JPS585269A - インクジエツト印刷装置 - Google Patents
インクジエツト印刷装置Info
- Publication number
- JPS585269A JPS585269A JP56104287A JP10428781A JPS585269A JP S585269 A JPS585269 A JP S585269A JP 56104287 A JP56104287 A JP 56104287A JP 10428781 A JP10428781 A JP 10428781A JP S585269 A JPS585269 A JP S585269A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- voltage
- impedance
- thickness
- flow path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14298—Structure of print heads with piezoelectric elements of disc type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
- B41J2/04541—Specific driving circuit
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
- B41J2/04581—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on piezoelectric elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14379—Edge shooter
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/11—Embodiments of or processes related to ink-jet heads characterised by specific geometrical characteristics
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はインクオンデマンド型インクジェット装置に係
わ〉、特に−動電圧を低下させ友印字ヘッドに関する。
わ〉、特に−動電圧を低下させ友印字ヘッドに関する。
圧電素子の変形により加圧室の容積を減少させ加圧室に
連通したノズルよ＃）１１１ｉ体インクを射出するイン
クオンデマンド製インクジェットは、印字エネルギが小
さく、ｆｆルチノズル化が可能なため注目されている。
連通したノズルよ＃）１１１ｉ体インクを射出するイン
クオンデマンド製インクジェットは、印字エネルギが小
さく、ｆｆルチノズル化が可能なため注目されている。
インク射出の構造は極めて簡単であるが、インクの射出
が過渡的な状況で行なわれ、を友印字ヘッド自体の大き
さが小さいえめ圧力、流量等の測定が困−であるなどの
理由から、その通論的解析は完全とはいえなかっ良。
が過渡的な状況で行なわれ、を友印字ヘッド自体の大き
さが小さいえめ圧力、流量等の測定が困−であるなどの
理由から、その通論的解析は完全とはいえなかっ良。
圧電素子と協働して加圧室の容積を変化させる振動板の
厚さについては種々の考え方が提案されているが、その
多くは振動板と圧電素子とによる振動系のみに注目して
纏勅＠０最適値を求めるものである。友とえば籍−昭５
ｔ−１５ｆｆｉＪＩＩＫおいては振動板と圧電素子の中
立軸がそれらの中間面にあることが望ましいとして、 （ｉｔ”）圧電素子＝（ｍｔり振動板 によ〉振動板厚さを求めている。この式では九とえば弾
性係数Ｅが圧電素子と振動板でほぼ等しい時には圧電素
子と振動板の厚さｔ４はぼ等しくなることを示している
。
厚さについては種々の考え方が提案されているが、その
多くは振動板と圧電素子とによる振動系のみに注目して
纏勅＠０最適値を求めるものである。友とえば籍−昭５
ｔ−１５ｆｆｉＪＩＩＫおいては振動板と圧電素子の中
立軸がそれらの中間面にあることが望ましいとして、 （ｉｔ”）圧電素子＝（ｍｔり振動板 によ〉振動板厚さを求めている。この式では九とえば弾
性係数Ｅが圧電素子と振動板でほぼ等しい時には圧電素
子と振動板の厚さｔ４はぼ等しくなることを示している
。
その他有限要素法などによりある駆動電圧に対し変位が
最大になるように振動板の厚さを求め九例も発表されて
いる。しかしこれ屯振動系のみに注目しており、流路に
対する最適な振動板を求め九−のではない、いずれにし
ても従来発表されているインクオンデマンド型インクジ
ェットにおいては、圧電素子の厚さ！ｔｐｐＱ１ｗない
