[發明專利]液體噴射頭、液體噴射裝置及液體噴射頭的驅動方法

有效

• 申請號: 201110373854.0
• 申請日: 2011-11-09
• 公開（公告）號: CN102555477A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 小關修
• 申請（專利權）人: 精工電子打印科技有限公司
• 主分類號: B41J2/045
• 分類號: B41J2/045
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 何欣亭;王忠忠

技術領域

本發明涉及在微小空間填充液體、利用壓電體的厚度滑移變形使該微小空間的容積瞬間變化從而噴出液體的液體噴射頭及液體噴射頭的驅動方法。

背景技術

近年來，向記錄紙等噴出墨滴而描繪字符、圖形或者向元件基板的表面噴出液體材料而形成功能性薄膜的圖案的噴墨方式的液體噴射頭得到利用。該方式從液體罐經由供給管向液體噴射頭供給墨或液體材料，在形成于液體噴射頭的微小空間填充該墨，根據驅動信號利用壓電體的電致伸縮效應瞬間縮小微小空間的容積，從與微小空間連通的噴嘴噴出液滴從而進行記錄。

圖6(a)是剪力式(share?mode)類型的液體噴射頭100的剖面示意圖。在壓電體基板101的表面形成多個槽，利用蓋板106堵塞住該槽的上部開口，構成多個通道。多個通道的用于噴出液體的噴出通道102和未填充液體的偽通道(dummy?channel)103交替地排列。壓電體基板101沿表面的垂直方向實施有極化處理。因此，各隔壁107如箭頭所示那樣，從基板面沿垂直方向被極化。在包圍噴出通道102的隔壁107的噴出通道102側的兩個側面設置有共同電極104。在包圍噴出通道102的隔壁107的偽通道103側的兩個側面設置有驅動電極105。共同電極104及驅動電極105從隔壁107的高度的大致1/2開始在上部形成。

在噴出通道102的兩個側面形成的共同電極104與其他的噴出通道102的共同電極104一起，經由布線電極共同與GND連接。在與噴出通道102的兩側鄰接的偽通道103的該噴出通道102側的側面設置的兩個驅動電極105經由布線電極短路，與用于輸入驅動信號的端子T連接。向端子T提供驅動信號時，沿與兩個隔壁107的上半部分的極化方向正交的方向施加電場，從而各隔壁107進行厚度滑移變形從而使噴出通道102的內容積瞬間變化。由此，填充在噴出通道102的液體例如墨，從噴嘴108噴出。

然而，長時間使用時，由于沿與極化方向正交的方向總是施加同極性的驅動信號，所以隔壁107的極化P劣化。而且，由于對每一個噴出通道102施加的驅動信號的經歷(履歴)不同，極化P的劣化狀態也按每一個噴出通道102而不同。圖6(b)用箭頭示意性表示長時間使用的液體噴射頭100的各隔壁107的極化狀態。各隔壁107的極化的劣化狀態也各不相同。因此，就在那樣的狀態下使用液體噴射頭100時，液體的噴出條件出現偏差，記錄質量降低。

在專利文獻1記載有將壓電材料用于致動器等的壓電體元件的再生方法。記載了如下的情況：使用厚度0.5mm的板狀的PZT(鋯鈦酸鉛)壓電元件進行10⁷次驅動后，在比居里溫度低的100℃～150℃的溫度下沿驅動電場的反方向提供電場。由此使由于驅動電壓的施加而排列的帶電部位(荷電サイト)擴散并破壞，使內部電場消失，使壓電元件的機電耦合系數Kp或機械的質量系數Qm與耐久試驗前的未耐久品相同。另外，記載了如下的情況：通過對該樣品實施極化處理，能夠使相對于施加電壓的位移量或極化量恢復到與未耐久品大致相同的狀態。

在專利文獻2記載有能夠控制壓電體元件的位移偏差的驅動裝置，所述壓電體元件用于偏向式(bend?mode)類型的液體噴出頭。該液體噴出頭具備層疊有如下部分的單位構造：填充有墨等液體的壓力室、由在該壓力室的上部設置的絕緣膜及下部電極構成的振動板、以及由在其上設置的壓電體膜層及上部電極構成的壓電體元件。驅動裝置生成用于驅動并列有多個上述壓力室的液體噴出頭的驅動波形。驅動裝置進而還生成用于消去壓電體膜層的剩余極化的波形。剩余極化隨時間的經過而變化，成為產生元件間偏差的原因。因此，向壓電體元件提供剩余極化消去用的波形從而使剩余極化消失。剩余極化消去用的波形具有與驅動壓電體元件時的驅動波形同極性的期間，以及緊隨其后的反極性的期間。同極性的期間維持提供超過壓電體膜層的矯頑電場的電場強度的電壓電平，在反轉至反極性的期間，維持提供大致為壓電體的矯頑電場的電壓電平。將該波形施加至在壓電體膜層的上部形成的上部電極，從而使壓電體膜層的剩余極化為0。由此，能夠防止剩余極化隨時間的經過而變化。向壓電體元件施加剩余極化消去用的波形的定時，在打印機電源投入之后、頭表面的清洗前后、墨盒交換時、出紙后等的墨噴出時以外的時間進行。