JP6976726B2 - 駆動装置及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
以下、第1実施形態に係るインクジェット記録装置の構成について説明する。
図1は、第1実施形態に係るインクジェット記録装置1の構成の一例を示す側面模式図である。
図2は、インクジェットヘッド10の構成の一例を示す斜視図である。図3は、インクジェットヘッド10の構成の一例を示す分解斜視図である。図4は、図2のF−F線断面図である。
また、循環装置20は、循環路の外部に設けられる補給タンクとしてのカートリッジから循環路に液体を補給する。
インクジェット記録装置1は、プロセッサー101、ROM(read-only memory)102、RAM(random-access memory)103、通信インターフェース104、表示部105、操作部106、ヘッドインターフェース107、バス108及びインクジェットヘッド10を含む。
ヘッドドライバー100は、インクジェットヘッド10を動作させるための駆動回路である。ヘッドドライバー100は、例えばラインドライバーである。ヘッドドライバー100は、入力される階調データに基づき、複数の駆動素子18のそれぞれに印加する駆動信号を生成する。そして、ヘッドドライバー100は、生成した駆動信号を複数の駆動素子18のそれぞれに印加する。ヘッドドライバー100は、駆動装置の一例である。ヘッドドライバー100は、駆動素子18に駆動信号を印加することで、印加部として動作する。
負電位(a)を印加することで圧力室51は拡張する。これにより、圧力室51内のインクは、圧力が減少する。したがって、負電位(a)は、圧力室の圧力を減少させるようにアクチュエーターを駆動させる第2のパルスの一例である。正電位(b)を印加することで圧力室51は収縮する。これにより、圧力室51内のインクは、圧力が増加する。したがって、正電位(b)は、圧力室の圧力を増加させるようにアクチュエーターを駆動させる第1のパルスの一例である。
すなわち、負電位(a)の印加時間は、インク室のインク固有振動周期の半分の時間であることが好ましい。
以上の条件により、インクが効率よく吐出される。
すなわち、正電位(b)の印加終了は、負電位(a)の印加開始から2AL以上経過し、且つ3AL経過するより前であることが好ましい。より好ましくは、正電位(b)の印加終了は、負電位(a)の印加開始から2AL以上経過し、且つ2.8AL経過する以前である。さらに好ましくは、正電位(b)の印加終了は、負電位(a)の印加開始から2.6AL経過する以前である。特に好ましくは、正電位(b)の印加終了は、負電位(a)の印加開始から2.5AL経過時である。
また、図6のV1から分かるように、ノズル流速は、負電位(a)の印加開始から1AL経過するまでは負の値を示す。そして、ノズル流速は、負電位(a)の印加開始から1AL経過後から、負電位(a)の印加開始から2AL経過するまでは正の値を示す。さらに、ノズル流速は、負電位(a)の印加開始から2AL経過後から、負電位(a)の印加開始から3AL経過するまでは負の値を示す。また、ノズル流速は、負電位(a)の印加開始から2.5AL経過時に負のピークを示す。したがって、正電位(b)の印加終了は、ノズル流速が負の値であるときであることが好ましい。より好ましくは、正電位(b)の印加終了は、ノズル流速が負のピークであるときである。
比較解析モデルにおける駆動波形は、従来のインクジェット記録装置において用いられる駆動波形の一例である。比較解析モデルの駆動波形を図7に示す。図7は、比較解析モデルに係る駆動波形Dcを示す。また、図7は、駆動波形Dcが印加された場合のノズル流速Vc及びノズル圧力Pcの時間変化を示す。
比較解析モデルの駆動波形Dcは、負電位(a)を1AL印加した後、正電位(b)を2AL印加し、ゼロ電位(c)の後、負電位(d)を印加するものである。
第1解析モデルの駆動波形を図6に示す。図6は、第1解析モデルに係る駆動波形D1を示す。また、図6は、駆動波形D1が印加された場合のノズル流速V1及びノズル圧力P1の時間変化を示す。
第1解析モデルの駆動波形D1は、負電位(a)を1AL印加した後、正電位(b)を2ALより短い時間である1.5AL印加するものである。
第2解析モデルの駆動波形を図8に示す。図8は、第2解析モデルに係る駆動波形D2を示す。また、図8は、駆動波形D2が印加された場合のノズル流速V2及びノズル圧力P2の時間変化を示す。
第2解析モデルの駆動波形D2は、負電位(a)を1AL印加した後、正電位(b)を1AL印加するものである。
