出動作を実行させることができる。
In the conventional idle ejection operation, thickened ink is discharged by changing the peak value of the pulse voltage without changing the pulse width and interval between pulses constituting the idle ejection drive waveform at all environmental temperatures. It was. Usually, the most efficient pulse width Pw and interval Td between pulses are set at the resonance timing based on the basic characteristics at room temperature. However, it has been found that when the voltage of the drive waveform for idle ejection, such as in a low temperature environment, increases, the meniscus pull-in of the nozzle portion increases and the natural period decreases. In such a state, since the pulse is applied at a timing deviating from the pressure resonance point, the voltage required to produce a desired droplet velocity increases, which is not efficient.
On the other hand, in the drive waveform during the idle ejection operation of the liquid ejection head driving method described below, the interval Td between pulses of the idle ejection drive waveform is adjusted and applied at the timing of pressure resonance depending on the environmental temperature. Thus, the idle ejection operation can be efficiently executed regardless of the change in the ink viscosity, that is, at any environmental temperature.

<液体吐出ヘッドの駆動方法>
〔第1の実施形態〕
液体吐出ヘッドの駆動方法の第一の実施形態について、図8を参照して説明する。
図8は、空吐出用駆動波形を示した図であり、図8(a)は高温環境での空吐出用駆動波形、図8(b)は常温環境での空吐出用駆動波形、図8(c)は低温環境での空吐出用駆動波形である。なお、高温環境とは約30℃以上、低温環境とは約18℃以下、常温環境とはその間の温度帯、特に約23〜25℃であることを意味する。
<Driving method of liquid ejection head>
[First Embodiment]
A first embodiment of the liquid ejection head driving method will be described with reference to FIG.
8A and 8B are diagrams showing idle ejection drive waveforms, in which FIG. 8A is an idle ejection drive waveform in a high temperature environment, FIG. 8B is an idle ejection drive waveform in a room temperature environment, and FIG. (C) is a drive waveform for idle discharge in a low temperature environment. The high temperature environment means about 30 ° C. or more, the low temperature environment means about 18 ° C. or less, and the normal temperature environment means a temperature range between them, particularly about 23 to 25 ° C.

前記液体吐出ヘッドの駆動方法は、液体を収容した圧力室22の容積を圧力発生手段(圧電素子)50によって変化させ、圧力室22に連通するノズルから液滴を吐出させて画像形成を行う液体吐出ヘッドの駆動方法において、圧力発生手段50に印加される駆動波形は、圧力室22の体積を拡大させてノズルメニスカスを引き込む立下げ要素と、前記ノズルメニスカスの状態を保持する要素と、圧力室22の体積を縮小させて前記ノズルメニスカスを押し出す立上げ要素とからなる駆動パルスを複数含むパルス群で構成され、ノズル31から画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出動作時に、駆動パルス間の間隔Tdを、圧力室22内の圧力共振周期Tcに対応させる方法である。   In the method of driving the liquid discharge head, the volume of the pressure chamber 22 containing the liquid is changed by a pressure generating means (piezoelectric element) 50, and liquid is discharged from a nozzle communicating with the pressure chamber 22 to form an image. In the ejection head driving method, the drive waveform applied to the pressure generating means 50 includes a falling element that expands the volume of the pressure chamber 22 to draw the nozzle meniscus, an element that maintains the state of the nozzle meniscus, and a pressure chamber In the idling operation in which droplets that do not contribute to image formation are ejected from the nozzles 31, the drive pulse interval is composed of a pulse group including a plurality of drive pulses composed of rising elements that reduce the volume of the nozzle 22 and push out the nozzle meniscus. This interval Td is made to correspond to the pressure resonance period Tc in the pressure chamber 22.

本実施形態では、図7に示した従来例とは異なり、各環境温度において環境温度に応じて空吐出用駆動波形を構成している駆動パルス間の間隔Tdを制御している。
具体的には、図8(a)に示す高温環境での空吐出用駆動波形の駆動パルス間の間隔(Td−H)は、図8(b)に示す常温環境での駆動パルス間の間隔(Td−M)よりも長く設定されている。また、図8(c)に示す低温環境での空吐出用駆動波形の駆動パルス間の間隔(Td−L)は、Td−Mよりも短く設定されている。これは、環境温度が変化することにより、圧力共振周期(以下、「固有周期」ともいう。)Tcが変化することに基づく。
In the present embodiment, unlike the conventional example shown in FIG. 7, the interval Td between drive pulses constituting the idle ejection drive waveform is controlled at each environmental temperature in accordance with the environmental temperature.
Specifically, the interval (Td−H) between the drive pulses of the idle ejection drive waveform in the high temperature environment shown in FIG. 8A is the interval between the drive pulses in the room temperature environment shown in FIG. It is set longer than (Td−M). Further, the interval (Td−L) between the drive pulses of the idle ejection drive waveform in the low temperature environment shown in FIG. 8C is set shorter than Td−M. This is based on the fact that the pressure resonance period (hereinafter also referred to as “natural period”) Tc changes as the environmental temperature changes.

