JPH1128819A - インク噴射装置 - Google Patents
インク噴射装置Info
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- JPH1128819A JPH1128819A JP18552997A JP18552997A JPH1128819A JP H1128819 A JPH1128819 A JP H1128819A JP 18552997 A JP18552997 A JP 18552997A JP 18552997 A JP18552997 A JP 18552997A JP H1128819 A JPH1128819 A JP H1128819A
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- JP
- Japan
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- ink
- piezoelectric element
- piezoelectric
- ejecting apparatus
- circuit means
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電式インク噴射装置の記録速度はインク滴
の噴射速度が一定で、インク噴射後次のインク噴射まで
の時間が短いほど高速化できる。インク滴の記録速度を
上げるためにインク噴射には寄与しない無用な振動を押
さえ、インク滴噴射直後の流体振動を軽減するインク噴
射装置を提供する。 【解決手段】 圧電素子をパルス駆動する回路手段と圧
電素子の振動を抑制する回路手段を有し、パルス駆動す
る回路手段では台形形状で駆動パルス波形の立上り、立
下り時定数をインク噴射装置の固有振動数の逆数の整数
倍とし、またはパルス駆動電圧の立上り、立下り時定数
での形状を正弦波曲線とし、前記圧電素子の振動を抑制
する回路では圧電素子をパルス駆動直後に圧電素子の振
動を抑制する機能を備える。
の噴射速度が一定で、インク噴射後次のインク噴射まで
の時間が短いほど高速化できる。インク滴の記録速度を
上げるためにインク噴射には寄与しない無用な振動を押
さえ、インク滴噴射直後の流体振動を軽減するインク噴
射装置を提供する。 【解決手段】 圧電素子をパルス駆動する回路手段と圧
電素子の振動を抑制する回路手段を有し、パルス駆動す
る回路手段では台形形状で駆動パルス波形の立上り、立
下り時定数をインク噴射装置の固有振動数の逆数の整数
倍とし、またはパルス駆動電圧の立上り、立下り時定数
での形状を正弦波曲線とし、前記圧電素子の振動を抑制
する回路では圧電素子をパルス駆動直後に圧電素子の振
動を抑制する機能を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電式インク噴射装
置に係わり、複数ノズルでの相互干渉によるクロストー
クを軽減して高速にインクを噴射する技術に関するもの
である。
置に係わり、複数ノズルでの相互干渉によるクロストー
クを軽減して高速にインクを噴射する技術に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧電素子を用いてインクを噴射す
る装置はインクジェットプリンタ等に利用されている
が、図２にその一例を示す。
る装置はインクジェットプリンタ等に利用されている
が、図２にその一例を示す。
【０００３】インク室３にはダイヤフラム５を介して圧
電素子１としてピエゾ素子が設けられ、更に圧電素子１
のダイヤフラム５との反対側端面はバックプレート２に
より固定されている。圧電素子１に駆動回路９から図３
に示すパルス電圧、実際には図４に示すような形状の立
上り、立下り波形のパルス電圧がで印加される（但し、
立上がり、立下がりの時定数はインク噴射装置の固有振
動数とは相関関係を有していない）。パルス電圧が印加
されると、圧電素子１が変形してダイヤフラムは５ａの
ようにたわみ、インク室３の容積が増加し、インク流路
６、マニホールド７を経由してインクが供給された後、
インク室３の容積が減少してノズル４からインク滴８が
噴射する。
電素子１としてピエゾ素子が設けられ、更に圧電素子１
のダイヤフラム５との反対側端面はバックプレート２に
より固定されている。圧電素子１に駆動回路９から図３
に示すパルス電圧、実際には図４に示すような形状の立
上り、立下り波形のパルス電圧がで印加される（但し、
立上がり、立下がりの時定数はインク噴射装置の固有振
動数とは相関関係を有していない）。パルス電圧が印加
されると、圧電素子１が変形してダイヤフラムは５ａの
ようにたわみ、インク室３の容積が増加し、インク流路
６、マニホールド７を経由してインクが供給された後、
インク室３の容積が減少してノズル４からインク滴８が
噴射する。
【０００４】図７はピエゾ素子をtパルス幅でパルス駆
