JP2021186990A - Liquid discharge head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、液体吐出ヘッドに関する。 Embodiments of the present invention relate to a liquid discharge head.
ノズルからインクなどの液体を吐出させる液体吐出ヘッド(インクジェットヘッド)を搭載した液体吐出装置(インクジェットプリンター)が知られている。このような液体吐出ヘッドは、駆動信号をアクチュエーターに印加することで、アクチュエーターの動作により液体を吐出させる。液体吐出ヘッドは、駆動信号による電力消費が大きい。このため、液体吐出ヘッドは、駆動信号を印加することにより消費される電力の低減が望まれている。 A liquid ejection device (inkjet printer) equipped with a liquid ejection head (inkjet head) for ejecting a liquid such as ink from a nozzle is known. Such a liquid discharge head applies a drive signal to the actuator to discharge the liquid by the operation of the actuator. The liquid discharge head consumes a large amount of power due to the drive signal. Therefore, it is desired that the liquid discharge head reduces the electric power consumed by applying the drive signal.
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、従来よりも消費電力の低い液体吐出ヘッドを提供することである。 An object to be solved by the embodiment of the present invention is to provide a liquid discharge head having lower power consumption than the conventional one.
実施形態の液体吐出ヘッドは、圧力室、アクチュエーター及び印加部を備える。圧力室は、アクチュエーターが動作していない状態の容積が基準容積である。圧力室は、液体を収容する。アクチュエーターは、印加される駆動信号に応じて前記圧力室の容積を変化させる。印加部は、前記駆動信号を前記アクチュエーターに印加する。前記駆動信号は、振動パルス及び1個の吐出波形を含む。振動パルスは、前記圧力室の容積を基準容積より小さくなるように縮小させる。吐出波形は、前記振動パルスより後に印加され、前記圧力室に連通したノズルから液体を吐出させる。吐出波形は、拡張パルスおよび縮小パルスを含む。拡張パルスは、前記圧力室の容積を前記基準容積より大きくなるように拡張させる。縮小パルスは、前記拡張パルスより後に印加され、前記圧力室の容積を前記基準容積より小さくなるように縮小させる。振動パルスのパルス幅は、前記圧力室内の液体の主音響共振周波数における1/4周期より大きい。拡張パルスのパルス幅は、前記主音響共振周波数における半周期である。 The liquid discharge head of the embodiment includes a pressure chamber, an actuator, and an application unit. The volume of the pressure chamber when the actuator is not operating is the reference volume. The pressure chamber houses the liquid. The actuator changes the volume of the pressure chamber according to the applied drive signal. The application unit applies the drive signal to the actuator. The drive signal includes a vibration pulse and one discharge waveform. The vibration pulse reduces the volume of the pressure chamber to be smaller than the reference volume. The discharge waveform is applied after the vibration pulse, and the liquid is discharged from the nozzle communicating with the pressure chamber. The discharge waveform includes an expansion pulse and a reduction pulse. The expansion pulse expands the volume of the pressure chamber to be larger than the reference volume. The reduction pulse is applied after the expansion pulse to reduce the volume of the pressure chamber to be smaller than the reference volume. The pulse width of the vibration pulse is larger than the quarter period at the main acoustic resonance frequency of the liquid in the pressure chamber. The pulse width of the extended pulse is a half cycle at the main acoustic resonance frequency.
以下、発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。また、実施形態の説明に用いる各図面は、説明のため、各部の縮尺を適宜変更して示している場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the figure, the same or equivalent parts are designated by the same reference numerals. In addition, each drawing used for the description of the embodiment may be shown by appropriately changing the scale of each part for the sake of explanation.
〔第1実施形態〕
図1は、第1実施形態に係るインクジェットヘッドを含むインクジェット記録装置1の構成の一例を示す模式図である。
インクジェット記録装置1は、インクなどの液体状の記録材を用いて画像形成媒体Sなどに画像を形成する。インクジェット記録装置1は、一例として、複数の液体吐出部2と、液体吐出部2を移動可能に支持するヘッド支持機構3と、画像形成媒体Sを移動可能に支持する媒体支持機構4と、を備える。画像形成媒体Sは、例えば、シート状の紙などである。なお、インクジェット記録装置1は、液体吐出装置の一例である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an
The
図1に示すように、複数の液体吐出部2が、所定の方向に並列して配置された状態でヘッド支持機構3に支持される。ヘッド支持機構3は、ローラー5に掛けられたベルト6に取り付けられている。インクジェット記録装置1は、ローラー5を回転させることで、ヘッド支持機構3を、画像形成媒体Sの搬送方向に対して直交する主走査方向Mに移動させることが可能である。液体吐出部2は、インクジェットヘッド10及びインク供給装置20を一体に備える。液体吐出部2は、インクなどの液体Iをインクジェットヘッド10から吐出させる吐出動作を行う。インクジェット記録装置1は、一例として、ヘッド支持機構3を主走査方向Mに往復移動させながら液体吐出動作を行うことで、対向して配置される画像形成媒体Sに所望の画像を形成するスキャン方式である。あるいは、インクジェット記録装置1は、ヘッド支持機構3を移動させずに液体吐出動作を行うシングルパス方式であっても良い。この場合、ローラー5及びベルト6を設けるには及ばない。またこの場合、ヘッド支持機構3は、例えばインクジェット記録装置1の筐体などに固定される。さらに、この場合、画像形成媒体Sの搬送方向は、例えばM方向である。なお、インクジェットヘッド10は、液体吐出ヘッドの一例である。
As shown in FIG. 1, a plurality of liquid discharge units 2 are supported by the head support mechanism 3 in a state of being arranged in parallel in a predetermined direction. The head support mechanism 3 is attached to a
複数の液体吐出部2のそれぞれは、例えば、CMYK(cyan, magenta, yellow, and key(black))の4色のインクのいずれかに対応する。すなわち、複数の液体吐出部2は、それぞれがシアンインク、マゼンタインク、イエローインク又はブラックインクのいずれかに対応する。そして、複数の液体吐出部2のそれぞれは、対応する色のインクを吐出する。液体吐出部2は、対応する色のインクを、画像形成媒体S上の1画素に対して1又は複数の液滴を連続吐出することができる。連続吐出された回数が多い画素ほど、1画素に対して着弾する液滴の量が多くなる。したがって、連続吐出された回数が多い画素ほど、対応する色が濃く見える。これにより、インクジェット記録装置1は、画像形成媒体Sに形成する画像の階調表現が可能である。
Each of the plurality of liquid ejection units 2 corresponds to, for example, one of four colors of ink of CMYK (cyan, magenta, yellow, and key (black)). That is, each of the plurality of liquid ejection units 2 corresponds to any of cyan ink, magenta ink, yellow ink, and black ink. Then, each of the plurality of liquid ejection units 2 ejects ink of the corresponding color. The liquid ejection unit 2 can continuously eject one or a plurality of droplets of ink of the corresponding color with respect to one pixel on the image forming medium S. The larger the number of times of continuous ejection, the larger the amount of droplets that land on one pixel. Therefore, the larger the number of times of continuous ejection, the darker the corresponding color appears. As a result, the
図2は、インクジェットヘッド10の一例を示す斜視図である。インクジェットヘッド10は、ノズル101、ヘッド基板102、駆動回路103、及びマニホールド104を備える。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the
マニホールド104は、インク供給口105及びインク排出口106と、を備える。インク供給口105は、ノズル101に液体Iを供給するための供給口である。また、インク排出口106は、液体Iの排出口である。ノズル101は、駆動回路103から与えられる駆動信号に応じてインク供給口105から供給される液体Iの液滴を吐出する。ノズル101から吐出されなかった液体Iはインク排出口106から排出される。
The
図3は、インクジェット記録装置1に用いられるインク供給装置20の概略図である。インク供給装置20は、インクジェットヘッド10に液体Iを供給する装置である。インク供給装置20は、供給側インクタンク21、排出側インクタンク22、供給側圧力調整ポンプ23、輸送ポンプ24、排出側圧力調整ポンプ25、及び供給ポンプ26を備える。これらは、液体Iを流すことができるチューブにより接続される。
FIG. 3 is a schematic view of the
供給側インクタンク21は、チューブを介してインク供給口105に接続している。供給側インクタンク21は、インクジェットヘッド10のインク供給口105に液体Iを供給する。
排出側インクタンク22は、チューブを介してインク排出口106に接続している。排出側インクタンク22は、インクジェットヘッド10のインク排出口106から排出される液体Iを一時的に貯留する。
The supply-
The discharge side ink tank 22 is connected to the
供給側圧力調整ポンプ23は、供給側インクタンク21の圧力を調整する。
輸送ポンプ24は、チューブを介して、排出側インクタンク22に貯留された液体Iを供給側インクタンク21に還流させる。
排出側圧力調整ポンプ25は、排出側インクタンク22の圧力を調整する。
供給ポンプ26は、インクカートリッジ30内の液体Iをインク供給装置20の供給側インクタンク21に送液する。