図8(c)の低温環境の場合で説明すると、低温環境では常温環境と比べてインクの粘度が高くなっているため、所望の滴速度を得るために必要な電圧は高くなる。高い電圧でインクを吐出させる場合、ノズル部のメニスカスの引き込みが大きくなり、低い電圧でインクを吐出させた場合と比べて固有周期Tcが短くなることが実験からわかっている。したがって、低温環境ではTc−Lは短くなるため、それに合わせてTd−Lも短くなっている。   In the case of the low temperature environment shown in FIG. 8C, since the ink viscosity is higher in the low temperature environment than in the normal temperature environment, the voltage required to obtain a desired droplet velocity is higher. Experiments have shown that when ink is ejected at a high voltage, the meniscus pull-in of the nozzle portion is large, and the natural period Tc is shorter than when ink is ejected at a low voltage. Therefore, since Tc-L is shortened in a low temperature environment, Td-L is also shortened accordingly.

同様に、図8(a)の高温環境の場合は、低電圧駆動のため固有周期Tc−Hは長くなり、それに合わせてパルス間隔Td−Hも、Td−Mと比較して長くなっている。   Similarly, in the case of the high temperature environment of FIG. 8A, the natural period Tc-H becomes longer due to low voltage driving, and the pulse interval Td-H is also longer than Td-M in accordance with it. .

いずれの環境温度においても、共振のタイミングにあわせて、すなわちTcまたはTcの整数倍のタイミングで空吐出動作が行われるようにパルス間の間隔Tdを設定することにより、従来の電圧のみを制御する方法よりも効率的に空吐出動作を実行させることができ、いずれの環境温度においても同等の空吐出効果を得ることができる。   At any environmental temperature, only the conventional voltage is controlled by setting the interval Td between pulses so that the idle ejection operation is performed in accordance with the timing of resonance, that is, at a timing Tc or an integer multiple of Tc. The idle discharge operation can be executed more efficiently than the method, and the same idle discharge effect can be obtained at any environmental temperature.

なお、電圧は上述の従来の駆動方法と同様、任意の環境温度において、空吐出動作時の空吐出滴の滴速度が一定の値となる電圧とする。   Note that, as in the conventional driving method described above, the voltage is a voltage at which the drop velocity of the empty discharge droplet during the empty discharge operation becomes a constant value at an arbitrary environmental temperature.

〔第2の実施形態〕
液体吐出ヘッドの駆動方法の第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態では、第1の実施形態において示した圧力共振周期Tcに対応して空吐出動作が行われるように、駆動パルス間の間隔Tdを設定するとともに、駆動パルスに含まれる前記ノズルメニスカスの状態を保持する要素をパルス幅Pwとしたとき、前記空吐出動作時の駆動波形のパルス幅Pwを、圧力共振周期Tcの第一ピークのパルス幅とする。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the liquid ejection head driving method will be described.
In the second embodiment, the interval Td between the drive pulses is set so that the idle ejection operation is performed corresponding to the pressure resonance period Tc shown in the first embodiment, and the nozzles included in the drive pulse When the element that maintains the meniscus state is the pulse width Pw, the pulse width Pw of the drive waveform during the idle ejection operation is the pulse width of the first peak of the pressure resonance period Tc.

図6を参照してパルス幅Pwの特性を説明する。高い電圧を印加した場合に、パルス幅特性の第一のピークPw_1はパルス幅が長くなる方向にシフトし、第二のピークPw_2はパルス幅が短くなる方向にシフトする。このため、図8(c)に示した低温環境の空吐出用駆動波形のパルス幅Pw−Lは、パルス幅を長くして当該環境温度における圧力共振周期Tcの第一のピークPw_1にあわせるように設定される。   The characteristics of the pulse width Pw will be described with reference to FIG. When a high voltage is applied, the first peak Pw_1 of the pulse width characteristic shifts in the direction in which the pulse width becomes longer, and the second peak Pw_2 shifts in the direction in which the pulse width becomes shorter. For this reason, the pulse width Pw-L of the idle ejection drive waveform in the low temperature environment shown in FIG. 8C is made to coincide with the first peak Pw_1 of the pressure resonance period Tc at the ambient temperature by increasing the pulse width. Set to

低温環境においては、パルス間の間隔Tdは短く、パルス幅Pwは長く、電圧の波高値は高くなっている。環境温度の上昇に伴い、パルス間間隔Tdは長くなり、パルス幅Pwは短くなり、電圧の波高値は低くなる。
このため、空吐出用駆動波形は、パルス間の間隔Tdを環境温度が低いほど短くし、駆動パルスの電圧の波高値を環境温度が低いほど大きくし、パルス幅Pwを環境温度が低いほど長くする。
In a low temperature environment, the interval Td between pulses is short, the pulse width Pw is long, and the peak value of the voltage is high. As the environmental temperature rises, the pulse interval Td becomes longer, the pulse width Pw becomes shorter, and the voltage peak value becomes lower.
For this reason, in the idle ejection driving waveform, the interval Td between the pulses is shortened as the environmental temperature is low, the peak value of the voltage of the driving pulse is increased as the environmental temperature is low, and the pulse width Pw is increased as the environmental temperature is low. To do.

このように、環境温度の変化に伴うパルス間の間隔Td、パルス幅Pw、及び電圧の波高値の変化はいずれも一定の方向性を有し、例えば、値の変化をグラフに示した場合には変曲点を有する曲線とはならない。よって、任意に選択した複数の温度条件下におけるパルス間隔Td、パルス幅Pw及び電圧の値から、連続性を有する予測曲線を求め、該予測曲線に基づき前記駆動波形を設計することができる。
選択する温度条件下における空吐出用駆動波形を設計すれば、隣接する2点間の温度の波形を予測して補完することができる。選択する温度条件を多く設定するほど、補完される駆動波形の精度は高くなる。
In this way, the interval Td between pulses, the pulse width Pw, and the change in the peak value of the voltage due to the change in the environmental temperature all have a certain direction, for example, when the change in the value is shown in a graph Is not a curve with an inflection point. Therefore, a predictive curve having continuity can be obtained from the pulse interval Td, pulse width Pw, and voltage values under a plurality of arbitrarily selected temperature conditions, and the drive waveform can be designed based on the predictive curve.
If the idle ejection driving waveform under the temperature condition to be selected is designed, the temperature waveform between two adjacent points can be predicted and complemented. The more the temperature conditions to be selected are set, the higher the accuracy of the complemented drive waveform.