動したときの変位を示しており、インク噴射装置の固有
振動数の逆数の時定数ｔＡの周期で高調波が発生してい
る。インク噴射装置の固有振動数をfヘルツとすると高
調波の周期ｔＡ秒との間にはｔＡ=１／ｆの関係があ
る。
動したときの変位を示しており、インク噴射装置の固有
振動数の逆数の時定数ｔＡの周期で高調波が発生してい
る。インク噴射装置の固有振動数をfヘルツとすると高
調波の周期ｔＡ秒との間にはｔＡ=１／ｆの関係があ
る。
【０００５】図９は図７におけるインク室３内のインク
圧力変化を示している。駆動パルスによりインク室の容
積が増え、インク室内の圧力が減少し、インクを吸入す
る。その後インク室の容積が減り、インク室内の圧力が
増大する。ノズルからインク滴を噴射すると急激にイン
ク室内の圧力が減少する。その後ピエゾ素子の高調波振
動とインク圧力変動によって起こされる流体振動に起因
するインク室内の圧力変動が続く。次の駆動パルスの印
加はインク滴噴射後の圧力変動がなくなるまで待たねば
ならない。該圧力変動の時間はインク滴を連続に噴射す
る速さ、即ち記録速度に影響を及ぼす。
圧力変化を示している。駆動パルスによりインク室の容
積が増え、インク室内の圧力が減少し、インクを吸入す
る。その後インク室の容積が減り、インク室内の圧力が
増大する。ノズルからインク滴を噴射すると急激にイン
ク室内の圧力が減少する。その後ピエゾ素子の高調波振
動とインク圧力変動によって起こされる流体振動に起因
するインク室内の圧力変動が続く。次の駆動パルスの印
加はインク滴噴射後の圧力変動がなくなるまで待たねば
ならない。該圧力変動の時間はインク滴を連続に噴射す
る速さ、即ち記録速度に影響を及ぼす。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】圧力変動が続いている
状態で次の駆動パルスを印加することはインク滴の噴射
速度を変動する要因となり、インク滴の記録媒体への着
地位置精度を悪くする。また、図２のインク噴射装置を
複数個並べてインク滴を噴射するときは、各々のピエゾ
素子の高調波振動はバックプレート２等の機械結合によ
る相互の機械的振動伝搬が起こり、一方インク室内の圧
力変動はマニホールド７から経由する流体的振動伝搬が
起こり、いわゆるクロストークによるインク滴の噴射速
度が変動する。従って、インク滴記録速度を上げるには
インク噴射には寄与しない無用な振動を押さえること
と、インク滴噴射後の圧力変動時間を短くすることが要
求される。
状態で次の駆動パルスを印加することはインク滴の噴射
速度を変動する要因となり、インク滴の記録媒体への着
地位置精度を悪くする。また、図２のインク噴射装置を
複数個並べてインク滴を噴射するときは、各々のピエゾ
素子の高調波振動はバックプレート２等の機械結合によ
る相互の機械的振動伝搬が起こり、一方インク室内の圧
力変動はマニホールド７から経由する流体的振動伝搬が
起こり、いわゆるクロストークによるインク滴の噴射速
度が変動する。従って、インク滴記録速度を上げるには
インク噴射には寄与しない無用な振動を押さえること
と、インク滴噴射後の圧力変動時間を短くすることが要
求される。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるインク噴
射装置の第１の構成は、圧電素子を用いてインク室の容
積を変化させることにより、該インク室内のインクをノ
ズルから噴射させる圧電式インク噴射装置において、前
記圧電素子をパルス駆動する回路手段を有し、前記回路
手段に印可する駆動パルスを台形形状とし、その立上り
時定数と立下り時定数を前記圧電式インク噴射装置の固
有振動数の逆数の整数倍とすることにある。
射装置の第１の構成は、圧電素子を用いてインク室の容
積を変化させることにより、該インク室内のインクをノ
ズルから噴射させる圧電式インク噴射装置において、前
記圧電素子をパルス駆動する回路手段を有し、前記回路
手段に印可する駆動パルスを台形形状とし、その立上り
時定数と立下り時定数を前記圧電式インク噴射装置の固
有振動数の逆数の整数倍とすることにある。
【０００８】本発明にかかるインク噴射装置の第２の構
成は、圧電素子を用いてインク室の容積を変化させるこ
とにより、該インク室内のインクをノズルから噴射させ
る圧電式インク噴射装置において、前記圧電素子をパル
ス駆動する回路手段を有し、前記回路手段に印可する駆
動パルスを正弦波とし、その立上り時定数と立下り時定
数を前記圧電式インク噴射装置の固有振動数の逆数の整
数倍とすることにある。
成は、圧電素子を用いてインク室の容積を変化させるこ
とにより、該インク室内のインクをノズルから噴射させ
る圧電式インク噴射装置において、前記圧電素子をパル
ス駆動する回路手段を有し、前記回路手段に印可する駆
動パルスを正弦波とし、その立上り時定数と立下り時定
数を前記圧電式インク噴射装置の固有振動数の逆数の整