インクカートリッジ30は、液体Iを保有可能なタンクを備える。また、インクカートリッジ30は、液体情報を記憶している。液体情報は、インクカートリッジ30内の液体Iに関する情報である。
The supply-side
The
The discharge side
The
The
インクジェットヘッド10についてさらに詳細に説明する。
図4は、インクジェットヘッド10に適用可能なヘッド基板102の平面図である。図4では、ノズルプレート109の図中左下を部分的に不図示として、ヘッド基板102の内部構造を図示している。図5は、図4に示すヘッド基板102のA−A線断面図である。図6は、図4に示すヘッド基板102の斜視図である。
The
FIG. 4 is a plan view of the
ヘッド基板102は、図4及び図5に示すように、圧電部材107、インク流路部材108、ノズルプレート109、枠部材110、及び板壁111を備える。また、インク流路部材108は、インク供給穴112とインク排出穴113とが形成されている。インク流路部材108とノズルプレート109と枠部材110と板壁111とで囲まれ、インク供給穴112が形成されている空間は、インク供給路114である。また、インク流路部材108とノズルプレート109と枠部材110と板壁111とで囲まれ、インク排出穴113が形成されている空間は、インク排出路117である。インク供給穴112は、インク供給路114に連通している。インク排出穴113は、インク排出路117に連通している。インク供給穴112は、マニホールド104のインク供給口105と流体的に接続している。インク排出穴113は、マニホールド104のインク排出口106と流体的に接続している。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
圧電部材107は、インク供給路114からインク排出路117までに渡る複数の長溝を有する。これらの長溝は、圧力室115或いは空気室116の一部となる。圧力室115と空気室116は、それぞれ一つおきに形成される。すなわち、圧電部材107は、圧力室115と空気室116とが交互に形成される。空気室116は、長溝の両端を板壁111で塞ぐことにより形成される。板壁111で長溝の両端を塞ぐことにより、インク供給路114およびインク排出路117の液体Iが空気室116に流入しない様にしている。板壁111の圧力室115に接する箇所は溝が形成される。これにより、インク供給路114から圧力室115に液体Iが流入し、圧力室115からインク排出路117に液体Iが排出される。また、圧力室115は、流入する液体Iを収容する。
The
圧電部材107には、図6〜図9に示すように、配線電極119(1192、1194、1196、…)、配線電極121(1211、1213、1215、…)及び配線電極122(1221、1223、1225、…)が形成されている。圧力室115と空気室116の圧電部材内面には、後述する電極120が形成されている。配線電極119は、電極120と駆動回路103とを電気的に接続する。インク流路部材108、枠部材110及び板壁111は、例えば、誘電率が小さく、かつ圧電部材との熱膨張率の差が小さい材料で構成されることが好ましい。これらの材料としては、例えば、アルミナ(Al2O3)、窒化珪素(Si3N4)、炭化珪素(SiC)、窒化アルミニウム(AlN)、又はチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)などを用いることが可能である。
As shown in FIGS. 6 to 9, the
圧電部材107は、図7〜図9に示すように、圧電部材1071と圧電部材1072を積層することにより形成される。図7〜図9は、圧力室の状態を示す図である。圧電部材1071と圧電部材1072の分極方向は、板厚方向に沿って互いに反対向きとなっている。圧電部材107には、インク供給路114からインク排出路117へ繋がる複数の長溝が並列に形成されている。
As shown in FIGS. 7 to 9, the
各長溝の内面には、電極120(1202、1204、1206、…)、電極123(1231、1233、1235、…)及び電極125(1251、1253、1255、…)が形成されている。長溝と長溝を覆うノズルプレート109の一面とで囲まれた空間が、圧力室115及び空気室116となる。図7の例であれば、1152、1154、1156、…の符号で示した空間それぞれが圧力室115であり、1161、1163、1165、…の符号で示した空間それぞれが空気室116である。
Electrodes 120 (1202, 1204, 1206, ...), Electrodes 123 (1231, 1233, 1235, ...) And electrodes 125 (1251, 1253, 1255, ...) Are formed on the inner surface of each elongated groove. The space surrounded by the long groove and one surface of the
上述したように、圧力室115と空気室116は交互に並んでいる。電極120は、配線電極119を通して駆動回路103に接続される。圧力室115の隔壁を構成する圧電部材107は、各長溝の内面に設けた電極120によって挟まれている。圧電部材107及び電極120は、アクチュエーター118を構成する。
As described above, the
駆動回路103は、駆動信号によりアクチュエーター118に電界を印加する。アクチュエーター118は、印加される電界によって、図8のアクチュエーター1184、1185のように、圧電部材1071と圧電部材1072との接合部を頂部としてせん断変形する。アクチュエーター118が変形することにより、圧力室115の容積は変化する。圧力室115の容積の変化により、圧力室115の内部にある液体Iは加圧あるいは減圧される。この加圧あるいは減圧により、液体Iはノズル101(1012、1014、1016、…)から吐出される。圧電部材107としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT:Pb(Zr,Ti)O3)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、又はタンタル酸リチウム(LiTaO3)などが使用可能である。好ましくは、圧電定数の高いチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)である。
The
電極120は、例えば、ニッケル(Ni)と金(Au)との2層構造である。電極120は、例えばメッキ法によって、長溝内に均一に成膜される。なお、電極120の形成方法としては、メッキ法以外に、スパッタ法、蒸着法を用いることも可能である。長溝は、例えば、長手方向1.5〜2.5[mm]、深さ150.0〜300.0[μm]、幅30.0〜110.0[μm]の形状で、70〜180[μm]のピッチで平行に配列されている。前述したように、長溝は、圧力室115又は空気室116の一部となる。圧力室115と空気室116とは、交互に並んでいる。
The electrode 120 has, for example, a two-layer structure of nickel (Ni) and gold (Au). The electrode 120 is uniformly formed in the long groove by, for example, a plating method. As a method for forming the electrode 120, a sputtering method or a thin-film deposition method can be used in addition to the plating method. The elongated groove has, for example, a shape of 1.5 to 2.5 [mm] in the longitudinal direction, a depth of 15.0 to 300.0 [μm], and a width of 30.0 to 110.0 [μm], and is 70 to 180 [. They are arranged in parallel with a pitch of [μm]. As mentioned above, the long groove becomes part of the
ノズルプレート109は、圧電部材107の上に接着されている。ノズルプレート109の圧力室115の長手方向の中央部にはノズル101が形成されている。ノズルプレート109の材質は、例えば、ポリイミドフィルムである。あるいは、ノズルプレート109の材質は、ステンレスなどの金属材料、単結晶シリコンなどの無機材料、又はポリイミドフィルムなどの樹脂材料であっても良い。
The
上述したインクジェットヘッド10は、圧力室115の一端にインク供給路114があり、他端にインク排出路117があり、圧力室115の中央部にノズル101がある。なお、インクジェットヘッド10は、この構成例に限定されるものではない。例えば、インクジェットヘッドは、圧力室115の一端にノズルがあり、他端にインク供給路があってもよい。
The
次に、本実施形態に係るインクジェットヘッド10の動作原理について図7〜図9を用いて説明する。
図7は、配線電極を介して、全ての電極にグランド電圧を印加した状態のヘッド基板102を示している。なお、全ての電極とは、電極120、電極123及び電極124である。図7は、全ての電極が同電位であるため、アクチュエーター1181〜アクチュエーター1188には電界がかからない。このため、アクチュエーター1181〜アクチュエーター1188は変形しない。このときの圧力室1154の容積は、アクチュエーターが動作していない状態の容積であり、基準容積の一例である。
Next, the operating principle of the
FIG. 7 shows a
図8は、電極1204のみに電圧Vaを印加した状態のヘッド基板102を示している。図8に示す状態では、電極1204と、電極1204の両隣の電極1243及び電極1235との間に電位差が生じる。アクチュエーター1184及びアクチュエーター1185は、印加される電位差により、圧力室1154の容積を膨張させるようにせん断変形する。ここで、電極1204の電圧をVaからグランド電圧に戻すと、アクチュエーター1184及びアクチュエーター1185は、図8の状態から図7の状態に戻る。
FIG. 8 shows the
また、図9では、圧力室1154の容積が縮小している。図9では、アクチュエーター1184及びアクチュエーター1185が図8に示す状態とは逆の形状に変形している。
図9は、電極1204をグラウンド電圧とし、電極1243及び電極1235のみに電圧Vaを印加した状態のヘッド基板102を示している。図9に示す状態では、電極1204と、電極1204の両隣の電極1243及び電極1235との間には、図8とは逆の電位差(逆の電界)が生じる。これらの電位差により、アクチュエーター1184及びアクチュエーター1185は、図8に示す形とは逆向きのせん断変形をする。ここで、電極1243及び電極1235の電圧をVaからグランド電圧に戻すと、アクチュエーター1184及びアクチュエーター1185は、図9の状態から図7の状態に戻る。
アクチュエーター1184において、電極1204は、第1の電極の一例である。また、アクチュエーター1184において、電極1243は、第2の電極の一例である。アクチュエーター1185において、電極1204は、第1の電極の一例である。また、アクチュエーター1185において、電極1235は、第2の電極の一例である。なお、他のアクチュエーター118についても同様に第1の電極及び第2の電極を備える。
Further, in FIG. 9, the volume of the
FIG. 9 shows a
In the actuator 1184, the
図8の状態から図7の状態に遷移する際、及び図7の状態から図9の状態に遷移する際、圧力室115の容積が減少することで圧力室115内の液体Iの圧力が上昇し、ノズル101から液滴が吐出される。
When transitioning from the state of FIG. 8 to the state of FIG. 7 and from the state of FIG. 7 to the state of FIG. 9, the volume of the
図10は、駆動回路103の構成例を示す図である。なお、図10に示す駆動回路103は、一部を省略して示している。駆動回路103は、電圧切替え部31(311、312、…)、電圧切替え部32(321、322、…)及び電圧制御部33を備える。駆動回路103は、例えば、電圧切替え部31を、インクジェットヘッド10内部の圧力室115の数だけ備える。また、駆動回路103は、例えば、電圧切替え部32を、インクジェットヘッド10内部の圧力室115の数だけ備える。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of the
駆動回路103は、第1電圧源40と、第2電圧源41とに接続されている。駆動回路103は、第1電圧源40及び第2電圧源41から供給される電圧を、選択的に各配線電極119、121、122に与える。図10に示す例では、第1電圧源40の出力電圧は、グラウンド電圧であり、その電圧値はVO(VO=0[V])とする。また、第2電圧源41の出力電圧が示す電圧値は、Vaとする。なお、電圧値Vaは、VOよりも高い電圧とする。
The
電圧切替え部31及び電圧切替え部32は、例えば、半導体スイッチにより構成される。
各電圧切替え部31は、配線電極119に接続する。すなわち、電圧切替え部311は配線電極1192に、電圧切替え部312は配線電極1194に、電圧切替え部313は配線電極1196に接続する。電圧切替え314、電圧切替え315、…についても同様である。
各電圧切替え部32は、配線電極121及び配線電極122に接続する。すなわち、電圧切替え部321は配線電極1221及び配線電極1213に、電圧切替え部322は配線電極1223及び配線電極1215に、電圧切替え部323は配線電極1225及び配線電極1217に接続する。電圧切替え部324、電圧切替え部325、…についても同様である。
The voltage switching unit 31 and the voltage switching unit 32 are composed of, for example, a semiconductor switch.
