JP7188551B2 - 液滴吐出ヘッドの駆動方法 - Google Patents
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Description
液滴を吐出するためのノズルと、内部に液体を貯留可能であり前記ノズルに連通した圧力発生室と、前記圧力発生室内の容積を拡大又は縮小させて内圧を変化させる圧力付与手段を備えた液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記圧力付与手段によって前記圧力発生室の容積を拡大させる第1の工程と、
前記第1の工程の後、前記圧力付与手段によって前記圧力発生室の容積を縮小させて前記圧力発生室内の液体を前記ノズルから吐出させる第2の工程と、
前記第2の工程から0.4~1.55AL(ALは前記圧力発生室の音響的共振周期の1/2)経過後、前記圧力付与手段によって前記圧力発生室の容積を拡大させる第3の工程と、
を有する液滴吐出ヘッドの駆動方法。
2.
前記第2の工程から前記第3の工程までの工程間隔が、0.4~1.1ALである前記1記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
3.
前記第2の工程から前記第3の工程までの工程間隔が、0.4~0.9ALである前記1記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
4.
前記第1の工程から前記第2の工程までの工程間隔が0.7~1.3ALである前記1、2又は3記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
5.
前記第2の工程から2.75~3.25AL経過後、前記圧力付与手段によって前記圧力発生室の容積を縮小させて前記圧力発生室内の振動をキャンセルする第4の工程と、
前記第4の工程から0.75~1.25AL経過後、前記圧力付与手段によって前記圧力発生室の容積を拡大させて前記圧力発生室内の振動をキャンセルする第5の工程と、
を有する前記1~4のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
6.
前記第2の工程により縮小させた時の前記圧力発生室の容積は、前記第1の工程により前記圧力発生室を拡大させる以前の容積より小さく、且つ、前記第3の工程により拡大させた時の前記圧力発生室の容積は、前記第1の工程により前記圧力発生室を拡大させる以前の容積と実質的に同じである前記1~5のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
7.
前記圧力付与手段は、電圧を印加することにより前記圧力発生室内の容積が変化するように駆動され、異なる電圧を印加することにより前記圧力発生室に異なる圧力を付与可能に構成されており、前記第1の工程において前記圧力付与手段に印加する電圧をV1(V)、前記第2の工程において前記圧力付与手段に印加する電圧をV2(V)、前記第3の工程において前記圧力付与手段に印加する電圧をV3(V)とした時、V2<V3<V1である前記1~6のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
8.
前記圧力付与手段は圧電素子である前記1~7のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
9.
前記圧電素子は、電界を印加することによりせん断モードで変形する前記8記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
10.
複数滴の吐出を連続して行う場合には、それらの最後の吐出を前記1~9のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法により行う液滴吐出ヘッドの駆動方法。
11.
前記第1の工程の前に、前記圧力付与手段によって前記圧力発生室の容積を縮小させるプレ工程を有する前記1~10のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
12.
前記圧力発生室内の容積を変化させるために前記圧力付与手段に印加する駆動波形が、矩形波である前記1~11のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
13.
前記圧力発生室内の容積を変化させるために前記圧力付与手段に印加する駆動波形が、三角波である前記1~11のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
14.
前記液体はインクである前記1~13のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
図1は、本発明が適用される液滴吐出ヘッドの一態様を示す斜視図である。
図2(a)~(c)は、液滴吐出ヘッドの動作を示す断面図である。
図4は、第1実施形態の液滴吐出ヘッドの駆動方法による吐出圧力の変化を示す図である。
図5(A)~(E)は、第1実施形態の液滴吐出ヘッドの駆動方法によるノズルにおけるメニスカス及び液滴吐出の様子を示す図であり、(a)~(e)は、従来の液滴吐出ヘッドの駆動方法によるノズルにおけるメニスカス及び液滴吐出の様子を示す図である。
この実施形態における駆動波形は、記録ヘッドHが図2(a)に示す初期状態において、図3(P1)に示すように、第1の工程P1として最初の立ち上がりパルスを与える。第1の工程P1では、例えば、圧力発生室Aから遠い側の電極Q1、Q4をアースに接続し、圧力発生室Aに近い側の電極Q2、Q3に+V電位を与え、圧電素子S、Sによって圧力発生室Aの容積を拡大させる。
第1の工程の後、図2(c)及び図3(P2)に示すように、第2の工程P2として立ち下がりパルス(-V)を与える。第2の工程P2では、圧電素子S、Sによって圧力発生室Aの容積を縮小させ、圧力発生室A内の液体をノズルから吐出させる。
第2の工程P2から0.4~1.55ALの工程間隔を経過した後、図2(a)及び図3(P3)に示すように、第3の工程P3として圧電素子S、Sを中立位置に戻す。第3の工程P3では、圧電素子Sによって圧力発生室Aの容積がそれまでの縮小状態から拡大される。