第3解析モデルの駆動波形を図9に示す。図9は、第3解析モデルに係る駆動波形D3を示す。また、図9は、駆動波形D3が印加された場合のノズル流速V3及びノズル圧力P3の時間変化を示す。
第3解析モデルの駆動波形D3は、第2解析モデルの駆動波形と同一である。ただし、第3解析モデルでは、第2解析モデルで用いたインクよりも減衰率の大きいインクを用いて数値解析を行ったものである。減衰率は、例えば粘度の高いインクであるほど大きくなる傾向にある。
第4解析モデル〜第7解析モデルの駆動波形は、比較解析モデルの駆動波形の正電位(b)の印加時間を様々に変化させたものである。比較解析モデルの正電位(b)の印加時間を100%(=2AL)として、各解析モデルの正電位(b)の印加時間を、以下の範囲内となるようにした。
100%=比較解析モデルの正電位(b)印加時間,
98%>第4解析モデルの正電位(b)印加時間>97%,
95%>第5解析モデルの正電位(b)印加時間>94%,
93%>第6解析モデルの正電位(b)印加時間>92%,
90%>第7解析モデルの正電位(b)印加時間>89%。
以上のような第4解析モデル〜第7解析モデル及び比較解析モデルそれぞれについて、残留振幅の大きさを導出した。この結果を図10のグラフに示す。図10は、第4解析モデル〜第7解析モデル及び比較解析モデルにおける収縮時間(正電位(b)の印加時間)と残留振幅との関係を示すグラフである。なお、図10において、点Mcは比較解析モデルを示し、点M4〜点M7はそれぞれ第4解析モデル〜第7解析モデルを示す。
以上より、正電位(b)の印加時間が2ALよりも短い1.5ALである場合に、サテライトドットの発生を抑制する効果が得られることがわかる。
第2実施形態に係るインクジェット記録装置1について説明する。第2実施形態に係るインクジェット記録装置1は、第1実施形態と同様の構成であるので構成の説明を省略する。
第2実施形態に係る駆動波形を、図13に基づいて説明する。図13のD8は、1滴分のインクをノズル25から吐出させる場合にヘッドドライバー100がアクチュエーターに印加する駆動波形の例を示す。なお、図13は、後に説明する第8解析モデルに係る図であり、数値解析により得られたものである。
負電位(d)を印加することで圧力室51は拡張する。これにより、圧力室51内のインクは、圧力が減少する。したがって、負電位(d)は、圧力室の圧力を減少させるようにアクチュエーターを駆動させる第3のパルスの一例である。
また、ノズル流速は、負電位(d)が印加されなかった場合、負電位(a)の印加開始から2AL経過後から、負電位(a)の印加開始から3AL経過するまでは負の値を示す。そして、ノズル流速は、負電位(d)が印加されなかった場合、負電位(a)の印加開始から3AL経過後から、負電位(a)の印加開始から4AL経過するまでは正の値を示す。なお、負電位(d)が印加されなかった場合にノズル流速が0以上の値を示す期間を、以下「特定期間」というものとする。以上より、負電位(d)の印加開始は、特定期間内であることが好ましい。そして、負電位(d)の印加終了は、特定期間内であることが好ましい。より好ましくは、負電位(d)の印加終了は、ノズル流速が0のときである。
また、インクジェット記録装置1は、第2実施形態に係る駆動波形を印加することでインクの誤吐出を抑制することができる。
第8解析モデルの駆動波形を図13に示す。図13は、第8解析モデルに係る駆動波形D8を示す。また、図13は、駆動波形D8が印加された場合のノズル流速V8及びノズル圧力P8の時間変化を示す。
駆動波形D8は、負電位(a)を1AL印加した後、正電位(b)を2ALより短い時間印加し、ゼロ電位(c)の後、負電位(a)の印加開始から3AL超経過し且つ3.5AL経過するより前に負電位(d)の印加を開始するものである。そして、駆動波形D8は、負電位(a)の印加開始から3.5AL経過以前に負電位(d)の印加を終了するものである。
また、第8解析モデルでは、負電位(d)の印加により、第1実施形態のように負電位(d)を印加しない場合に比べて、残留振幅r8のピークが抑えられている。したがって、第8解析モデルに示すような負電位(d)を印加することで、負電位(d)を印加しない場合に比べてインクの誤吐出を抑制する効果が得られることが分かる。
第3実施形態に係るインクジェット記録装置1について説明する。第3実施形態に係るインクジェット記録装置1は、第1実施形態と同様の構成であるので構成の説明を省略する。
第3実施形態に係る駆動波形を、図14に基づいて説明する。図14のD9は、1滴分のインクをノズル25から吐出させる場合にヘッドドライバー100がアクチュエーターに印加する駆動波形の例を示す。なお、図14は、後に説明する第9解析モデルに係る図であり、数値解析により得られたものである。