Each voltage switching unit 31 is connected to the wiring electrode 119. That is, the voltage switching unit 311 is connected to the
Each voltage switching unit 32 is connected to the wiring electrode 121 and the wiring electrode 122. That is, the voltage switching unit 321 is connected to the
また、電圧切替え部31及び電圧切替え部32は、駆動回路103の内部に引き込まれた配線を介して、第1電圧源40及び第2電圧源41に接続される。
電圧切替え部31は、配線電極119に接続する電圧源を切替えるための切替えスイッチを有している。電圧切替え部31はこのスイッチを使って配線電極119に接続する電圧源を第1電圧源40及び第2電圧源41から選択する。例えば、電圧切替え部311は、切替えスイッチにより、第1電圧源40又は第2電圧源41の何れか1つと配線電極1192とを接続する。
電圧切替え部32は、配線電極121及び配線電極122に接続する電圧源を切替えるための切替えスイッチを有している。電圧切替え部32はこのスイッチを使って配線電極121及び配線電極122に接続する電圧源を第1電圧源40及び第2電圧源41から選択する。例えば、電圧切替え部321は、切替えスイッチにより、第1電圧源40又は第2電圧源41の何れか1つと配線電極1221及び配線電極1213とを接続する。
Further, the voltage switching unit 31 and the voltage switching unit 32 are connected to the
The voltage switching unit 31 has a changeover switch for switching the voltage source connected to the wiring electrode 119. The voltage switching unit 31 uses this switch to select a voltage source to be connected to the wiring electrode 119 from the
The voltage switching unit 32 has a switching switch for switching the voltage source connected to the wiring electrode 121 and the wiring electrode 122. The voltage switching unit 32 uses this switch to select a voltage source to be connected to the wiring electrode 121 and the wiring electrode 122 from the
電圧制御部33は、電圧切替え部31及び電圧切替え部32のそれぞれと接続されている。電圧制御部33は、第1電圧源40及び第2電圧源41のうちどちらの電圧源を選択するかを示す命令を各電圧切替え部31及び電圧切替え部32に出力する。例えば、電圧制御部33は、駆動回路103の外部から印刷データを受信し、各電圧切替え部31及び電圧切替え部32における電圧源の切替えタイミングを決定する。そして、電圧制御部33は、決定した切換えタイミングで、電圧切替え部31及び電圧切替え部32に対し、第1電圧源40又は第2電圧源41の何れかを選択する命令を出力する。電圧切替え部31は、電圧制御部33からの命令に従って、配線電極119と接続する電圧源を切替える。電圧切替え部32は、電圧制御部33からの命令に従って、配線電極121及び配線電極122と接続する電圧源を切替える。
なお、第1電圧源40は、第1の電圧源の一例である。また、第2電圧源41は、第2の電圧源の一例である。
The
The
図11は、駆動回路103がアクチュエーター118に与える駆動信号の駆動波形例を示す図である。駆動波形515は、5つの液滴を連続吐出させる場合の駆動波形の一例を示す。駆動波形512は、2つの液滴を連続吐出させる場合の駆動波形の一例を示す。駆動波形511は、1つの液滴を連続吐出させる場合の駆動波形の一例を示す。連続吐出させる液滴数が3又は4の場合の駆動波形513及び駆動波形514についての図示は省略する。なお、駆動波形511〜駆動波形515を総称して駆動波形51というものとする。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a drive waveform of a drive signal given to the
図11は、横軸が時間で、縦軸が電位差である。当該電位差は、電極123あるいは電極124の電位を基準とする電極120の電位差である。当該電位差は、電極120の電圧を示す。なお、図11に示す駆動波形51は、図7に示す電極1204の電位差を想定したものである。電極1204の両隣の空気室116は、空気室1163及び空気室1165である。また、電極1204の両隣の空気室1163及び空気室1165の内壁の電極1204側の電極は、電極1243及び電極1235である。そして、電極1243及び電極1235につながる配線電極は、配線電極1223及び配線電極1215である。したがって、駆動波形51が電極1204に印加される場合、図11に示す電位差は、配線電極1223及び配線電極1215(電極1243及び電極1235)の電位を基準とする電極1204の電位差である。
In FIG. 11, the horizontal axis is time and the vertical axis is potential difference. The potential difference is the potential difference of the electrode 120 with reference to the potential of the electrode 123 or the electrode 124. The potential difference indicates the voltage of the electrode 120. The drive waveform 51 shown in FIG. 11 assumes the potential difference of the
電極1204に印加する駆動波形51の電圧が0であるとき、圧力室1154は、図7に示す状態となり、容積が変化しない。また、電極1204に印加する駆動波形51の電圧がVaであるとき、圧力室1154は、図8に示す状態となり、容積が膨張する。さらに、電極1204に印加する駆動波形51の電圧が−Vaであるとき、圧力室1154は、図9に示す状態となり、容積が縮小する。
When the voltage of the drive waveform 51 applied to the
駆動波形51は、振動パルス及び吐出波形をこの順で含む。振動パルスは、液滴の吐出を助長するための圧力振動を発生させるために印加される。吐出波形は、ノズル101から液滴を吐出させるために印加される。なお、吐出波形は、ノズル101から液体Iを吐出させる吐出波形の一例である。
The drive waveform 51 includes a vibration pulse and a discharge waveform in this order. The vibration pulse is applied to generate a pressure vibration to facilitate the ejection of the droplet. The ejection waveform is applied to eject the droplet from the
なお、駆動波形51に含まれる各パルスには立ち上がり時間及び立ち下がり時間がある。このため、各パルスは、台形に近い波形になる。したがって、各パルスは、台形波であるといえる。 Each pulse included in the drive waveform 51 has a rising time and a falling time. Therefore, each pulse has a waveform close to a trapezoid. Therefore, it can be said that each pulse is a trapezoidal wave.
なお、駆動波形511は1つの吐出波形を、駆動波形512は連続する2つの吐出波形を、…、駆動波形515は連続する5つの吐出波形を含む。例えば、図11に示す駆動波形515は、振動パルス及び1番目の吐出波形〜5番目の吐出波形をこの順で含む。また、駆動波形512は、振動パルス、1番目の吐出波形及び2番目の吐出波形をこの順で含む。そして、駆動波形511は、振動パルス及び1番目の吐出波形をこの順で含む。なお、駆動波形51が含む吐出波形の数をNとする。
The
駆動回路103は、まず、振動パルスの印加を開始する。振動パルスは、一例として、電圧が0、−Vaの順で変化するsp幅の立ち下げ波形である。なお、幅とは、パルスの印加開始から印加終了までの時間を示す。したがって、sp幅とは、パルスの印加開始から印加終了までの時間がspであることを示す。振動パルスの印加開始に伴い、電極1204の電位差は、0から−Vaに変化する。そして、電極1204の電圧は、振動パルスの印加終了まで−Vaに保持される。電極1204の電位差が0から−Vaに立ち下がるまでの時間と、電極1204の電位差が−Vaに保持される時間との合計は、時間spである。
振動パルスの印加開始により、圧力室1154の容積は縮小し、圧力室1154内の液体Iが加圧される。なお、振動パルスの印加開始による加圧は、ノズル101から液滴が吐出しない程度の加圧とする。
The
When the application of the vibration pulse is started, the volume of the
振動パルスの印加のために、電圧制御部33は、電圧切替え部31及び電圧切替え部32を制御する。この制御により、電圧切替え部31は、第1電圧源40と配線電極1194とを接続する。そして、電圧切替え部32は、第2電圧源41と配線電極1223及び配線電極1215とを接続する。これにより、図9に示すように圧力室1154の容積が縮小した状態となる。
The
駆動回路103は、振動パルスの印加開始から所定時間sp経過後に、振動パルスの印加を終了する。そして、駆動回路103は、振動パルスの印加終了と同時に1番目の吐出波形の印加を開始する。駆動波形51の吐出波形は、一例として、電圧が−Va、0、Va、0、−Vaの順で変化する台形波である。また、吐出波形は、拡張パルス及び縮小パルスをこの順で含む。
The
拡張パルスは、電圧が−Va、0、Vaの順で変化するdp幅の立ち上げ波形である。すなわち、拡張パルスの印加開始から印加終了までの時間は、時間dp(dpA、dpB、dpC、…)である。拡張パルスの印加開始に伴い、電極1204の電位差は、−VaからVaに変化する。そして、電極1204の電圧は、拡張パルスの印加終了までVaに保持される。電極1204の電位差が−VaからVaに立ち上がるまでの時間と、電極1204の電位差がVaに保持される時間との合計は、時間dpである。なお、1番目の拡張パルスの幅は、時間dpAである。2番目の拡張パルスの幅は、時間dpBである。3番目の拡張パルスの幅は、時間dpCである。4番目の拡張パルスの幅は、時間dpDである。5番目の拡張パルスの幅は、時間dpEである。
振動パルスの印加終了及び1番目の拡張パルスの印加開始により、圧力室1154の容積が拡張され、圧力室1154内の液体Iの圧力が減少する。また、(k−1)番目の吐出波形の印加終了及びk番目の拡張パルスの印加開始により、圧力室1154の容積が拡張され、圧力室1154内の液体Iの圧力が減少する。なお、kは、2以上N以下の任意の整数である。
