JP4889103B2 - 液滴吐出装置および液滴吐出方法 - Google Patents
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[数1]
A1:A2:A3:A4 = eα・π/2:(eα・π/2−e−α・π/2):(eα・π/2―e−α・π/2):e−α・π/2
ここで、αは、ノズル51と圧力室52と液体供給口53と圧電素子58とからなる吐出素子54にインクが充填されて構成される系において、圧電素子58にパルス波形(パルス状電圧)を与えたときに、圧力室52内のインクに発生する圧力の減衰自由振動波形の振幅比の自然対数である。
Pi(t)=Gi×e(−α×2π・fc・t)sin(2π・fc・t)
ここで、iは信号要素のインデックス、Giはゲイン、eは自然対数の底、αは吐出素子54に液体が充填されて構成される系の減衰係数、fcは吐出素子54に液体が充填されて構成される系の共振周波数、tはステップ状の信号要素の印加時刻を「0」とした時刻(経過時間)である。なお、吐出素子54に液体が充填されて構成される系の共振周期をTcとしたとき、fc=1/Tcである。
G1=eα・π/2
続いて、図9(A)に示すように、時刻t=(1/2)・Tcにおいて垂直立ち下がり波形からなる第2の疑似信号SS2を圧電素子58へ入力したものとして、数3を用いて算出した応答信号P(t)=P1(t)+P2(t)を、図9(B)に示す。
G2=(e−π/2α−eπ/2α)
続いて、図10(A)に示すように、時刻t=Tcにおいて垂直立ち上がり波形からなる第3の疑似信号SS3を圧電素子58へ入力したものとし、数3を用いて算出した応答信号P(t)=P1(t)+P2(t)+P3(t)を、図10(B)に示す。
G3=(eπ/2α−e−π/2α)
最後に、図11(A)に示すように、時刻t=(2/3)・Tcにおいて垂直立ち上がり波形からなる第4の疑似信号SS4を圧電素子58へ入力したものとし、数3を用いて算出した応答信号P(t)=P1(t)+P2(t)+P3(t)+P4(t)を、図11(B)に示す。
G4=e(−π/2α)
ところで、A1:A2:A3:A4=G1:G2:G3:G4なので、数4、数5、数6および数7より、A1:A2:A3:A4を示す前述の数1が求められる。
<条件>
ノズル径 18μm
ノズル長 18μm
共振周期 3.4μs
インク粘度 20cP
表面張力 30mN/m
接触角度 30度
実験の結果、図7(B)に示すように、サテライト滴を発生させることなく、微小なインク滴を吐出できることが確認できた。
Claims (2)
- 液滴を吐出するノズル、前記ノズルに連通する圧力室、前記圧力室に連通する液体供給口、および、前記圧力室の容積を変化させる圧電素子からなる吐出素子と、前記圧電素子に対して駆動信号を付与する駆動手段とを備え、
前記駆動信号は、前記圧力室を膨張させて前記ノズルのメニスカスを凹形状にする第1の信号要素と、前記圧力室を収縮させて前記ノズルのメニスカスを凸形状にする第2の信号要素と、前記圧力室を膨張させて前記ノズルの凸形状のメニスカスから液滴を生成する第3の信号要素と、前記圧力室を膨張させて前記ノズルのメニスカスの残留振動を制動する第4の信号要素と、を含んで構成され、
前記駆動手段は、前記吐出素子に液体が充填されて構成される系の共振周期をTcとしたとき、前記第1の信号要素の開始時刻t1、前記第2の信号要素の開始時刻t2、前記第3の信号要素の開始時刻t3および前記第4の信号要素の開始時刻t4の各間隔|t1−t2|、|t2−t3|、|t3−t4|をいずれもTc/2とし、かつ、前記第1の信号要素の振幅A1、前記第2の信号要素の振幅A2、前記第3の信号要素の振幅A3および前記第4の信号要素の振幅A4の比A1:A2:A3:A4が、前記吐出素子に液体が充填されて構成される系の減衰係数αと自然対数の底eとを用いて指数で表したとき、e α・π/2 :(e α・π/2 - e −α・π/2 ):(e α・π/2 - e −α・π/2 ):e −α・π/2 である前記駆動信号を前記圧電素子に付与することを特徴とする液滴吐出装置。 - 液滴を吐出するノズル、前記ノズルに連通する圧力室、前記圧力室に連通する液体供給口、および、前記圧力室の容積を変化させる圧電素子からなる吐出素子を用いて、前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出方法であって、
前記圧電素子に対して与える駆動信号は、前記圧力室を膨張させて前記ノズルのメニスカスを凹形状にする第1の信号要素と、前記圧力室を収縮させて前記ノズルのメニスカスを凸形状にする第2の信号要素と、前記圧力室を膨張させて前記ノズルの凸形状のメニスカスから液滴を生成する第3の信号要素と、前記圧力室を膨張させて前記ノズルのメニスカスの残留振動を制動する第4の信号要素と、を含んで構成され、
前記吐出素子に液体が充填されて構成される系の共振周期をTcとしたとき、前記第1の信号要素の開始時刻t1、前記第2の信号要素の開始時刻t2、前記第3の信号要素の開始時刻t3および前記第4の信号要素の開始時刻t4の各間隔|t1−t2|、|t2−t3|、|t3−t4|をいずれもTc/2とし、かつ、前記第1の信号要素の振幅A1、前記第2の信号要素の振幅A2、前記第3の信号要素の振幅A3および前記第4の信号要素の振幅A4の比A1:A2:A3:A4が、前記吐出素子に液体が充填されて構成される系の減衰係数αと自然対数の底eとを用いて指数で表したとき、e α・π/2 :(e α・π/2 - e −α・π/2 ):(e α・π/2 - e −α・π/2 ):e −α・π/2 である前記駆動信号を前記圧電素子に付与することを特徴とする液滴吐出方法。
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