〔制御のフロー〕
空吐出用駆動波形を規定する具体的な流れを、図9のフロー図を参照して説明する。
まず、液体吐出ヘッドの温度を検出し(S01)、得られた温度に基づいて最適なパルス間の間隔Td、パルス幅Pwを決定する(S02)。次いで、空吐出用駆動波形の最適な電圧の波高値を決定することにより(S03)、その温度条件下における空吐出用駆動波形が決定される(S04)。決定された空吐出用駆動波形が圧力発生手段50に印加されることにより空吐出駆動が行われ(S05)、空吐出動作が実行される。
「決定」には、上記予測曲線などから最適な値を得るとともに、得られた値に基づき波形を設計することを含む。
このフローに従って空吐出動作を行うことにより、いずれの環境温度においても同等の空吐出効果を得ることができる。
[Control flow]
A specific flow for defining the idle ejection drive waveform will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, the temperature of the liquid ejection head is detected (S01), and the optimum pulse interval Td and pulse width Pw are determined based on the obtained temperature (S02). Next, by determining the peak value of the optimum voltage of the idle ejection drive waveform (S03), the idle ejection drive waveform under the temperature condition is determined (S04). By applying the determined empty discharge driving waveform to the pressure generating means 50, the empty discharge driving is performed (S05), and the empty discharge operation is executed.
“Determining” includes obtaining an optimum value from the prediction curve or the like and designing a waveform based on the obtained value.
By performing the idle discharge operation according to this flow, an equivalent idle discharge effect can be obtained at any environmental temperature.

〔第3の実施形態〕
液体吐出ヘッドの駆動方法の第3の実施形態について、図10を参照して説明する。
図10(a)は高温環境での空吐出用駆動波形、図10(b)は常温環境での空吐出用駆動波形、図10(c)は低温環境での空吐出用駆動波形である。
本実施形態は、第1の実施形態と同様に圧力共振周期Tcに対応して空吐出動作が行われるように、駆動パルス間の間隔Tdを設定する方法であるが、第1の実施形態が圧力共振周期Tcの2倍となる共振タイミングでTdを設定しているのに対し、本実施形態ではTcの共振タイミングでTdを設定している。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the liquid ejection head driving method will be described with reference to FIG.
10A shows a driving waveform for idle ejection in a high temperature environment, FIG. 10B shows a driving waveform for idle ejection in a room temperature environment, and FIG. 10C shows a driving waveform for idle ejection in a low temperature environment.
The present embodiment is a method of setting the interval Td between drive pulses so that the idle ejection operation is performed corresponding to the pressure resonance period Tc, as in the first embodiment. Whereas Td is set at a resonance timing that is twice the pressure resonance period Tc, in the present embodiment, Td is set at the resonance timing of Tc.

本実施形態の方法によれば、後続の駆動パルスの吐出効率が向上するため、所望の滴速度を得るのに必要な電圧を小さくすることができる。さらに、パルス間隔Pwが短くなることにより、空吐出用駆動波形の波形全体の長さを短くすることができる。
空吐出用駆動波形が短くなることにより高周波で圧力発生手段50を駆動させることができ、空吐出動作に要する時間を短縮することが可能になる。
According to the method of the present embodiment, the ejection efficiency of subsequent drive pulses is improved, so that the voltage necessary to obtain a desired droplet velocity can be reduced. Furthermore, since the pulse interval Pw is shortened, the entire length of the idle ejection drive waveform can be shortened.
By shortening the idle ejection driving waveform, the pressure generating means 50 can be driven at a high frequency, and the time required for the idle ejection operation can be shortened.

〔第4の実施形態〕
液体吐出ヘッドの駆動方法の第4の実施形態について説明する。
第4の実施形態では、第3の実施形態において示したように駆動パルス間の間隔Tdを圧力共振周期Tcに対応させるとともに、パルス幅Pwを、環境温度に応じた圧力共振周期Tcの第一ピークのパルス幅とする。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the liquid ejection head driving method will be described.
In the fourth embodiment, as shown in the third embodiment, the interval Td between the drive pulses is made to correspond to the pressure resonance period Tc, and the pulse width Pw is set to the first of the pressure resonance period Tc corresponding to the environmental temperature. The peak pulse width.

上述のとおり、高い電圧を印加した場合に、パルス幅特性の第一のピークPw_1はパルス幅が長くなる方向にシフトし、第二のピークPw_2はパルス幅が短くなる方向にシフトする。このため、図10(c)に示した低温環境の空吐出用駆動波形のパルス幅Pw−Lについて、パルス幅を長くして当該環境温度における圧力共振周期Tcの第一のピークPw_1にあわせるようにする。
本実施形態によれば、第3の実施形態の方法よりもさらに、空吐出動作の効率を向上させることができる。
As described above, when a high voltage is applied, the first peak Pw_1 of the pulse width characteristic shifts in the direction in which the pulse width becomes longer, and the second peak Pw_2 shifts in the direction in which the pulse width becomes shorter. For this reason, the pulse width Pw-L of the idle ejection drive waveform in the low temperature environment shown in FIG. 10C is made long so as to match the first peak Pw_1 of the pressure resonance period Tc at the ambient temperature. To.
According to the present embodiment, the efficiency of the idle ejection operation can be further improved as compared with the method of the third embodiment.