The extended pulse is a rising waveform having a dp width in which the voltage changes in the order of −Va, 0, Va. That is, the time from the start of application of the extended pulse to the end of application is the time dp (dpA, dpB, dpC, ...). With the start of application of the expansion pulse, the potential difference of the
By the end of application of the vibration pulse and the start of application of the first expansion pulse, the volume of the
拡張パルスの印加のために、電圧制御部33は、電圧切替え部31及び電圧切替え部32を制御する。この制御により、電圧切替え部31は、第2電圧源41と配線電極1194とを接続する。そして、電圧切替え部32は、第1電圧源40と配線電極1223及び配線電極1215とを接続する。これにより、図8に示すように圧力室1154の容積が膨張した状態となる。
The
縮小パルスは、電圧がVa、0、−Vaの順で変化する立ち下げ波形である。縮小パルスの印加開始は、拡張パルスの印加終了と同時である。縮小パルスの印加開始に伴い、電極1204の電位差は、−VaからVaに変化する。そして、電極1204の電圧は、縮小パルスの印加終了まで−Vaに保持される。
拡張パルスの印加終了及び縮小パルスの印加開始により、圧力室1154の容積が縮小され、圧力室1154内の液体Iの圧力が上昇する。これにより、圧力室1154内の液体Iがノズル101から液滴として吐出される。
The reduction pulse is a falling waveform in which the voltage changes in the order of Va, 0, −Va. The start of application of the reduction pulse coincides with the end of application of the expansion pulse. With the start of application of the reduction pulse, the potential difference of the
By the end of application of the expansion pulse and the start of application of the reduction pulse, the volume of the
縮小パルスの印加のために、電圧制御部33は、電圧切替え部31及び電圧切替え部32を制御する。この制御により、電圧切替え部31は、第1電圧源40と配線電極1194とを接続する。そして、電圧切替え部32は、第2電圧源41と配線電極1223及び配線電極1215とを接続する。これにより、図9に示すように圧力室1154の容積が縮小した状態となる。
The
振動パルスの印加開始による電位差0から電位差−Vaへの立ち下げと、振動パルスの印加終了及び1番目の吐出波形の印加開始による電位差−Vaから電位差Vaへの立ち上げにより、圧力室1154内の液体Iに圧力振動が発生する。この圧力振動に合わせて、電極1204の電位差をVaから−Vaへ立ち下げることで、液滴の吐出力を高めることができる。このために、時間sp及び時間dpAを、圧力室115内の液体Iの圧力振動の半周期ALに近付けることで、1番目の吐出波形の吐出力を高めることができる。強い吐出力を得るためには時間sp及び時間dpAを0.5AL以上1.5AL以下の範囲とすることが好ましい。さらに、時間sp及び時間dpAをALに一致させることで1番目の吐出波形の吐出力を最大にすることができるのでより好ましい。なお、圧力振動の半周期ALは、圧力室115内の液体Iの固有振動周期(主音響共振周波数における周期)の半分の時間である。
In the
(k−1)番目の拡大パルスの中心からk番目の拡大パルスの中心までの時間は、2ULである。なお、パルスの中心とは、当該パルスの印加開始時と印加終了時の間の中央の時点である。(k−1)番目の吐出波形により圧力室1154内に発生した振動にタイミングを合わせてk番目の吐出波形を印加開始する事でk番目の吐出波形の吐出力を高める事ができる。したがって、時間2ULを2ALとすることが好ましい。
The time from the center of the (k-1) th expansion pulse to the center of the kth expansion pulse is 2UL. The center of the pulse is the center point between the start and end of application of the pulse. The discharge force of the k-th discharge waveform can be increased by starting to apply the k-th discharge waveform in time with the vibration generated in the
N番目の吐出波形の拡大パルスの中心から縮小パルスの印加終了までの時間は、2.5VLである。N番目の吐出波形の縮小パルスの印加終了により、電極1204の電位差は、−Vaから0に変化する。N番目の吐出波形の縮小パルスは、抑制パルスである。抑制パルスは、残留振動を抑制するために印加される。なお、駆動波形511は、1番目の吐出波形がN番目の吐出波形である。したがって、駆動波形511の1番目の吐出波形の縮小パルスは、抑制パルスである。
The time from the center of the expansion pulse of the Nth discharge waveform to the end of application of the reduction pulse is 2.5 VL. When the application of the reduction pulse of the Nth discharge waveform is completed, the potential difference of the
N番目の吐出波形の拡大パルスの中心から縮小パルスの印加終了までの時間2.5VLは、例えば2AL〜3ALの範囲内である。この範囲内であると、抑制パルスが残留振動を抑制する機能を有する。好ましくは、2.5VL=2.5ALである。この場合、N番目の吐出波形により発生する振動とは逆位相の振動が、抑制パルスによって圧力室1154に加わり、圧力室1154内の残留振動が抑制されるためである。なお、VL=ULであっても良い。
The time 2.5 VL from the center of the expansion pulse of the Nth discharge waveform to the end of application of the reduction pulse is, for example, in the range of 2AL to 3AL. Within this range, the suppression pulse has a function of suppressing residual vibration. Preferably, 2.5VL = 2.5AL. In this case, the vibration having a phase opposite to the vibration generated by the Nth discharge waveform is applied to the
上記は、電極1204を代表的に説明したが、他の電極120(電極1202、及び電極1206、電極1208、電極1210、…)の場合も同様である。
Although the
前述したように、液体吐出部2は、画像形成媒体Sに対して連続吐出する液滴の数で1画素に着弾する液滴の量を変更し、これにより階調表現を実現する。第1実施形態では、階調は、0〜5の6段階である。画像形成媒体Sを液滴の吐出方向に対して垂直方向に搬送しながら液滴を画像形成媒体S上に着弾させる場合、連続吐出した液滴の画像形成媒体S上での着弾位置ズレは、小さい事が望ましい。着弾位置ズレを小さくするには、連続吐出した液滴のうち後に吐出された液滴の速度がそれ以前に吐出した液滴の速度と同じかそれ以上となる事が望ましい。また、最後に吐出した液滴の速度が最初に吐出した液滴に比べて極端に大きい場合も、着弾位置ズレが大きくなる。 As described above, the liquid ejection unit 2 changes the amount of droplets landing on one pixel according to the number of droplets continuously ejected to the image forming medium S, thereby realizing gradation expression. In the first embodiment, the gradation is in 6 stages of 0 to 5. When the droplet is landed on the image forming medium S while transporting the image forming medium S in the direction perpendicular to the ejection direction of the droplet, the landing position deviation of the continuously ejected droplet on the image forming medium S is large. Small is desirable. In order to reduce the landing position deviation, it is desirable that the velocity of the droplet ejected later among the droplets ejected continuously is the same as or higher than the velocity of the droplet ejected before that. Further, when the velocity of the droplet ejected last is extremely higher than that of the droplet ejected first, the landing position shift becomes large.
したがって、駆動波形により吐出される液滴の速度を調整することを考える。
まず、2つの液滴を連続吐出させる駆動波形512について考える。振動パルスと1番目の吐出波形により発生した圧力室115内の圧力振動は、ノズル101から1番目の液滴が吐出されることによって減衰する。また、当該圧力振動は、圧力室115内の粘性抵抗によって減衰する。ここで、1番目の拡張パルスの中心から2番目の拡張パルスの中心までの時間が時間2ULとなるタイミングで、N番目の吐出波形である2番目の拡張パルスを印加する。これにより、前述の要因などによって減衰した圧力振動に対して、圧力振動の減衰分を補うことができる。これにより、2番目の液滴を吐出するための吐出力が得られる。圧力振動の減衰分と2番目の吐出波形による圧力振動の付加が同程度であれば、1番目の液滴と2番目の液滴の吐出速度はほぼ同じとなる。すなわち、2番目の吐出波形は、2番目の液滴吐出に必要な圧力振動を維持する役割を果たす。なお、m番目の液滴とは、m番目の吐出波形によって吐出される液滴を示す。ただし、mは、1以上N以下の整数である。
Therefore, consider adjusting the velocity of the droplet ejected by the drive waveform.