第3実施形態の負電位(d)の印加開始は、負電位(a)の印加開始から3AL以上経過し、且つ3.5AL経過するより前であることが好ましい。そして、負電位(d)の印加終了は、負電位(a)の印加開始から3.5AL超経過、且つ4AL経過する前であることが好ましい。
また、ノズル流速は、負電位(d)が印加されなかった場合、図14のV9bに示すような波形を示す。すなわち、ノズル流速は、負電位(d)が印加されなかった場合、負電位(a)の印加開始から3.5AL経過したときに2番目の正のピークを示す。なお、負電位(d)が印加されなかった場合にノズル流速が2番目の正のピークを示すときを、以下「特定タイミング」というものとする。したがって、負電位(d)の印加開始は、特定タイミングよりも前であることが好ましい。そして、負電位(d)の印加終了は、特定タイミングよりも後であることが好ましい。すなわち、負電位(d)の印加開始から印加終了までの印加期間は、特定タイミングを跨ぐことが好ましい。
また、負電位(d)は、ノズル流速が0であるときに印加を終了することが好ましい。
また、第3実施形態に係る駆動波形は、第2実施形態に係る駆動波形の条件も満たす。したがって、インクジェット記録装置1は、第3実施形態に係る駆動波形を印加することで、第2実施形態と同様にインクの誤吐出を抑制することができる。
さらに、インクジェット記録装置1は、第3実施形態に係る駆動波形を印加することで、残留振動を抑えることができる。またこれにより、インクジェットヘッド10は、次のインク吐出動作をすぐに行うことができるため、時間あたりのインク吐出回数の向上が可能である。すなわち、駆動周波数の向上が可能である。
第9解析モデルの駆動波形を図14に示す。図14は、第9解析モデルに係る駆動波形D9を示す。また、図14は、駆動波形D9が印加された場合のノズル流速V9及びノズル圧力P9の時間変化を示す。さらに、図14は、負電位(d)を印加しなかった場合における残留振幅を半波長分、波形V9bとして示す。
駆動波形D9は、負電位(a)を1AL印加した後、正電位(b)を2ALより短い時間印加し、ゼロ電位(c)の後、負電位(a)の印加開始から3AL経過時に負電位(d)の印加を開始するものである。そして、駆動波形D9は、負電位(a)の印加開始から4AL経過時に負電位(d)の印加を終了するものである。
第10解析モデルの駆動波形を図15に示す。図15は、第10解析モデルに係る駆動波形D10を示す。また、図15は、駆動波形D10が印加された場合のノズル流速V10及びノズル圧力P10の時間変化を示す。さらに、図15は、負電位(d)を印加しなかった場合における残留振幅を半波長分、波形V10bとして示す。
駆動波形D10は、負電位(a)を1AL印加した後、正電位(b)を2ALより短い時間印加し、ゼロ電位(c)の後、負電位(a)の印加開始から3AL超経過し且つ3.5AL経過するより前に負電位(d)の印加を開始するものである。そして、駆動波形D10は、負電位(a)の印加開始から3.5AL超経過し且つ4AL経過するより前に負電位(d)の印加を終了するものである。
また、第9解析モデル及び第10解析モデルでも、ノズル流速V9又はノズル流速V10と波形V9b又はV10bとを比較することで、負電位(d)の印加により残留振幅r9及び残留振幅r10のピークが抑えられていることが分かる。したがって、第9解析モデル及び第10解析モデルに示すような負電位(d)を印加した場合にも、負電位(d)を印加しない場合に比べてインクの誤吐出を抑制する効果が得られることが分かる。
さらに、第9解析モデル及び第10解析モデルでは、図14及び図15に示すように、第8解析モデルと比べて、負電位(d)の印加終了後(駆動波形がゼロ電位(e)であるとき)の残留振動が抑えられていることが分かる。第9解析モデル及び第10解析モデルのいずれも、負電位(d)の印加開始は、波形V9b又は波形V10bのピークより前である。そして、第9解析モデル及び第10解析モデルのいずれも、負電位(d)の印加終了は、波形V9b又は波形V10bのピークより後である。したがって、第8解析モデルと、第9解析モデル及び第10解析モデルとを比較することにより、特定タイミングを跨ぐように負電位(d)を印加することで、負電位(d)の印加終了後の残留振動を抑える効果が得られることが分かる。このような効果が得られるのは、特定タイミングが、ノズル圧力がプラスからマイナスに向かう圧力0の位置であるときである。つまり、ノズル圧力がプラスの時に負電位(d)を印加すると、ノズル圧力はその分減少するので、ノズル流速のピークを抑えることができる。また、ノズル流速が0であるときに負電位(d)の印加を終了することで、負電位(d)の印加終了後の残留振動を抑える効果が得られることが分かる。