〔第5の実施形態〕
液体吐出ヘッドの駆動方法の第5の実施形態について、図11を参照して説明する。
図11(a)に示すように、空吐出用駆動用波形は、任意の滴数の空吐出を連続して行う空吐出群(Pa1、Pa2、…PaN)を一の単位とし、空吐出動作は前記空吐出群の単位を間欠的に実行することにより行われる。
[Fifth Embodiment]
A fifth embodiment of the liquid ejection head driving method will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 11 (a), the idle ejection driving waveform has an idle ejection operation in which an idle ejection group (Pa1, Pa2,. Is performed by intermittently executing the unit of the idle ejection group.

図11(b)は、空吐出群を構成する空吐出用駆動波形を示したもので、11aは図11(a)のPa1の空吐出群を構成する波形であり、11bは図11(a)のPa2の空吐出群を構成する波形である。図11(b)に示すように、先に実行される11aの電圧の波高値が後に実行される11bよりも大きい。これは、先に実行される空吐出群を構成する駆動波形の電圧を大きくすることにより粘度の高いインクを排出させ、次いで実行される空吐出群を構成する駆動波形の電圧を先のものより小さくすることにより、メニスカス状態を整えることを意図した制御である。   FIG. 11B shows a drive waveform for idle discharge constituting the idle discharge group, 11a is a waveform constituting the idle discharge group of Pa1 in FIG. 11A, and 11b is FIG. ) Of Pa2 idle discharge group. As shown in FIG. 11 (b), the peak value of the voltage of 11a executed first is larger than 11b executed later. This is because the ink having a high viscosity is discharged by increasing the voltage of the drive waveform constituting the idle ejection group executed earlier, and the voltage of the drive waveform constituting the idle ejection group executed next is set higher than the previous one. This control is intended to adjust the meniscus state by reducing the size.

図11(a)及び(b)では、空吐出群が2つの例を示しているが、空吐出群の数はこれに限定されない。空吐出群の数が2以上である場合は、空吐出動作の駆動パルスの電圧の波高値が、最初に実行される空吐出群において最も大きく、実行回数の増加に伴い小さくなるように制御される。   In FIGS. 11A and 11B, two examples of the idle ejection groups are shown, but the number of idle ejection groups is not limited to this. When the number of idle ejection groups is 2 or more, the peak value of the voltage of the drive pulse of the idle ejection operation is controlled to be the largest in the idle ejection group that is executed first, and decreases as the number of executions increases. The

本実施形態では、図11(b)の11aの波形として、圧力共振周期Tcの2倍となる共振タイミング(2Tc)で空吐出動作が行われるように駆動パルス間の間隔Tdが設定された第1の実施形態の空吐出用駆動波形を使用している。   In the present embodiment, as the waveform of 11a in FIG. 11B, the interval Td between the drive pulses is set so that the idle ejection operation is performed at the resonance timing (2Tc) that is twice the pressure resonance period Tc. The idle ejection driving waveform of the first embodiment is used.

本実施形態の方法により制御された空吐出動作は、連続的に実行される空吐出動作よりもインク消費量を低減することができ、画像形成を行う前のメニスカス状態を整えることができる。   The idle ejection operation controlled by the method of the present embodiment can reduce the ink consumption more than the idle ejection operation that is continuously executed, and can adjust the meniscus state before image formation.

〔第6の実施形態〕
液体吐出ヘッドの駆動方法の第6の実施形態について説明する。
第6の実施形態では、第5の実施形態における図11(b)の11aの波形として、パルス幅Pwが、環境温度に応じた前記圧力共振周期Tcの第一ピークのパルス幅となるように設定された第2の実施形態の空吐出用駆動波形を使用する。
本実施形態の方法により制御された空吐出動作は、第5の実施形態よりも効率が向上した空吐出動作を実現できる。
[Sixth Embodiment]
A sixth embodiment of the liquid ejection head driving method will be described.
In the sixth embodiment, as the waveform of 11a in FIG. 11B in the fifth embodiment, the pulse width Pw becomes the pulse width of the first peak of the pressure resonance period Tc according to the environmental temperature. The set idle discharge driving waveform of the second embodiment is used.
The idle ejection operation controlled by the method of the present embodiment can realize an idle ejection operation with higher efficiency than that of the fifth embodiment.

〔第7の実施形態〕
液体吐出ヘッドの駆動方法の第7の実施形態について説明する。
第7の実施形態では、第5の実施形態における図11(b)の11aの波形として、圧力共振周期Tcの共振タイミングで駆動パルス間の間隔Tdが設定された第3の実施形態の空吐出用駆動波形を使用する。
本実施形態の方法により制御された空吐出動作は、第5の実施形態及び第6の実施形態よりもさらに効率が向上した空吐出動作を実現できる。
[Seventh Embodiment]
A seventh embodiment of the liquid ejection head driving method will be described.
In the seventh embodiment, as the waveform of 11a in FIG. 11B in the fifth embodiment, the idle discharge of the third embodiment in which the interval Td between drive pulses is set at the resonance timing of the pressure resonance period Tc. Use drive waveforms.
The idle ejection operation controlled by the method of the present embodiment can realize an idle ejection operation with further improved efficiency compared to the fifth and sixth embodiments.