First, consider the
ここで、例えば、2番目の吐出波形の幅dpBをALにしても、2番目の液滴の吐出速度が1番目の吐出速度より遅い場合は、振動パルスの幅spを、ALより小さくする、あるいは大きくすることを考える。なお、液体Iの粘度が高い、又は圧力室115の流路抵抗が大きい場合に、このようなことが起こりやすい。振動パルスの幅spをALより小さくする、あるいは大きくすれば、振動パルスによって圧力室115内に生じる圧力振動の位相と、1番目のパルスによって圧力室115内に生じる圧力振動の位相とずれる。したがって、振動パルスの幅spをALより小さくする、あるいは大きくすることで、振動パルスの幅spをALとした場合よりも、1番目の液滴の吐出速度を小さくすることができる。
Here, for example, even if the width dpB of the second ejection waveform is AL, if the ejection speed of the second droplet is slower than the first ejection speed, the width sp of the vibration pulse is made smaller than AL. Or think about making it bigger. This is likely to occur when the viscosity of the liquid I is high or the flow path resistance of the
また、2番目の吐出波形の幅dpBを、ALより小さくする、あるいは大きくすることで、2番目の液滴の吐出速度を小さくすることができる。液体Iの粘度が低い場合、又は圧力室の流路抵抗が小さい場合には、パルス幅dpB幅がALに近いと2番目の液滴の吐出速度が大きくなる。その結果、1番目の液滴と2番目の液滴が合体し、合体した液滴の速度が波形511によって吐出する液滴の速度より極端に大きくなる場合がある。これにより、1番目の液滴が画像形成媒体Sに着弾する位置と比べ着弾位置ズレが大きくなる場合がある。このため2番目の液滴の吐出速度が最初の液滴速度に比べ吐出速度が大きくなりすぎないように幅dpBを調整する必要がある。なお、電圧Vaを小さくする観点からは、事前の液滴吐出による残留振動がない最初の液滴吐出において駆動波形の吐出力を最大にすることが好ましい。このためには、幅spと幅dpAは、ALと近い値であることが好ましく、ALと一致させることがより好ましい。
Further, the ejection speed of the second droplet can be reduced by making the width dpB of the second ejection waveform smaller or larger than AL. When the viscosity of the liquid I is low or the flow path resistance of the pressure chamber is small, the ejection speed of the second droplet increases when the pulse width dpB width is close to AL. As a result, the first droplet and the second droplet may be coalesced, and the velocity of the coalesced droplet may be extremely higher than the velocity of the droplet ejected by the
また、1番目の吐出波形の中心から2番目の吐出波形の中心までの時間2ULを2ALより小さくする、あるいは大きくすることで、2番目の液滴の吐出速度を調整することができる。ただし、振動パルスと1番目の吐出波形により発生した圧力室115内の圧力振動を、2番目の吐出波形により発生する圧力振動によって強めるようにするため、時間2ULは、1.5AL〜2.5ALの範囲内であることが好ましい。なお、時間2ULが1.5AL未満及び2.5AL〜3.5ALの範囲では、2番目の吐出波形により発生する圧力振動は、1番目の吐出波形により発生する圧力振動に対して位相が反転するため、圧力振動を強めることができない。
Further, the ejection speed of the second droplet can be adjusted by making the time 2UL from the center of the first ejection waveform to the center of the second ejection waveform smaller or larger than 2AL. However, in order to strengthen the pressure vibration in the
次に、5つの液滴を連続吐出させる駆動波形515について考える。5つの液滴は、1番目の吐出波形〜5番目の吐出波形のそれぞれにおける、電位差Vaから0を経て電位差−Vaへの立ち下げのタイミングでノズル101から吐出される。ここで、時間2ULを2ALとした場合、先頭の液滴速度に対する後半に吐出される液滴速度の比(後半の液滴速度/先頭の液滴速度)は、大きくなる。
Next, consider the
なお、駆動波形512と同様に駆動波形515の2番目以降の吐出波形は、2番目以降の液滴吐出に必要な圧力振動を維持する役割を果たす。仮に液体Iの粘度及び流路構造などを要因として圧力室115等インクジェットヘッド10内の流路抵抗が低い場合、2番目以降の液滴吐出に必要な圧力振動を維持するために印加する吐出力は小さくなるため、幅dpB〜dpEをALより小さく、あるいは大きくする事で対応する。なお、電圧Vaを小さくする観点からは、幅spと幅dpAは、ALと近い値であることが好ましく、ALと一致させることがより好ましい。
Similar to the
また、時間2ULを2ALより小さくする、あるいは大きくすることで、2番目以降の吐出速度を調整することができる。ただし、n番目の吐出波形で発生した残留振動(圧力振動)を、n+1番目の吐出波形で発生する圧力振動によって強めるため、時間2ULは、1.5AL〜2.5ALの範囲であることが好ましい。 Further, by making the time 2UL smaller or larger than 2AL, the second and subsequent discharge speeds can be adjusted. However, since the residual vibration (pressure vibration) generated in the nth discharge waveform is strengthened by the pressure vibration generated in the n + 1th discharge waveform, the time 2UL is preferably in the range of 1.5AL to 2.5AL. ..
本実施形態の駆動波形は、圧力室115内の残留振動と吐出波形との位相を合わせることで吐出力を得ている。また、駆動波形の印加により発生する残留振動の大きさは、液体Iの粘度、インクジェットヘッドの流路構造及びインクジェットヘッドの流路の材質などによって変化する。そのため、駆動波形の時間sp、時間dpA〜時間dpE、時間ULなどの各波形パラメーターの比率は、液体Iの粘度及びインクジェットヘッドの種類などに応じて調整する必要がある。
In the drive waveform of the present embodiment, the discharge force is obtained by matching the phases of the residual vibration in the
〔実施例〕
上記の実施形態を実施するための一形態を実施例により説明する。実施例は、上記の実施形態の範囲を限定するものではない。
〔Example〕
An embodiment for carrying out the above embodiment will be described by way of examples. The embodiments do not limit the scope of the above embodiments.
実施例は、数値解析によるシミュレーションを用いて行ったものである。なお、アクチュエーターに発生する変位は、構造解析により算出した。また、アクチュエーターの変位を受けた後の圧力室内の流体の流れは、圧縮性流体解析によって算出した。そして、ノズルから吐出される液滴の挙動は、表面流体解析で算出した。 The examples were performed using a simulation by numerical analysis. The displacement generated in the actuator was calculated by structural analysis. The fluid flow in the pressure chamber after being displaced by the actuator was calculated by compressible fluid analysis. The behavior of the droplets ejected from the nozzle was calculated by surface fluid analysis.
構造解析の範囲を、図4及び図5を参照して説明する。図5における上下方向の当該範囲は、圧力室115を形成する圧電部材107とノズルプレート109を含む範囲とした。図5における左右方向の当該範囲は、圧電部材107と板壁111を含む範囲とした。図4における上下方向の範囲は、圧力室115のA−A線から隣の空気室201までの範囲である。なお、図4における上下方向を法線とする境界面を対称境界とした。また、図4における上下方向は、図5における奥行方向である。
The scope of structural analysis will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The vertical range in FIG. 5 is a range including the
圧縮性流体解析の範囲は、圧力室を含む範囲とした。インク供給路及びインク排出路と圧力室との境界は自由流入条件とした。圧力室内のノズル近傍の圧力値をノズルの液表面を解析する表面流体解析の入力条件とした。その結果、表面流体解析において圧力室からノズルに流入した液体流量を、圧力室におけるノズル近傍での流出流量として、圧縮性流体解析に入力した。これにより連成解析を行った。 The range of the compressible fluid analysis was the range including the pressure chamber. The boundary between the ink supply path and the ink discharge path and the pressure chamber was set as a free inflow condition. The pressure value near the nozzle in the pressure chamber was used as the input condition for surface fluid analysis to analyze the liquid surface of the nozzle. As a result, the liquid flow rate flowing into the nozzle from the pressure chamber in the surface fluid analysis was input to the compressible fluid analysis as the outflow flow rate in the vicinity of the nozzle in the pressure chamber. Then, coupled analysis was performed.
(数値解析1)
数値解析1は、第1の実施例として、粘度約30[mPas]、比重約0.85の液体Iを、インクジェットヘッド10で吐出する場合についてシミュレーションしたものである。なお、第1の実施例のインクジェットヘッド10のシミュレーションモデルのALは、約2μ秒であった。
(Numerical analysis 1)
ここで、アクチュエーターをコンデンサーに見立てて、駆動回路103の内部抵抗、配線抵抗及びその他のエネルギー損失を抵抗に見立てると、電圧源、駆動回路103、配線電極119、配線電極121及び配線電極122、並びにアクチュエーターをつなぐ回路は、RC直列回路に見立てる事が出来る。このRC直列回路において電圧源を切り替えた場合を考える。駆動波形の各台形波の立ち上げ及び立ち下げ時間は、前記RC回路の時定数と相関し、コンデンサーとつながる電圧源が変化した場合の、コンデンサー内部の電圧変化に要する充電時間あるいは放電時間を示している。実施例では、駆動波形51の各パルスの立ち上げ及び立ち下げ時間を0.2μ秒前後としシミュレーションモデルの駆動波形を設定した。
Here, if the actuator is regarded as a capacitor and the internal resistance, wiring resistance and other energy loss of the
数値解析1では、実施例のインクジェットヘッド10が駆動波形511〜駆動波形515によって液滴を吐出した場合のシミュレーションを行った。このときの波形パラメーターは、UL=AL、sp=AL、dpA=ALとした。また、表1に示す通り、dpB〜dpEを様々に変化させてシミュレーションを行い、それぞれの波形幅の場合の1〜5ドロップ目の液滴の速度を求めた。この結果を表1に示す。なお、途中で複数の液滴が合体した場合は、合体した複数の液滴の先頭の液滴の速度欄に合体後の液滴の速度を記載した。また、合体した複数の液滴の先頭以外の液滴の速度欄には「←」と記載した。さらに、最後の液滴の速度(以下「最後滴速度」という。)と先頭の液滴の速度(以下「先頭滴速度」という。)との速度比も示す。ただし、1〜5ドロップ目の全ての液滴が合体している場合には速度比に代えて「合体」と記載した。
In the
表1のdrop数が5の場合、すなわち駆動波形515について見ると、dpEがALに近づくほど、先頭滴速度に対して最後滴速度が速くなっている事が分かる。drop数が4の場合、すなわち駆動波形514についても、dpDがALに近づくほど先頭滴速度に対する最後滴速度が速くなり、dpDが0.6ALの場合には最後滴が先頭滴と合体している。drop数が3の場合、すなわち駆動波形513についても、drop数が4の場合と同様の傾向となっている。このように各波形幅を調整することで先頭の液滴と最後の液滴の速度の比を調整できる事がわかる。
When the number of drops in Table 1 is 5, that is, when looking at the
インクジェット記録装置1は、駆動波形512〜駆動波形515で吐出した複数の液滴が画像形成媒体Sに着弾することで画像形成媒体S上に1つのドットを形成する。このため、画像形成媒体S上で複数の液滴の着弾位置が離れないようにするには、複数の液滴が合体するか複数の液滴の先頭の液滴の速度より最後の液滴の速度が大きくなる事が望ましい。ここで、表1には、drop数が2の場合にdpBを様々に変化させた場合の吐出速度及び速度比を示している。表1を見ると、dpBを0.5AL以上とする事で最後滴速度が先頭滴速度より大きくなっていることが分かる。したがって、dpBは、0.5AL以上であることが好ましい。しかしながら、drop数が1のときの1drop目速度と比べ、drop数が2でdpBが0.5ALのときの1drop目の速度は約1[m/s]小さくなっている。これは、複数の液滴を吐出した直後は各液滴が分断されずに繋がっており表面張力によって各液滴同士が引っ張り合うことで、各液滴の速度に相互作用を及ぼした結果である。画像形成媒体S上でドットの着弾位置が離れないようにするには、drop数によらず先頭滴の速度差は小さい事が望ましい。したがって、drop数が2のときの先頭滴速度は、drop数が1のときの先頭滴速度である9.7[m/s]に近いことが望ましい。このため、dpBは0.6ALであることが特に好ましい。
The
また、表1には、駆動波形513において駆動波形512と同様にdpBを0.6ALとして、dpCを様々に変化させた場合の吐出速度及び速度比を示している。表1を見ると、dpCを0.4AL以上とする事で、最後滴速度が先頭滴速度より大きくなるか液滴が全て合体していることが分かる。したがって、dpCは、0.4AL以上であることが好ましい。drop数によらずに先頭滴の速度差は小さい事が望ましいため、dpCは、0.4ALであることが特に好ましい。なお、液滴が合体することを優先してdpCを0.5ALとしても良い。
Further, Table 1 shows the discharge rate and the speed ratio when the dpB is set to 0.6AL and the dpC is variously changed in the drive waveform 513 as in the
また、表1には、駆動波形514において駆動波形513と同様にdpBを0.6AL、dpCを0.4ALとして、dpDを様々に変化させた場合の吐出速度及び速度比を示している。表1を見ると、dpDを0.5AL以上とすることで、最後滴速度が先頭滴速度より大きくなるか液滴が全て合体していることが分かる。したがって、dpCは、0.5AL以上であることが好ましい。drop数によらずに先頭滴の速度差は小さい事が望ましいため、dpDは、0.5ALであることが特に好ましい。なお、液滴が合体することを優先してdpDを0.6ALとしても良い。 Further, Table 1 shows the discharge rate and the speed ratio in the drive waveform 514 when dpB is 0.6AL and dpC is 0.4AL and dpD is variously changed as in the drive waveform 513. Looking at Table 1, it can be seen that by setting the dpD to 0.5 AL or more, the final drop velocity becomes larger than the first drop velocity or all the droplets are coalesced. Therefore, the dpC is preferably 0.5 AL or more. Since it is desirable that the speed difference of the first drop is small regardless of the number of drops, the dpD is particularly preferably 0.5 AL. The dpD may be set to 0.6AL in order to give priority to the coalescence of the droplets.