第4実施形態に係るインクジェット記録装置1について説明する。第4実施形態に係るインクジェット記録装置1は、第1実施形態と同様の構成であるので構成の説明を省略する。
第4実施形態に係る駆動波形を、図16に基づいて説明する。図16のD11は、1滴分のインクをノズル25から吐出させる場合にヘッドドライバー100がアクチュエーターに印加する駆動波形の例を示す。なお、図16は、後に説明する第11解析モデルに係る図であり、数値解析により得られたものである。
第4実施形態に係る駆動波形は、一例として図16のD11に示すように、正電位(z)、ゼロ電位(a2)、正電位(b)、ゼロ電位(c)の順で電位が変化する波形である。すなわち、第4実施形態に係る駆動波形は、第1実施形態に係る駆動波形について、負電位(a)に代えて正電位(z)及びゼロ電位(a2)を印加するようにしたものである。
ゼロ電位(a2)の印加時間は、第1実施形態に係る駆動波形の負電位(a)と同様に1ALであることが好ましい。
以上の条件により、インクが効率よく吐出される。
すなわち、第4実施形態の正電位(b)の印加終了は、正電位(z)の印加開始から3AL以上経過し、且つ4AL経過するより前であることが好ましい。より好ましくは、正電位(b)の印加終了は、正電位(z)の印加開始から3AL以上経過し、且つ3.6AL経過するより前である。さらに好ましくは、正電位(b)の印加終了は、正電位(z)の印加開始から3.5AL経過時である。
また、第4実施形態の正電位(b)の印加終了は、ノズル流速が負の値であるときであることが好ましい。
第11解析モデルの駆動波形を図16に示す。図16は、第11解析モデルに係る駆動波形D11を示す。また、図16は、駆動波形D11が印加された場合のノズル流速V11及びノズル圧力P11の時間変化を示す。
駆動波形D11は、正電位(z)を1AL印加した後、ゼロ電位(a2)を1AL印加し、その後、正電位(b)を2ALより短い時間印加するものである。
第1実施形態及び第2実施形態の駆動波形は、負電位(a)の直後に正電位(b)を印加するような波形である。しかしながら、駆動波形は、負電位(a)の印加終了後すぐには正電位(b)を印加せず、一定時間ゼロ電位などのその他の電位である時間があるような波形であっても良い。
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。
Claims (5)
- 圧力室内の液体をノズルから吐出させるための駆動信号をアクチュエーターに印加する印加部を備え、
前記駆動信号は、前記圧力室の圧力を増加させるように前記アクチュエーターを駆動させる第1のパルスを含み、
前記駆動信号は、前記第1のパルスより前に印加される、前記圧力室の圧力を減少させるように前記アクチュエーターを駆動させる第2のパルスを含み、
前記印加部は、前記第1のパルスの印加を、前記液体の前記ノズルの開口部での流速が液体吐出方向に負の値を持つときに終了する、駆動装置。 - 前記圧力室に連通するインク室をさらに備え、
前記インク室のインク固有振動周期の半分の時間をALとすると、前記第2のパルスの印加時間は、1ALであり、前記第1のパルスの印加時間は、1AL以上2AL未満である、請求項1に記載の駆動装置。 - 前記駆動信号は、前記第1のパルスより後に印加される、前記圧力室の圧力を減少させるように前記アクチュエーターを駆動させる第3のパルスを含み、
前記印加部は、前記第3のパルスの印加を、前記流速が液体吐出方向に0以上の値を持つときに開始する、請求項1又は請求項2に記載の駆動装置。 - 前記印加部は、前記第3のパルスの印加を、前記第3のパルスを印加しなかった場合に前記流速が液体吐出方向に正のピークを示すよりも前に開始し、前記ピークを示すよりも後に終了する、請求項3に記載の駆動装置。
- アクチュエーター及びノズルを備える圧力室と、
前記ノズルから液体を吐出させるための駆動信号を前記アクチュエーターに印加する印加部と、を具備し
前記駆動信号は、前記圧力室の圧力を増加させるように前記アクチュエーターを駆動させる第1のパルスを含み、
前記駆動信号は、前記第1のパルスより前に印加される、前記圧力室の圧力を減少させるように前記アクチュエーターを駆動させる第2のパルスを含み、
前記印加部は、前記第1のパルスの印加を、前記液体の前記ノズルの開口部での流速が液体吐出方向に負の値を持つときに終了する、インクジェット記録装置。
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