〔第8の実施形態〕
液体吐出ヘッドの駆動方法の第8の実施形態について説明する。
第8の実施形態では、第5の実施形態における図11(b)の11aの波形として、圧力共振周期Tcの共振タイミングで駆動パルス間の間隔Tdを設定するとともに、パルス幅Pwを、環境温度に応じた圧力共振周期Tcの第一ピークのパルス幅となるように設定された第4の実施形態の空吐出用駆動波形を使用する。
本実施形態の方法により制御された空吐出動作は、第7の実施形態よりもさらに効率が向上した空吐出動作を実現できる。
[Eighth Embodiment]
An eighth embodiment of the liquid ejection head driving method will be described.
In the eighth embodiment, as the waveform of 11a in FIG. 11B in the fifth embodiment, the interval Td between drive pulses is set at the resonance timing of the pressure resonance period Tc, and the pulse width Pw is set to the ambient temperature. The idle ejection drive waveform of the fourth embodiment, which is set to have the pulse width of the first peak of the pressure resonance period Tc according to the above, is used.
The idle ejection operation controlled by the method of the present embodiment can realize an idle ejection operation with further improved efficiency compared to the seventh embodiment.

<吐出装置>
前記駆動方法により駆動される液体吐出ヘッドを備える吐出装置の一実施態様としての画像形成装置について図12及び図13を参照して説明する。
図12は、画像形成装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図であり、図13は同機構部の要部平面説明図である。本実施形態に係る画像形成装置は、シリアル型画像形成装置であり、左右の側板201A、201Bに横架したガイド部品である。
<Discharge device>
An image forming apparatus as an embodiment of a discharge apparatus including a liquid discharge head driven by the driving method will be described with reference to FIGS.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram illustrating the overall configuration of the mechanism unit of the image forming apparatus, and FIG. 13 is a plan view illustrating a main part of the mechanism unit. The image forming apparatus according to the present embodiment is a serial type image forming apparatus, and is a guide component horizontally mounted on the left and right side plates 201A and 201B.

主従のガイドロッド231、232でキャリッジ233を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。
このキャリッジ233には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる液体吐出ヘッド234a、234b(区別しないときは「液体吐出ヘッド234」という。)を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
The carriage 233 is slidably held in the main scanning direction by the main and slave guide rods 231 and 232, and is moved and scanned in the direction indicated by an arrow (carriage main scanning direction) via a timing belt by a main scanning motor (not shown).
The carriage 233 is provided with liquid discharge heads 234a and 234b comprising the liquid discharge head according to the present invention for discharging ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K). (When not distinguished, it is referred to as “liquid ejection head 234”.) Nozzle rows comprising a plurality of nozzles are arranged in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction, and are mounted with the ink droplet ejection direction facing downward.

液体吐出ヘッド234は、それぞれ2つのノズル列を有し、液体吐出ヘッド234aの一方のノズル列はブラック(K)の液滴を、他方のノズル列はシアン(C)の液滴を、液体吐出ヘッド234bの一方のノズル列はマゼンタ(M)の液滴を、他方のノズル列はイエロー(Y)の液滴を、それぞれ吐出する。
また、キャリッジ233には、液体吐出ヘッド234のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのヘッドタンク235a、235b(区別しないときは「ヘッドタンク235」という。)を搭載している。このサブタンク235には各色の供給チューブ36を介して、各色のインクカートリッジ210から各色のインクが補充供給される。
Each of the liquid discharge heads 234 has two nozzle rows, and one nozzle row of the liquid discharge head 234a discharges black (K) droplets and the other nozzle row discharges cyan (C) droplets. One nozzle row of the head 234b discharges magenta (M) droplets, and the other nozzle row discharges yellow (Y) droplets.
The carriage 233 is equipped with head tanks 235a and 235b (referred to as “head tank 235” when not distinguished) for supplying ink of each color corresponding to the nozzle rows of the liquid ejection head 234. The sub tank 235 is supplementarily supplied with ink of each color from the ink cartridge 210 of each color via the supply tube 36 of each color.

一方、給紙トレイ202の用紙積載部(圧板)241上に積載した用紙242を給紙するための給紙部として、用紙積載部241から用紙242を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)243及び給紙コロ243に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド244を備え、この分離パッド244は給紙コロ243側に付勢されている。   On the other hand, as a paper feeding unit for feeding the paper 242 stacked on the paper stacking unit (pressure plate) 241 of the paper feed tray 202, a half-moon roller (feeding) that separates and feeds the paper 242 one by one from the paper stacking unit 241. A separation pad 244 made of a material having a large coefficient of friction is provided opposite to the sheet roller 243 and the sheet feeding roller 243, and the separation pad 244 is urged toward the sheet feeding roller 243 side.

そして、この給紙部から給紙された用紙242を液体吐出ヘッド234の下方側に送り込むために、用紙242を案内するガイド部品245と、カウンタローラー246と、搬送ガイド部品247と、先端加圧コロ249を有する押さえ部品248とを備えるとともに、給送された用紙242を静電吸着して液体吐出ヘッド234に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト251を備えている。   In order to feed the sheet 242 fed from the sheet feeding unit to the lower side of the liquid discharge head 234, a guide component 245 for guiding the sheet 242, a counter roller 246, a conveyance guide component 247, and a tip pressurization. A pressing member 248 having a roller 249 is provided, and a conveying belt 251 is provided as a conveying means for electrostatically attracting the fed paper 242 and conveying it at a position facing the liquid ejection head 234.