数倍とすることにある。
【０００９】本発明にかかるインク噴射装置の第３の構
成は、圧電素子を用いてインク室の容積を変化させるこ
とにより、該インク室内のインクをノズルから噴射させ
る圧電式インク噴射装置において、前記圧電素子を駆動
する回路手段と、前記圧電素子の振動を抑制する回路手
段とを有し、前記圧電素子を駆動する回路手段で駆動さ
れた該圧電素子に対して前記圧電素子の振動を抑制する
回路手段により圧電素子駆動直後の圧電素子の振動を抑
制することにある。
成は、圧電素子を用いてインク室の容積を変化させるこ
とにより、該インク室内のインクをノズルから噴射させ
る圧電式インク噴射装置において、前記圧電素子を駆動
する回路手段と、前記圧電素子の振動を抑制する回路手
段とを有し、前記圧電素子を駆動する回路手段で駆動さ
れた該圧電素子に対して前記圧電素子の振動を抑制する
回路手段により圧電素子駆動直後の圧電素子の振動を抑
制することにある。
【００１０】その際、好ましくは前記圧電素子をパルス
駆動する回路手段に印可する駆動パルスを台形形状ある
いは正弦波とし、その立上り時定数と立下り時定数を前
記圧電式インク噴射装置の固有振動数の逆数の整数倍と
するとよい。
駆動する回路手段に印可する駆動パルスを台形形状ある
いは正弦波とし、その立上り時定数と立下り時定数を前
記圧電式インク噴射装置の固有振動数の逆数の整数倍と
するとよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】上記の構成によるインク噴射装置
においては、ピエゾ素子の高調波振動を抑制し、またイ
ンク滴噴射後のインク室内の圧力変動を抑制することに
より単独ノズルでの記録速度および複数ノズルでのクロ
ストークを軽減して複数ノズルでの記録速度を上げるこ
とを可能にする。
においては、ピエゾ素子の高調波振動を抑制し、またイ
ンク滴噴射後のインク室内の圧力変動を抑制することに
より単独ノズルでの記録速度および複数ノズルでのクロ
ストークを軽減して複数ノズルでの記録速度を上げるこ
とを可能にする。
【００１２】以下、本発明の一実施例を説明する。以下
の実施例において、図２の従来例と共通する部分には同
一の符号を付して説明を省略する。
の実施例において、図２の従来例と共通する部分には同
一の符号を付して説明を省略する。
【００１３】図１のパルス駆動回路１０に対して、図５
に示すパルス電圧、即ち立上り時定数ｔＲ、立下り時定
数ｔＦをインク噴射装置の固有振動数の逆数の整数倍と
した台形形状のパルス電圧を印加することにより、図７
で生じているピエゾ素子の高調波振動を抑制した図８の
ピエゾ素子の変位を得ることができる。ここで、インク
噴射装置の固有振動数をfヘルツとするとfの逆数ｔＡ
秒、立上り時定数ｔＲ秒、立下り時定数ｔＦ秒の関係は
次の式で表される。
に示すパルス電圧、即ち立上り時定数ｔＲ、立下り時定
数ｔＦをインク噴射装置の固有振動数の逆数の整数倍と
した台形形状のパルス電圧を印加することにより、図７
で生じているピエゾ素子の高調波振動を抑制した図８の
ピエゾ素子の変位を得ることができる。ここで、インク
噴射装置の固有振動数をfヘルツとするとfの逆数ｔＡ
秒、立上り時定数ｔＲ秒、立下り時定数ｔＦ秒の関係は
次の式で表される。
【００１４】
【数１】
【００１５】または、図６に示すパルス電圧、即ち立上
り時定数ｔＲ、立下り時定数ｔＦでの形状を正弦波曲線
とすることでも、図７で生じているピエゾ素子の高調波
振動を抑制した図８のピエゾ素子の変位を得ることがで
きる。
り時定数ｔＲ、立下り時定数ｔＦでの形状を正弦波曲線
とすることでも、図７で生じているピエゾ素子の高調波
振動を抑制した図８のピエゾ素子の変位を得ることがで
きる。
【００１６】図８に示すインク滴噴射後の振動波形は、
インク噴射後に生じたインク室内からの圧力変動がイン
ク室３、インク流体路６、マニホールド７までの経路で
生じる流体共振の固有振動数で圧電素子１に振動を与え
ていることを表している。
インク噴射後に生じたインク室内からの圧力変動がイン
ク室３、インク流体路６、マニホールド７までの経路で
生じる流体共振の固有振動数で圧電素子１に振動を与え
ていることを表している。
【００１７】さらに、図１のパルス駆動回路１０から図
５または図６に示したパルス波形によりインク滴８を噴
射させた直後、即ち図５または図６のa点において、圧
電素子１への電気的接続を電気抵抗素子１１に切替えて
前記流体共振で生じた振動を圧電素子１と電気抵抗素子
１１により減衰させる。電気抵抗素子１１の抵抗値Ｒを
圧電素子１に合った適当な値とすることで圧電効果によ
るダンパー効果として振動を減衰させることができる。
即ち、図９で生じているインク滴噴射後の前記流体共振
に起因する振動は、図１０で前記インク滴８を噴射させ
た直後に、電気抵抗素子１１に圧電素子１の電気的接続
を切替えることで振動を軽減させていることを示してい