また、表1には、駆動波形515において駆動波形514と同様にdpBを0.6AL、dpCを0.4AL、dpDを0.5ALとして、dpEを様々に変化させた場合の吐出速度及び速度比を示している。表1を見ると、dpEを0.5AL以上とすることで、最後滴速度が先頭滴速度より大きくなるか液滴が全て合体していることが分かる。したがって、dpEは、0.5AL以上であることが好ましい。drop数によらずに先頭滴の速度差は小さい事が望ましいため、dpEは、0.5ALであることが特に好ましい。
Further, in Table 1, the discharge rate and the speed ratio when dpB is 0.6AL, dpC is 0.4AL, and dpD is 0.5AL and dpE is variously changed in the
(数値解析2)
数値解析2では、第2の実施例として、粘度約50[mPas]、比重約0.85の液体Iを、インクジェットヘッド10で吐出する場合についてシミュレーションを実施した。なお、第2の実施例のインクジェットヘッド10のシミュレーションモデルのALは、第1の実施例と同様に約2μ秒であった。
数値解析2でも数値解析1と同様にシミュレーションを実施した。この結果を表2に示す。
(Numerical analysis 2)
In the numerical analysis 2, as a second embodiment, a simulation was carried out in the case where the liquid I having a viscosity of about 50 [mPas] and a specific density of about 0.85 was discharged by the
In the numerical analysis 2, the simulation was carried out in the same manner as in the
数値解析2でも数値解析1の場合と同様に各波形幅の調整を行い、dpBを0.8AL、dpCを0.5AL、dpDを0.5AL、dpEを0.6ALとした。
In the numerical analysis 2, each waveform width was adjusted in the same manner as in the case of the
図12は、比較例の駆動波形52を示す図である。なお、駆動波形521〜駆動波形525を総称して駆動波形52というものとする。駆動波形525は、5つの液滴を連続吐出させる場合の駆動波形の一例を示す。駆動波形522は、2つの液滴を連続吐出させる場合の駆動波形の一例を示す。駆動波形521は、1つの液滴を連続吐出させる場合の駆動波形の一例を示す。連続吐出させる液滴数が3又は4の場合の駆動波形523及び駆動波形524についての図示は省略する。
駆動波形52は、振動パルス、吐出パルス及び抑制パルスをこの順で含む。なお、駆動波形52が含む吐出パルスの数をNとする。
FIG. 12 is a diagram showing a drive waveform 52 of a comparative example. The
The drive waveform 52 includes a vibration pulse, a discharge pulse, and a suppression pulse in this order. The number of discharge pulses included in the drive waveform 52 is N.
駆動波形52を印加する駆動回路103は、まず振動パルスの印加を開始する。振動パルスは電圧が0、−Vbの順で変化するsp幅の台形波である。振動パルスの印加開始に伴い、電極1204の電圧は、0から−Vbに変化する。そして、電極1204の電圧は、振動パルスの印加終了まで−Vbに保持される。電極1204の電圧が0から−Vbに立ち下がるまでの時間と、電極1204の電圧が−Vbに保持される時間との合計は、時間spである。なお、振動パルスによる印加開始の加圧は、ノズル101から液滴が吐出しない程度の加圧とする。
The
駆動回路103は、振動パルスの印加開始から所定時間sp経過後に、振動パルスの印加を終了する。そして、駆動回路103は、1番目の吐出パルスの印加を開始する。吐出パルスは、電位差が0、Vb、0の順で変化するdpX幅の台形波である。振動パルスの印加終了及び吐出パルスの印加開始に伴い、電極1204の電圧は、−Vbから0を経てVbに変化する。そして、電極1204の電圧は、1番目のパルスの印加終了までVbに保持される。電極1204の電圧が0からVbに立ち上がるまでの時間と、電極1204の電圧がVbに保持される時間との合計は、時間dpXである。
駆動回路103は、1番目の吐出パルスの印加開始から所定の時間dpX経過後に、1番目の吐出パルスの印加を終了する。吐出パルスの印加終了に伴い、電極1204の電圧は、Vbから0に変化する。そして、電極1204の電圧は、次のパルスの印加開始まで0に保持される。
吐出パルスの印加終了により、圧力室115dの容積は収縮し、圧力室115d内の液体Iが加圧される。これにより、圧力室115d内の液体Iがノズル101から液滴として吐出される。
The
The
When the application of the discharge pulse is completed, the volume of the pressure chamber 115d is contracted, and the liquid I in the pressure chamber 115d is pressurized. As a result, the liquid I in the pressure chamber 115d is discharged as droplets from the
駆動回路103は、N個の吐出パルスを印加する。なお、(k−1)番目の吐出パルスの中心から、k番目の吐出パルスの中心までの時間は2ULである。
The
駆動回路103は、N番目の吐出パルスの印加終了後、N番目の吐出パルスの中心から、抑制パルスの中心までの時間が所定の時間2ULとなるように抑制パルスの印加を開始する。
駆動波形52の抑制パルスは、電位差が0、−Vb、0の順で変化するcp幅の台形波である。抑制パルスの印加開始に伴い、電極1204の電圧は、0から−Vbに変化する。そして、電極1204の電圧は、抑制パルスの印加終了まで−Vbに保持される。電極1204の電圧が0から−Vbに立ち下がるまでの時間と、電極1204の電圧が−Vbに保持される時間との合計は、時間cpである。
After the application of the Nth discharge pulse is completed, the
The suppression pulse of the drive waveform 52 is a trapezoidal wave having a cp width in which the potential difference changes in the order of 0, −Vb, and 0. With the start of application of the suppression pulse, the voltage of the
(数値解析3)
ここで、インクジェットヘッド10に実施例の駆動波形511と比較例の駆動波形521とで同じ液体Iを吐出させるシミュレーションを行い、同じ液滴速度を得るのに必要な電位差Vを比較した。液体Iのパラメーターは、数値解析1と同様に、粘度約30[mPas]、比重約0.85とした。
数値解析3における駆動波形511の各波形幅及び電位差Vaは表1の通りとする。すなわち、Va=20[V]である。また、このときの吐出速度は、表1に示すように9.7[m/s]である。
駆動波形521について、波形パラメーターを、sp=AL、dpX=AL、2UL=2AL、cp=ALとしてシミュレーションを行った。この場合に、インクジェットヘッド10が駆動波形521を用いて9.7[m/s]で液滴を吐出するために必要な電位差Vbを調べたところ約24.8[V]であった。
(Numerical analysis 3)
Here, a simulation was performed in which the same liquid I was ejected to the
Table 1 shows the waveform width and potential difference Va of the
The
(数値解析4)
数値解析4では、液体Iのパラメーターを、数値解析2と同様の粘度約50[mPas]、比重約0.85として数値解析3と同様の比較を行った。
数値解析4における駆動波形511の各波形幅及び電位差Vaは表2の通りとする。すなわち、Va=27.5[V]である。また、このときの吐出速度は、表2に示すように8.8[m/s]である。
この場合に、インクジェットヘッド10が駆動波形521を用いて液滴を8.8[m/s]で吐出するために必要な電位差Vbを調べたところ約33.1[V]であった。
(Numerical analysis 4)
In the numerical analysis 4, the parameters of the liquid I were set to the same viscosity as the numerical analysis 2 with a viscosity of about 50 [mPas] and a specific gravity of about 0.85, and the same comparison as with the numerical analysis 3 was performed.