この搬送ベルト251は、無端状ベルトであり、搬送ローラー252とテンションローラー253との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。また、この搬送ベルト251の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラー256を備えている。この帯電ローラー256は、搬送ベルト251の表層に接触し、搬送ベルト251の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト251は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラー252が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。   The transport belt 251 is an endless belt, and is configured to wrap around the transport roller 252 and the tension roller 253 so as to circulate in the belt transport direction (sub-scanning direction). In addition, a charging roller 256 that is a charging unit for charging the surface of the transport belt 251 is provided. The charging roller 256 is disposed so as to come into contact with the surface layer of the conveyor belt 251 and to rotate following the rotation of the conveyor belt 251. The transport belt 251 rotates in the belt transport direction when the transport roller 252 is rotationally driven through timing by a sub-scanning motor (not shown).

さらに、液体吐出ヘッド234で記録された用紙242を排紙するための排紙部として、搬送ベルト251から用紙242を分離するための分離爪261と、排紙ローラー262及び排紙コロ263とを備え、排紙ローラー262の下方に排紙トレイ203を備えている。   Further, as a paper discharge unit for discharging the paper 242 recorded by the liquid discharge head 234, a separation claw 261 for separating the paper 242 from the transport belt 251, a paper discharge roller 262, and a paper discharge roller 263 are provided. And a paper discharge tray 203 below the paper discharge roller 262.

また、装置本体1の背面部には両面ユニット271が着脱自在に装着されている。この両面ユニット271は搬送ベルト251の逆方向回転で戻される用紙242を取り込んで反転させて再度カウンタローラー246と搬送ベルト251との間に給紙する。また、この両面ユニット271の上面は手差しトレイ272としている。
さらに、キャリッジ233の走査方向一方側の非印字領域には、液体吐出ヘッド234のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構281を配置している。
A duplex unit 271 is detachably mounted on the back surface of the apparatus body 1. The duplex unit 271 takes in the paper 242 returned by the reverse rotation of the transport belt 251, reverses it, and feeds it again between the counter roller 246 and the transport belt 251. The upper surface of the duplex unit 271 is a manual feed tray 272.
Further, a maintenance / recovery mechanism that is a head maintenance / recovery device according to the present invention includes a recovery means for maintaining and recovering the state of the nozzles of the liquid ejection head 234 in the non-printing region on one side in the scanning direction of the carriage 233. 281 is arranged.

この維持回復機構281には、液体吐出ヘッド234の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部品(以下「キャップ」という。)282a、282b(区別しないときは「キャップ282」という。)と、ノズル面をワイピングするためのブレード部品であるワイパーブレード283と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け284などを備えている。   The maintenance and recovery mechanism 281 includes cap parts (hereinafter referred to as “caps”) 282a and 282b (hereinafter referred to as “caps 282” when not distinguished) for capping each nozzle surface of the liquid ejection head 234, and nozzles. A wiper blade 283 which is a blade part for wiping the surface, and an idle discharge receptacle 284 for receiving droplets when performing idle discharge for discharging droplets that do not contribute to recording in order to discharge the thickened recording liquid. I have.

また、キャリッジ233の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける液体回収容器であるインク回収ユニット(空吐出受け)288を配置し、このインク回収ユニット288には液体吐出ヘッド234のノズル列方向に沿った開口部289などを備えている。   In addition, in the non-printing area on the other side in the scanning direction of the carriage 233, the liquid that receives liquid droplets when performing idle ejection that ejects liquid droplets that do not contribute to recording in order to discharge the recording liquid thickened during recording or the like. An ink recovery unit (empty discharge receiver) 288 that is a recovery container is disposed, and the ink recovery unit 288 includes an opening 289 along the nozzle row direction of the liquid discharge head 234 and the like.

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ202から用紙242が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙242はガイド245で案内され、搬送ベルト251とカウンタローラー246との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド237で案内されて先端加圧コロ249で搬送ベルト251に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。   In this image forming apparatus configured as described above, the sheets 242 are separated and fed one by one from the sheet feeding tray 202, and the sheet 242 fed substantially vertically upward is guided by the guide 245, and is conveyed to the conveyor belt 251 and the counter. It is sandwiched between the rollers 246 and transported. Further, the leading end is guided by the transporting guide 237 and pressed against the transporting belt 251 by the leading end pressing roller 249, and the transporting direction is changed by approximately 90 °.

このとき、帯電ローラー256に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され搬送ベルト251が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト251上に用紙242が給送されると、用紙242が搬送ベルト251に吸着され、搬送ベルト251の周回移動によって用紙242が副走査方向に搬送される。   At this time, a positive output and a negative output are alternately repeated with respect to the charging roller 256, that is, a charging voltage pattern in which an alternating voltage is applied and the conveying belt 251 alternates, that is, in a sub-scanning direction that is a circumferential direction. The plus and minus are alternately charged in a band shape with a predetermined width. When the sheet 242 is fed onto the conveyance belt 251 charged alternately with plus and minus, the sheet 242 is attracted to the conveyance belt 251, and the sheet 242 is conveyed in the sub scanning direction by the circumferential movement of the conveyance belt 251.