る。係る方法でインク滴噴射に必要な振動以外の不要な
振動を除去または軽減することによってインク記録速度
を向上させることができる。
５または図６に示したパルス波形によりインク滴８を噴
射させた直後、即ち図５または図６のa点において、圧
電素子１への電気的接続を電気抵抗素子１１に切替えて
前記流体共振で生じた振動を圧電素子１と電気抵抗素子
１１により減衰させる。電気抵抗素子１１の抵抗値Ｒを
圧電素子１に合った適当な値とすることで圧電効果によ
るダンパー効果として振動を減衰させることができる。
即ち、図９で生じているインク滴噴射後の前記流体共振
に起因する振動は、図１０で前記インク滴８を噴射させ
た直後に、電気抵抗素子１１に圧電素子１の電気的接続
を切替えることで振動を軽減させていることを示してい
る。係る方法でインク滴噴射に必要な振動以外の不要な
振動を除去または軽減することによってインク記録速度
を向上させることができる。
【００１８】上記は図１のヒータ１２を用いずに常温で
液体のインク滴を噴射するインク噴射装置の例について
説明している。次に本発明の別の実施例を説明する。
液体のインク滴を噴射するインク噴射装置の例について
説明している。次に本発明の別の実施例を説明する。
【００１９】図１のヒータ１２を用いて摂氏８０度から
摂氏１４０度の範囲の温度で温められたインク室を含む
インク経路において、熱溶融形インクを常温での固体か
ら液体に変えてインク滴を噴射する熱溶融インク噴射装
置においても前記と同様の手段により、インク滴噴射に
必要な振動以外の不要な振動を除去または軽減すること
によってインク記録速度を向上させることができる。
摂氏１４０度の範囲の温度で温められたインク室を含む
インク経路において、熱溶融形インクを常温での固体か
ら液体に変えてインク滴を噴射する熱溶融インク噴射装
置においても前記と同様の手段により、インク滴噴射に
必要な振動以外の不要な振動を除去または軽減すること
によってインク記録速度を向上させることができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明のインク噴射装置を用いることに
よりインク滴の噴射周期を速くにすること、すなわちイ
ンク記録速度の高速化が図れる。単独ノズルでの液滴噴
射周期を高速化するばかりでなく、クロストークの影響
をも軽減して液滴噴射速度を変動させずに複数ノズルで
の記録速度を高速化できる。液滴噴射速度を変動させな
いことは、液滴が飛行して記録媒体に着地するときの精
度を良くすることであり記録速度を評価するときの必須
条件である。
よりインク滴の噴射周期を速くにすること、すなわちイ
ンク記録速度の高速化が図れる。単独ノズルでの液滴噴
射周期を高速化するばかりでなく、クロストークの影響
をも軽減して液滴噴射速度を変動させずに複数ノズルで
の記録速度を高速化できる。液滴噴射速度を変動させな
いことは、液滴が飛行して記録媒体に着地するときの精
度を良くすることであり記録速度を評価するときの必須
条件である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電式インク噴射装置の一実施例を示
す基本構成断面図
す基本構成断面図
【図２】従来の圧電式インク噴射装置の一例を示す基本
断面構成断面図
断面構成断面図
【図３】従来の圧電素子を駆動するパルス波形
【図４】従来の圧電素子を駆動する一般的なパルス波形
【図５】本発明の圧電式インク噴射装置の圧電素子を駆
動するパルス波形
動するパルス波形
【図６】本発明の圧電式インク噴射装置の圧電素子を駆
動するパルス波形
動するパルス波形
【図７】従来の圧電式インク噴射装置での圧電素子の変
位量を示す図
位量を示す図
【図８】本発明の圧電式インク噴射装置での圧電素子の
変位量を示す図
変位量を示す図
【図９】従来の圧電式インク噴射装置でのインク室の圧
力変化を示す図
力変化を示す図
【図１０】本発明の圧電式インク噴射装置でのインク室
の圧力変化を示す図
の圧力変化を示す図
１・・・圧電素子、２・・・バックプレート、３・・・
インク室、４・・・ノズル、５・・・ダイヤフラム、６
・・・インク流路、７・・・マニホールド、１０・・・
パルス駆動回路、１１・・・電気抵抗素子、１２・・・
ヒータ。
インク室、４・・・ノズル、５・・・ダイヤフラム、６
・・・インク流路、７・・・マニホールド、１０・・・
パルス駆動回路、１１・・・電気抵抗素子、１２・・・
ヒータ。
Claims (6)
- 【請求項１】圧電素子を用いてインク室の容積を変化さ
せることにより、該インク室内のインクをノズルから噴
射させる圧電式インク噴射装置において、 前記圧電素子をパルス駆動する回路手段を有し、前記回
路手段に印可する駆動パルスを台形形状とし、その立上
り時定数と立下り時定数を前記圧電式インク噴射装置の
固有振動数の逆数の整数倍とすることを特徴とするイン