前述したように実施形態の駆動波形によれば、残響振動を増幅することによりサテライトを良好に防止できる。以下、この効果を従来の駆動波形と比較して説明する。
図7は、第2実施形態の液滴吐出ヘッドの駆動方法を実現するための駆動波形を示す図である。
図8は、第3実施形態の液滴吐出ヘッドの駆動方法を実現するための駆動波形を示す図である。
前述した各実施形態において、吐出する液体はインクであるが、インクに限られず液体の毛細管浸透速度は、{2・(毛細管半径)・(表面張力)・cos(接触角)}/{8・(粘度)・(管長)}と表わされる。毛細管浸透速度は、液体の粘度と表面張力の影響を大きく受ける。例えば、表面張力40dyne/cm、粘度2cpの液体と、表面張力28dyne/cm、粘度10cpの液体を比べると、同じ毛細管半径、同じ管長では、後者の液体は毛細管浸透速度が前者の液体の1/10に低下する。
以上の各実施形態では、圧力付与手段が圧電素子Sにより構成されるものを示した。本発明の駆動方法は、このように圧力付与手段が圧電素子Sにより構成されるものである場合に、圧力発生室内の圧力を下げるタイミングが容易に制御できるために好ましい。
2 チャネル基材
3 ノズル
4 マニホールド部材
41 マニホールド
42 インクチューブ
10 インク柱
10b 尾部
50
H 記録ヘッド
A 圧力発生室
S 圧電素子(隔壁)
Q1 電極
Q2 電極
Q3 電極
Q4 電極
M メニスカス
P1 第1の工程
P2 第2の工程
P3 第3の工程
Claims (13)
- 液滴を吐出するためのノズルと、内部に液体を貯留可能であり前記ノズルに連通した圧力発生室と、前記圧力発生室内の容積を拡大又は縮小させて内圧を変化させる圧力付与手段を備えた液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記圧力付与手段によって前記圧力発生室の容積を拡大させる第1の工程と、
前記第1の工程の後、前記圧力付与手段によって前記圧力発生室の容積を縮小させて前記圧力発生室内の液体を前記ノズルから吐出させる第2の工程と、
前記第2の工程から0.4~1.55AL(ALは前記圧力発生室の音響的共振周期の1/2)経過後、前記圧力付与手段によって前記圧力発生室の容積を拡大させる第3の工程と、
前記第2の工程から2.75~3.25AL経過後、前記圧力付与手段によって前記圧力発生室の容積を縮小させて前記圧力発生室内の振動をキャンセルする第4の工程と、
前記第4の工程から0.75~1.25AL経過後、前記圧力付与手段によって前記圧力発生室の容積を拡大させて前記圧力発生室内の振動をキャンセルする第5の工程と、
を有する液滴吐出ヘッドの駆動方法。 - 前記第2の工程から前記第3の工程までの工程間隔が、0.4~1.1ALである請求項1記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
- 前記第2の工程から前記第3の工程までの工程間隔が、0.4~0.9ALである請求項1記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
- 前記第1の工程から前記第2の工程までの工程間隔が0.7~1.3ALである請求項1、2又は3記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
- 前記第2の工程により縮小させた時の前記圧力発生室の容積は、前記第1の工程により前記圧力発生室を拡大させる以前の容積より小さく、且つ、前記第3の工程により拡大させた時の前記圧力発生室の容積は、前記第1の工程により前記圧力発生室を拡大させる以前の容積と実質的に同じである請求項1~4のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
- 前記圧力付与手段は、電圧を印加することにより前記圧力発生室内の容積が変化するように駆動され、異なる電圧を印加することにより前記圧力発生室に異なる圧力を付与可能に構成されており、前記第1の工程において前記圧力付与手段に印加する電圧をV1(V)、前記第2の工程において前記圧力付与手段に印加する電圧をV2(V)、前記第3の工程において前記圧力付与手段に印加する電圧をV3(V)とした時、V2<V3<V1である請求項1~5のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
- 前記圧力付与手段は圧電素子である請求項1~6のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
- 前記圧電素子は、電界を印加することによりせん断モードで変形する請求項7記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
- 複数滴の吐出を連続して行う場合には、それらの最後の吐出を請求項1~8のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法により行う液滴吐出ヘッドの駆動方法。
- 前記第1の工程の前に、前記圧力付与手段によって前記圧力発生室の容積を縮小させるプレ工程を有する請求項1~9のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
- 前記圧力発生室内の容積を変化させるために前記圧力付与手段に印加する駆動波形が、矩形波である請求項1~10のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
- 前記圧力発生室内の容積を変化させるために前記圧力付与手段に印加する駆動波形が、三角波である請求項1~10のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
- 前記液体はインクである請求項1~12のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
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