Table 2 shows each waveform width and potential difference Va of the
In this case, the potential difference Vb required for the
数値解析3及び数値解析4の結果が示すように、比較例の駆動波形521と比べて実施例の駆動波形511の方が低い電位差Vで液体Iを吐出することができる。このため、駆動波形511を用いる駆動回路103は、従来の駆動波形に比べ低い電位差で駆動させる事ができる。したがって、実施形態のインクジェットヘッド10は、従来よりも消費電力が低く、低コスト化が可能である。
As the results of the numerical analysis 3 and the numerical analysis 4 show, the
(数値解析5)
実施例の駆動波形515と比較例の駆動波形525とで同じ液体Iを吐出し、同じ液滴速度を得るのに必要な電位差Vの比較を行った。液体Iのパラメーターは、数値解析3と同様に、粘度約30[mPas]、比重約0.85とした。
数値解析5における駆動波形515の波形幅及び電位差Vaは表1の通りとする。すなわち、Va=20[V]、sp=AL、dpA=AL、dpB=0.6AL、dpC=0.4AL、dpD=0・5AL、dpE=0.5とした。このときの先頭滴速度は、表1に示すように、10.4[m/s]である。
駆動波形525について、最後滴速度が先頭滴速度より大きくなるように、振動パルスの幅spと電位差を−Vbから0に戻す時間の合計を0.7ALとし、dpX=AL、2UL=2AL、cp=ALとした。この場合に、インクジェットヘッド10が駆動波形525を用いて先頭滴速度10.4[m/s]で液滴を吐出するために必要な電位差Vbは約28.6[V]であった。
(Numerical analysis 5)
The same liquid I was discharged from the
The waveform width and potential difference Va of the
For the
数値解析5の結果が示すように、比較例の駆動波形525と比べて実施例の駆動波形515の方が低い電位差Vで液体Iを吐出することができる。また、数値解析3の結果と比較すればわかるように、連続吐出させる液滴の数が5回の方が、1回の場合より電位差Vの低減の効果が大きい。
液体Iの粘度が30[mPas]の条件では、ヘッド内流路の粘性抵抗が大きく、先頭の液滴吐出時に発生した残留振動の減衰が大きい。このため、駆動波形525でsp幅をALとした場合は最後滴速度より、先頭滴速度が速くなる。駆動波形525の最後滴速度を先頭滴速度より速くするためには先頭滴速度を最後滴速度と比べて遅くする必要があり、sp幅をALより小さく、あるいはALより大きくしなければならない。この結果、液滴を1回吐出すれば良い駆動波形521と比べ駆動波形525は必要となる電位差Vbが大きくなる。
As the result of the
Under the condition that the viscosity of the liquid I is 30 [mPas], the viscous resistance of the flow path in the head is large, and the residual vibration generated at the time of ejecting the first droplet is greatly attenuated. Therefore, when the sp width is AL in the
前述した通り、電圧源、駆動回路103、配線電極119、配線電極121及び配線電極122、並びにアクチュエーターをつなぐ回路は、RC直列回路に見立てる事が出来る。このRC直列回路の消費電力は、駆動波形に含まれる台形波の数に比例し、電位差の2乗に比例する。
駆動波形515は、電位差が0、Va、0の順に変化する高さVaの台形波を5個含む。そして、駆動波形515は、電位差0、−Va、0の順に変化する高さ−Vaの台形波を6個含む。したがって、駆動波形515は、台形波を合わせて11個含む。
対して、駆動波形525は、高さVaの台形波を5個含む。そして、駆動波形525は、高さ−Vaの台形波を2個含む。したがって、駆動波形525は、台形波を合わせて7個含む。
As described above, the voltage source, the
The
On the other hand, the
したがって、以下(1)式により、実施例の駆動波形515の比較例525に対する消費電力を概算することができる。なお、(1)式中のdaは、駆動波形515中の台形波の数である。そして、(1)式中のdbは、駆動波形525中の台形波の数である。
(数値解析6)
数値解析6では、液体Iのパラメーターを、数値解析2及び数値解析4と同様の粘度約50[mPas]、比重約0.85として数値解析5と同様の比較を行った。
数値解析6における駆動波形515の波形幅及び電位差Vaは表2の通りとする。すなわち、Va=27.5[V]、sp=AL、dpA=AL、dpB=0.8AL、dpC=0.5AL、dpD=0・5AL、dpE=0.6とした。このときの先頭滴速度は、表1に示すように、8.9[m/s]である。
駆動波形525について、最後滴速度が先頭滴速度より大きくなるように、振動パルスの幅spと電位差を−Vbから0に戻す時間の合計を0.4ALとし、dpX=AL、2UL=2AL、cp=ALとした。この場合に、インクジェットヘッド10が駆動波形525を用いて先頭滴速度8.9[m/s]で液滴を吐出するために必要な電位差Vbは約46.2[V]であった。
(Numerical analysis 6)
In the
Table 2 shows the waveform width and potential difference Va of the
For the
数値解析6についても、数値解析5と同様に以下(2)式により、実施例の駆動波形515の比較例525に対する消費電力を概算することができる。
第1実施形態は以下のような変形も可能である。
圧力室1154を変形させるための電圧のかけ方は図7〜図9の例に限らない。
例えば、駆動回路は、電極1243、電極1204及び電極1235全てに同じ電圧をかけることで電極1243、電極1204及び電極1235を同電位にする。これにより、アクチュエーター1184及びアクチュエーター1185は、変形していない状態となる。このとき、圧力室1154は、図7の場合と同様に変形していない状態となる。このために、駆動回路は、例えば、電極1243、電極1204及び電極1235に第2電圧源41を接続する。
The first embodiment can be modified as follows.
The method of applying a voltage for deforming the
For example, the drive circuit makes the
例えば、駆動回路は、電極1204に電圧Va/2を印加し、その両隣の電極1243及び電極1235に電圧−Va/2を印加する。これにより、アクチュエーター1184及びアクチュエーター1185には、図8の場合と同様に電位差Vaが印加される。そして、アクチュエーター1184及びアクチュエーター1185は、図8の場合と同様に圧力室1154の容積を膨張させるように変形する。
For example, the drive circuit applies a voltage Va / 2 to the
例えば、駆動回路は、電極1204に電圧−Va/2を印加し、その両隣の電極1243及び電極1235に電圧Va/2を印加する。これにより、アクチュエーター1184及びアクチュエーター1185には、図9の場合と同様に電位差−Vaが印加される。そして、アクチュエーター1184及びアクチュエーター1185は、図9の場合と同様に圧力室1154の容積を収縮させるように変形する。
For example, the drive circuit applies a voltage −Va / 2 to the
〔第2実施形態〕
第2実施形態に係るインクジェット記録装置1の構成は、第1実施形態の図1〜図6と同様である。したがって、当該部分についての説明を省略する。
[Second Embodiment]
The configuration of the
ただし、第2実施形態のインクジェット記録装置1は、圧力室1154の容積を膨張させる際、図8に代えて図13に示すように電圧を印加する。
図13は、電極1204をグラウンド電圧とし、電極1243及び電極1235のみに電圧−Vaを印加した状態のヘッド基板102を示している。図13に示す状態では、電極1204と、電極1204の両隣の電極1243及び電極1235との間には、図8と同様の電位差が生じる。これらの電位差により、アクチュエーター1184及びアクチュエーター1185は、図8に示す形と同様に、圧力室1154の容積を膨張させるようにせん断変形をする。
However, the
FIG. 13 shows a
第2実施形態のインクジェット記録装置1は、図10の駆動回路103に代えて図14に示すような駆動回路1032を備える。図14は、駆動回路1032の構成例を示す図である。駆動回路1032は、電圧制御部35を備える。そして、駆動回路1032は、インクジェットヘッド10内部の圧力室115の数だけ電圧切替え部34を備える。ただし、図14には、電圧切替え部34として電圧切替え部341、電圧切替え部342及び電圧切替え部343を図示し、電圧切替え部344以降の図示を省略している。
第3電圧源42は、第3の電圧源の一例である。駆動回路1032は、印加部の一例である。
The
The
駆動回路1032は、第1電圧源40、第2電圧源41及び第3電圧源42に接続している。駆動回路1032は、第1電圧源40を各配線電極119と接続する。したがって、圧力室の内壁の電極120は、配線電極119を介して第1電圧源40と接続する。これにより、各配線電極119及び各電極120の電圧は、グラウンド電圧となる。また、駆動回路1032は、第1電圧源40、第2電圧源41及び第3電圧源42から供給される電圧を、選択的に各配線電極121及び配線電極122に与える。なお、第3電圧源42の出力電圧が示す電圧値は、−Vaとする。
The
各電圧切替え部34は、配線電極121及び配線電極122に接続する。すなわち、電圧切替え部341は配線電極1221及び配線電極1213に、電圧切替え部342は配線電極1223及び配線電極1215に、電圧切替え部343は配線電極1225及び配線電極1217に、…、接続する。
Each voltage switching unit 34 is connected to the wiring electrode 121 and the wiring electrode 122. That is, the
電圧切替え部341は、電圧制御部35の制御により、第1電圧源40、第2電圧源41及び第3電圧源42の何れかと配線電極1221及び配線電極1213とを接続する。電圧切替え部342は、電圧制御部35の制御により、第1電圧源40、第2電圧源41及び第3電圧源42の何れかと配線電極1223及び配線電極1215とを接続する。電圧切替え部343は、電圧制御部35の制御により、第1電圧源40、第2電圧源41及び第3電圧源42の何れかと配線電極1225及び配線電極1217とを接続する。電圧切替え部344、電圧切替え部345、…についても同様である。
The
なお、図14の例では、圧力室内壁の電極120とつながる配線電極119は、駆動回路1032の内部で第1電圧源40と接続されている。しかしながら、この配線電極は、駆動回路の外部で第1電圧源40と接続されてもよい。この場合、駆動回路と接続する配線電極は、空気室内壁の電極とつながっているもののみとなる。
In the example of FIG. 14, the wiring electrode 119 connected to the electrode 120 of the pressure chamber wall is connected to the
第2実施形態のインクジェットヘッド10は、液体Iと接しない電極123及び電極124に正又は負の電圧をかけることで、圧力室を膨張又は収縮させる。として、第2実施形態のインクジェットヘッド10は、液体Iに接する電極120は、圧力室が図7の状態、図13の状態及び図9の状態のいずれの状態においても、第1電圧源40と接続する。すなわち、電極120は、圧力室の状態に拘らずグラウンド電圧である。したがって、液体Iは、電位の変化が少なく、電位差が発生しない。このため、第2実施形態のインクジェットヘッド10は、電気化学反応によって性質が変化しやすい液体Iでもその性質を変えずに吐出することが可能である。
The
上記の実施形態は以下のような変形も可能である。
上記実施形態のインクジェット記録装置1の階調は、0〜5の6段階である。しかしながら、インクジェット記録装置1の階調数は限定しない。また、実施形態の駆動波形は、5つより多くの液滴を連続吐出させるものであっても良い。
The above embodiment can be modified as follows.