ク噴射装置。 - 【請求項２】圧電素子を用いてインク室の容積を変化さ
せることにより、該インク室内のインクをノズルから噴
射させる圧電式インク噴射装置において、 前記圧電素子をパルス駆動する回路手段を有し、前記回
路手段に印可する駆動パルスを正弦波とし、その立上り
時定数と立下り時定数を前記圧電式インク噴射装置の固
有振動数の逆数の整数倍とすることを特徴とするインク
噴射装置。 - 【請求項３】圧電素子を用いてインク室の容積を変化さ
せることにより、該インク室内のインクをノズルから噴
射させる圧電式インク噴射装置において、 前記圧電素子を駆動する回路手段と、前記圧電素子の振
動を抑制する回路手段とを有し、前記圧電素子を駆動す
る回路手段で駆動された該圧電素子に対して前記圧電素
子の振動を抑制する回路手段により圧電素子駆動直後の
圧電素子の振動を抑制することを特徴とするインク噴射
装置。 - 【請求項４】請求項３記載の圧電式インク噴射装置にお
いて、 前記圧電素子をパルス駆動する回路手段に印可する駆動
パルスを台形形状とし、その立上り時定数と立下り時定
数を前記圧電式インク噴射装置の固有振動数の逆数の整
数倍とすることを特徴とするインク噴射装置。 - 【請求項５】請求項３記載の圧電式インク噴射装置にお
いて、 前記圧電素子をパルス駆動する回路手段に印可する駆動
パルスを正弦波とし、その立上り時定数と立下り時定数
を前記圧電式インク噴射装置の固有振動数の逆数の整数
倍とすることを特徴とするインク噴射装置。 - 【請求項６】請求項１〜５記載のインク噴射装置におい
て、 摂氏８０度から摂氏１４０度の範囲の温度で温められた
インク室の容積を圧電素子を用いて変化させることによ
りインクをノズルから噴射させることを特徴とする熱溶
融インク噴射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18552997A JPH1128819A (ja) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | インク噴射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18552997A JPH1128819A (ja) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | インク噴射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1128819A true JPH1128819A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16172405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18552997A Withdrawn JPH1128819A (ja) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | インク噴射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1128819A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6974198B2 (en) | 2002-07-31 | 2005-12-13 | Seiko Epson Corporation | Drive device of liquid droplet discharge head, film manufacturing apparatus, drive method of liquid droplet discharge head, film manufacturing method, and electronic equipment and device production method |
-
1997
- 1997-07-10 JP JP18552997A patent/JPH1128819A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6974198B2 (en) | 2002-07-31 | 2005-12-13 | Seiko Epson Corporation | Drive device of liquid droplet discharge head, film manufacturing apparatus, drive method of liquid droplet discharge head, film manufacturing method, and electronic equipment and device production method |
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