そこで、キャリッジ233を移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド234を駆動することにより、停止している用紙242にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙242を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙242の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙242を排紙トレイ203に排紙する。   Therefore, by driving the liquid ejection head 234 in accordance with the image signal while moving the carriage 233, ink droplets are ejected onto the stopped paper 242 to record one line, and the paper 242 is conveyed by a predetermined amount. Record the next line. Upon receiving a recording end signal or a signal that the trailing edge of the paper 242 has reached the recording area, the recording operation is finished and the paper 242 is discharged onto the paper discharge tray 203.

この画像形成装置は上述の駆動方法により駆動する液体吐出ヘッドを搭載しているので、環境温度にかかわらず効率の良い空吐出を実行することができ、安定した空吐出効果が得られる。   Since this image forming apparatus is equipped with the liquid discharge head driven by the above-described driving method, it is possible to execute efficient empty discharge regardless of the environmental temperature, and a stable empty discharge effect can be obtained.

なお、上記実施形態において、吐出装置としてインクジェット記録装置である画像形成装置で説明しているが、これに限るものではなく、例えば、もちろん、画像形成装置としては複写機に限らず、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。また、ライン型液体吐出ヘッドやライン型画像形成装置にも同様に適用することができる。さらに、DNA試料、レジスト、パターン材料などを吐出する液体吐出ヘッドや液体吐出装置にも適用することができる。   In the above embodiment, the image forming apparatus, which is an ink jet recording apparatus, is described as an ejection apparatus. However, the present invention is not limited to this. For example, the image forming apparatus is not limited to a copier, and may be a printer or a facsimile. Alternatively, it may be a multifunction machine having a plurality of functions. Further, the present invention can be similarly applied to a line type liquid discharge head and a line type image forming apparatus. Furthermore, the present invention can also be applied to a liquid discharge head or a liquid discharge apparatus that discharges a DNA sample, a resist, a pattern material, or the like.

10 フレーム
12 共通液室
20 流路板
21 流体抵抗部
22 圧力室
23 液体導入部
24 隔壁
25 連通口
30 ノズルプレート
31 ノズル
40 ベース
50 圧力発生手段(圧電素子)
51 圧電層
52 内部電極層
52 個別電極
54 共通電極
60 振動板
70 FPC
234 液体吐出ヘッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Frame 12 Common liquid chamber 20 Flow path plate 21 Fluid resistance part 22 Pressure chamber 23 Liquid introduction part 24 Partition 25 Communication port 30 Nozzle plate 31 Nozzle 40 Base 50 Pressure generating means (piezoelectric element)
51 Piezoelectric layer 52 Internal electrode layer 52 Individual electrode 54 Common electrode 60 Diaphragm 70 FPC
234 Liquid discharge head

特開2011−104916号公報JP 2011-104916 A 特開2011−056729号公報JP 2011-056729 A 特開2009−220505号公報JP 2009-220505 A 特開2006−264287号公報JP 2006-264287 A

Claims (8)