The gradation of the
実施形態のインクジェット記録装置1は、画像形成媒体Sに、インクによる二次元の画像を形成するインクジェットプリンターである。しかしながら、実施形態のインクジェット記録装置は、これに限られるものではない。実施形態のインクジェット記録装置は、例えば、3Dプリンター、産業用の製造機械、又は医療用機械などであっても良い。実施形態のインクジェット記録装置が3Dプリンター、産業用の製造機械、又は医療用機械などである場合には、実施形態のインクジェット記録装置は、例えば、素材となる物質又は素材を固めるためのバインダーなどをインクジェットヘッドから吐出させることで、立体物を形成する。
The
実施形態のインクジェット記録装置1は、液体吐出部2を4つ備え、それぞれの液体吐出部2が使用する液体Iの色はシアン、マゼンタ、イエロー又はブラックである。しかしながら、インクジェット記録装置が備える液体吐出部2の数は4つに限定せず、また、複数でなくても良い。また、それぞれの液体吐出部2が使用する液体Iの色及び特性などは限定しない。
また、液体吐出部2は、透明光沢インク、赤外線又は紫外線等を照射したときに発色するインク、又はその他の特殊インクなども吐出可能である。さらに、液体吐出部2は、インク以外の液体を吐出することができるものであっても良い。なお、液体吐出部2が吐出する液体Iは、懸濁液などの分散液であっても良い。液体吐出部2が吐出するインク以外の液体としては例えば、プリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体、人工的に組織又は臓器などを形成するための細胞などを含む液体、接着剤などのバインダー、ワックス、又は液体状の樹脂などが挙げられる。
The
Further, the liquid ejection unit 2 can also eject transparent glossy ink, ink that develops color when irradiated with infrared rays, ultraviolet rays, or the like, or other special inks. Further, the liquid ejection unit 2 may be capable of ejecting a liquid other than ink. The liquid I discharged by the liquid discharge unit 2 may be a dispersion liquid such as a suspension. Examples of the liquid other than the ink ejected by the liquid ejection unit 2 include a liquid containing conductive particles for forming a wiring pattern of a printed wiring substrate, a liquid containing cells for artificially forming a tissue or an organ, and the like. , Binders such as adhesives, waxes, liquid resins and the like.
上記実施形態における各数値は、本発明の目的が達成される範囲の誤差が許容される。 Each numerical value in the above embodiment allows an error within the range in which the object of the present invention is achieved.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1……インクジェット記録装置、2……液体吐出部、10……インクジェットヘッド、31,32,34……電圧切替え部、33,35……電圧制御部、101,1012,1014,1016……ノズル、103,1032……駆動回路、107,1071,1072……圧電部材、115,1152,1154,1156……圧力室、116,1161,1163,1165,1167……空気室、117……インク排出路、118,1181〜1187……アクチュエーター、119,121,122,1192,1194,1196,1211,1213,1215,1217,1221,1223,1225,1227……配線電極、120,123,124,1202,1204,1206,1231,1233,1235,1237,1241,1243,1245,1247……電極 1 ... Inkjet recording device, 2 ... Liquid discharge unit, 10 ... Inkjet head, 31, 32, 34 ... Voltage switching unit, 33, 35 ... Voltage control unit, 101, 1012, 1014, 1016 ... Nozzle , 103, 1032 ... Drive circuit, 107, 1071, 1072 ... Hydraulic member, 115, 1152, 1154, 1156 ... Pressure chamber, 116, 1161, 1163, 1165, 1167 ... Air chamber, 117 ... Ink discharge Road, 118, 1181-1187 ... Actuator, 119, 121, 122, 1192, 1194, 1196, 1211, 1213, 1215, 1217, 1221, 1223, 1225, 1227 ... Wiring electrode, 120, 123, 124, 1202 , 1204, 1206, 1231, 1233, 1235, 1237, 1241, 1243, 1245, 1247 ... Electrode
Claims (5)
印加される駆動信号に応じて前記圧力室の容積を変化させる前記アクチュエーターと、
前記駆動信号を前記アクチュエーターに印加する印加部と、を備え、
前記駆動信号は、
前記圧力室の容積を基準容積より小さくなるように縮小させる振動パルスと、
前記振動パルスより後に印加され、前記圧力室に連通したノズルから液体を吐出させる1個の吐出波形と、を含み
前記吐出波形は、前記圧力室の容積を前記基準容積より大きくなるように拡張させる拡張パルス、及び前記拡張パルスより後に印加され、前記圧力室の容積を前記基準容積より小さくなるように縮小させる縮小パルスを含み、
前記振動パルスのパルス幅は、前記圧力室内の液体の主音響共振周波数における1/4周期より大きく、
前記吐出波形の前記拡張パルスのパルス幅は、前記主音響共振周波数における半周期である、液体吐出ヘッド。 The volume in which the actuator is not operating is the reference volume, and the pressure chamber that houses the liquid and
The actuator that changes the volume of the pressure chamber according to the applied drive signal, and
A unit for applying the drive signal to the actuator is provided.
The drive signal is
A vibration pulse that reduces the volume of the pressure chamber to be smaller than the reference volume,
The discharge waveform includes one discharge waveform applied after the vibration pulse and discharging a liquid from a nozzle communicating with the pressure chamber, and the discharge waveform expands the volume of the pressure chamber to be larger than the reference volume. The expansion pulse and the reduction pulse applied after the expansion pulse and reducing the volume of the pressure chamber to be smaller than the reference volume are included.
The pulse width of the vibration pulse is larger than the quarter period at the main acoustic resonance frequency of the liquid in the pressure chamber.
The liquid discharge head, wherein the pulse width of the extended pulse of the discharge waveform is a half cycle at the main acoustic resonance frequency.
印加される駆動信号に応じて前記圧力室の容積を変化させる前記アクチュエーターと、
前記駆動信号を前記アクチュエーターに印加する印加部と、を備え、
前記駆動信号は、
前記圧力室の容積を基準容積より小さくなるように縮小させる振動パルスと、
前記振動パルスより後に印加され、前記圧力室に連通したノズルから液体を吐出させる複数の吐出波形と、を含み
前記吐出波形は、前記圧力室の容積を前記基準容積より大きくなるように拡張させる拡張パルス、及び前記拡張パルスより後に印加され、前記圧力室の容積を前記基準容積より小さくなるように縮小させる縮小パルスを含み、
前記振動パルスのパルス幅は、前記圧力室内の液体の主音響共振周波数における1/4周期より大きく、
1番目の前記吐出波形の前記拡張パルスのパルス幅は、前記主音響共振周波数における半周期である、液体吐出ヘッド。 The volume in which the actuator is not operating is the reference volume, and the pressure chamber that houses the liquid and
The actuator that changes the volume of the pressure chamber according to the applied drive signal, and
A unit for applying the drive signal to the actuator is provided.
The drive signal is
A vibration pulse that reduces the volume of the pressure chamber to be smaller than the reference volume,
The discharge waveform includes a plurality of discharge waveforms applied after the vibration pulse to discharge the liquid from a nozzle communicating with the pressure chamber, and the discharge waveform expands the volume of the pressure chamber to be larger than the reference volume. Includes a pulse and a reduction pulse applied after the expansion pulse that reduces the volume of the pressure chamber to be smaller than the reference volume.
The pulse width of the vibration pulse is larger than the quarter period at the main acoustic resonance frequency of the liquid in the pressure chamber.
The liquid discharge head, wherein the pulse width of the extended pulse of the first discharge waveform is a half cycle at the main acoustic resonance frequency.
前記印加部は、
前記第1の電極及び前記第2の電極の両方に、第1の電圧源及び第2の電圧源のいずれか同じ電圧源を接続することで前記圧力室の容積を前記基準容積にし
前記第1の電極に前記第1の電圧源を接続し、前記第2の電極に前記第2の電圧源を接続することで前記圧力室の容積を前記基準容積より小さくなるように縮小させ、
前記第1の電極に前記第2の電圧源を接続し、前記第2の電極に前記第1の電圧源を接続することで前記圧力室の容積を前記基準容積より大きくなるように拡張させる、
請求項1又は請求項2に記載の液体吐出ヘッド。 The actuator comprises a first electrode and a second electrode.
The application part is
By connecting the same voltage source of either the first voltage source or the second voltage source to both the first electrode and the second electrode, the volume of the pressure chamber is set to the reference volume, and the first voltage source is used. By connecting the first voltage source to the electrode and connecting the second voltage source to the second electrode, the volume of the pressure chamber is reduced to be smaller than the reference volume.
By connecting the second voltage source to the first electrode and connecting the first voltage source to the second electrode, the volume of the pressure chamber is expanded so as to be larger than the reference volume.
The liquid discharge head according to claim 1 or 2.
前記印加部は、
前記第1の電極及び前記第2の電極に第1の電圧源を接続することで前記圧力室の容積を前記基準容積にし
前記第1の電極に前記第1の電圧源を接続し、前記第2の電極に第2の電圧源を接続することで前記圧力室の容積を前記基準容積より小さくなるように縮小させ、
前記第1の電極に前記第1の電圧源を接続し、前記第2の電極に第3の電圧源を接続することで前記圧力室の容積を前記基準容積より大きくなるように拡張させる、
請求項1又は請求項2に記載の液体吐出ヘッド。 The actuator comprises a first electrode and a second electrode.
The application part is
By connecting the first voltage source to the first electrode and the second electrode, the volume of the pressure chamber is set to the reference volume, and the first voltage source is connected to the first electrode. By connecting a second voltage source to the electrode 2, the volume of the pressure chamber is reduced to be smaller than the reference volume.
By connecting the first voltage source to the first electrode and connecting the third voltage source to the second electrode, the volume of the pressure chamber is expanded so as to be larger than the reference volume.
The liquid discharge head according to claim 1 or 2.
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