液体を収容した圧力室の容積を圧力発生手段によって変化させ、前記圧力室に連通するノズルから液滴を吐出させて画像形成を行う液体吐出ヘッドの駆動方法において、
前記圧力発生手段に印加される駆動波形は、前記圧力室の体積を拡大させてノズルメニスカスを引き込む立下げ要素と、前記ノズルメニスカスの状態を保持する要素と、前記圧力室の体積を縮小させて前記ノズルメニスカスを押し出す立上げ要素とからなる駆動パルスを複数含むパルス群で構成され、
前記ノズルから画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出動作時に、前記駆動パルス間の間隔Tdを、前記圧力室内の圧力共振周期Tcに対応させ
前記空吐出動作は、任意の滴数の空吐出を連続して行う空吐出群を複数回実行してなり、
該複数回の空吐出群は、1の空吐出群を実行した後に所定時間基準電位を保持し、次の空吐出群を実行するものであって、
前記空吐出動作の前記駆動パルスの電圧の波高値は、最初に実行される前記空吐出群において最も大きく、実行回数の増加に伴い小さくなることを特徴とする液体吐出ヘッドの駆動方法。
In a method of driving a liquid ejection head that forms an image by changing the volume of a pressure chamber containing liquid by a pressure generating unit and ejecting liquid droplets from a nozzle communicating with the pressure chamber.
The drive waveform applied to the pressure generating means includes a rising element that expands the volume of the pressure chamber to draw the nozzle meniscus, an element that maintains the state of the nozzle meniscus, and a volume of the pressure chamber that decreases. It is composed of a pulse group including a plurality of drive pulses composed of a rising element that pushes out the nozzle meniscus,
In the idle ejection operation for ejecting droplets that do not contribute to image formation from the nozzle, the interval Td between the drive pulses is made to correspond to the pressure resonance period Tc in the pressure chamber ,
The idle discharge operation is performed by performing an idle discharge group that continuously performs an idle discharge of an arbitrary number of drops a plurality of times,
The plurality of idle discharge groups is to hold a reference potential for a predetermined time after executing one idle discharge group, and to execute the next idle discharge group,
The liquid ejection head drive method according to claim 1, wherein a peak value of the voltage of the drive pulse in the idle ejection operation is the largest in the idle ejection group to be executed first and becomes smaller as the number of executions increases .
前記駆動パルスに含まれる前記ノズルメニスカスの状態を保持する要素をパルス幅Pwとしたとき、前記空吐出動作時の前記駆動波形のパルス幅Pwを、環境温度に応じた圧力共振の第一ピーク値に対応するパルス幅とすることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。 When the element that holds the state of the nozzle meniscus included in the drive pulse is a pulse width Pw, the pulse width Pw of the drive waveform during the idle ejection operation is set to the first peak value of pressure resonance according to the environmental temperature. The method of driving a liquid ejection head according to claim 1, wherein the pulse width corresponds to the above. 前記駆動パルス間の間隔Tdを、環境温度が低いほど短くすることを特徴とする請求項1または2に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。   The method of driving a liquid ejection head according to claim 1, wherein the interval Td between the drive pulses is shortened as the environmental temperature is lower. 前記駆動パルスの電圧の波高値を、環境温度が低いほど大きくすることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。   4. The method of driving a liquid ejection head according to claim 1, wherein the peak value of the voltage of the drive pulse is increased as the environmental temperature is lower. 5. 前記パルス幅Pwを、環境温度が低いほど長くすることを特徴とする請求項に記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。 The method of driving a liquid ejection head according to claim 2 , wherein the pulse width Pw is increased as the environmental temperature is lower. 任意の環境温度において、前記空吐出動作時の空吐出滴の滴速度が一定の値となる電圧とすることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。   6. The method of driving a liquid ejection head according to claim 1, wherein the voltage at which the droplet ejection speed during the idle ejection operation is a constant value at an arbitrary environmental temperature is set to a constant value. 前記駆動パルスに含まれる前記ノズルメニスカスの状態を保持する要素をパルス幅Pwとしたとき、前記空吐出動作時の前記駆動波形のパルス幅Pw、異なる環境温度において設定される複数のパルス間隔Td及び電圧の値から連続性を有する予測曲線を求め、該予測曲線に基づき前記駆動波形を設計することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの駆動方法。 When an element that maintains the state of the nozzle meniscus included in the drive pulse is a pulse width Pw, the pulse width Pw of the drive waveform during the idle ejection operation , and a plurality of pulse intervals T d set at different environmental temperatures. obtains a prediction curve from the value of beauty voltage have continuity, the driving method of a liquid discharge head according to any of claims 1 to 6, characterized by designing the driving waveforms on the basis of the prediction curve. 液体を収容した圧力室の容積を圧力発生手段によって変化させ、前記圧力室に連通するノズルから液滴を吐出させて画像形成を行う液体吐出ヘッドと、
前記圧力発生手段に印加される駆動波形は、前記圧力室の体積を拡大させてノズルメニスカスを引き込む立下げ要素と、前記ノズルメニスカスの状態を保持する要素と、前記圧力室の体積を縮小させて前記ノズルメニスカスを押し出す立上げ要素とからなる駆動パルスを複数含むパルス群で構成され、前記ノズルから画像形成に寄与しない液滴を吐出させる空吐出動作時に、前記駆動パルス間の間隔Tdを、前記圧力室内の圧力共振周期Tcに対応させる制御手段と、を備え
前記空吐出動作は、任意の滴数の空吐出を連続して行う空吐出群を複数回実行してなり、
該複数回の空吐出群は、1の空吐出群を実行した後に所定時間基準電位を保持し、次の空吐出群を実行するものであって、
前記空吐出動作の前記駆動パルスの電圧の波高値は、最初に実行される前記空吐出群において最も大きく、実行回数の増加に伴い小さいことを特徴とする吐出装置。
A liquid discharge head for forming an image by changing the volume of the pressure chamber containing the liquid by a pressure generating unit and discharging droplets from a nozzle communicating with the pressure chamber;
The drive waveform applied to the pressure generating means includes a rising element that expands the volume of the pressure chamber to draw the nozzle meniscus, an element that maintains the state of the nozzle meniscus, and a volume of the pressure chamber that decreases. An interval Td between the drive pulses is formed in a pulse group including a plurality of drive pulses including a rising element that pushes out the nozzle meniscus, and discharges droplets that do not contribute to image formation from the nozzle. And control means corresponding to the pressure resonance period Tc in the pressure chamber.
The idle discharge operation is performed by performing an idle discharge group that continuously performs an idle discharge of an arbitrary number of drops a plurality of times,
The plurality of idle discharge groups is to hold a reference potential for a predetermined time after executing one idle discharge group, and to execute the next idle discharge group,
2. A discharge apparatus according to claim 1, wherein a peak value of the voltage of the drive pulse in the idle ejection operation is the largest in the idle ejection group to be executed first, and becomes smaller as the number of executions increases .
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JP3651303B2 (en) * 1998-05-12 2005-05-25 セイコーエプソン株式会社 Printing device
US6302507B1 (en) * 1999-10-13 2001-10-16 Hewlett-Packard Company Method for controlling the over-energy applied to an inkjet print cartridge using dynamic pulse width adjustment based on printhead temperature
JP2002273912A (en) * 2000-04-18 2002-09-25 Seiko Epson Corp Ink jet recording device
JP2011056729A (en) * 2009-09-08 2011-03-24 Ricoh Co Ltd Image forming apparatus
JP2011104916A (en) * 2009-11-19 2011-06-02 Seiko Epson Corp Liquid jetting apparatus
JP2011235594A (en) * 2010-05-13 2011-11-24 Seiko Epson Corp Pulse setting method of liquid ejector
JP5644424B2 (en) * 2010-11-26 2014-12-24 ブラザー工業株式会社 Recording apparatus and ejection performance recovery method
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