しｔｐ中１７■、振動板の厚さ！ｔｖ中ｔｐであ抄、駆
動電圧は、友とえば前記特開昭５１−３５２３１におい
てはｔｓｏｖであり、その他の低い例でも数十７以上で
ある。し九がって通常の電池會電源とすｂ携帯機器にお
いては大きな昇圧比が必要とされ昇圧回路の効率が低下
し、インクジェットの低エネルギ消費の利点を生かすこ
とが離しかった。を九安全の面からも低電圧駆動が望ま
れていた。
最大になるように振動板の厚さを求め九例も発表されて
いる。しかしこれ屯振動系のみに注目しており、流路に
対する最適な振動板を求め九−のではない、いずれにし
ても従来発表されているインクオンデマンド型インクジ
ェットにおいては、圧電素子の厚さ！ｔｐｐＱ１ｗない
しｔｐ中１７■、振動板の厚さ！ｔｖ中ｔｐであ抄、駆
動電圧は、友とえば前記特開昭５１−３５２３１におい
てはｔｓｏｖであり、その他の低い例でも数十７以上で
ある。し九がって通常の電池會電源とすｂ携帯機器にお
いては大きな昇圧比が必要とされ昇圧回路の効率が低下
し、インクジェットの低エネルギ消費の利点を生かすこ
とが離しかった。を九安全の面からも低電圧駆動が望ま
れていた。
し友がって本発明の目的はインクジェット印刷装置の駆
動電圧を下げることによりエネルギ消費を下げることに
ある。
動電圧を下げることによりエネルギ消費を下げることに
ある。
本発明の他の目的は、インタジェット印刷装置の危険性
をへらすことＫある。
をへらすことＫある。
本発明のさらに他の目的は、昇圧回路を不要とし装置を
安価にすることにある。
安価にすることにある。
本発明のさらに他の目的は、昇圧回路を不要とすること
で装置ｔ小型化することＫｌる。
で装置ｔ小型化することＫｌる。
前述しえようにインクオンデマンド型印字ヘッドの理論
的解析はかなシ難しｉが、本発明者等は印字ヘッドの等
価電気−路モデルによって解析を行なつ曳結果、流路系
に適し九振動系を選ぶことで駆動型圧管低下できること
を見い出した。
的解析はかなシ難しｉが、本発明者等は印字ヘッドの等
価電気−路モデルによって解析を行なつ曳結果、流路系
に適し九振動系を選ぶことで駆動型圧管低下できること
を見い出した。
第１図（ａ）に印字ヘッドの等価電気回路を示す。
ｍはイナータシス、Ｃは音響容量％ ｒａ音響抵抗であ
る。第１図（１））は印字ヘッドの概略を示し、１０は
圧電素子１１と振動板１２からなる振動系を表わし、１
は加圧室、２は供給部、Ｓはノズル部を示すものとする
。なお第１図（亀）の添字は第１図（ｂ）Ｋ示す各部分
會表わす、ただしＣ１はインクタｙ７ＡＯｆ響容量、Ｏ
ｓはノズルＳの表面張力を音響容量とみなしたものであ
る。また添字０社振動系１０を表卸すものとする。巣位
として圧力２ｗ（Ｎ ／ ｍ” ） ｅ体積速［ｓｕ（
ｍ”／８）ｓイナータンスｔｍ［Ｋｅ／ｍ番〕、音響容
量： Ｑ （ｍ”／ Ｎ ］ ｅ音譬抵抗ｔｒ［Ｎ８／
ｍｌ〕を用いる。実際に各定数を計算すると、ｍｏｏｒ
’ｓ ａ、、 ａ、等は無視でき第２図のよう亀簡略な
等価回路となる。ここでｍ鵞■［１１８゜ｒ１■Ｋｒ、
とみなし、圧力ψをステップ関数として解くと、 減衰係数： Ｄ−ｒｓ／ ２１１１Ｂ ・・・・
・・・・・・・・■として ｆＯ’ ｔｓｘｐ（−Ｄｔ）ｓｉｎｌｔ −・・・−
■Ｕ膠！ ｍ１ｏｌ 九ボし ０諺ｃ、 ＋ ｃｌ ・−・・―・・・■で表わされ
る減衰振動と竜る。
る。第１図（１））は印字ヘッドの概略を示し、１０は
圧電素子１１と振動板１２からなる振動系を表わし、１
は加圧室、２は供給部、Ｓはノズル部を示すものとする
。なお第１図（亀）の添字は第１図（ｂ）Ｋ示す各部分
會表わす、ただしＣ１はインクタｙ７ＡＯｆ響容量、Ｏ
ｓはノズルＳの表面張力を音響容量とみなしたものであ
る。また添字０社振動系１０を表卸すものとする。巣位
として圧力２ｗ（Ｎ ／ ｍ” ） ｅ体積速［ｓｕ（
ｍ”／８）ｓイナータンスｔｍ［Ｋｅ／ｍ番〕、音響容
量： Ｑ （ｍ”／ Ｎ ］ ｅ音譬抵抗ｔｒ［Ｎ８／
ｍｌ〕を用いる。実際に各定数を計算すると、ｍｏｏｒ
’ｓ ａ、、 ａ、等は無視でき第２図のよう亀簡略な
等価回路となる。ここでｍ鵞■［１１８゜ｒ１■Ｋｒ、
とみなし、圧力ψをステップ関数として解くと、 減衰係数： Ｄ−ｒｓ／ ２１１１Ｂ ・・・・
・・・・・・・・■として ｆＯ’ ｔｓｘｐ（−Ｄｔ）ｓｉｎｌｔ −・・・−
■Ｕ膠！ ｍ１ｏｌ 九ボし ０諺ｃ、 ＋ ｃｌ ・−・・―・・・■で表わされ
る減衰振動と竜る。
ただしｖ１必必要度、ムｔノズル断面積と表わせる。
ま九インク棲体積！４は
と表わせる。
ｔた駆動電圧Ｖは
良だし０ν！圧電素子容量、！！定数で実験ではｘＦｉ
ａｌからａ５の値であつ九、ま九容量ＯＦはＯｙｐ ｍ
ａ Ｂ ｐ／ ｔ ｐ ”−”” （
Ｎ）えだしａ！誘電率、８ν富圧電素子面積、ｔ）Ｓ圧
電素子厚さで表わせる。
ａｌからａ５の値であつ九、ま九容量ＯＦはＯｙｐ ｍ
ａ Ｂ ｐ／ ｔ ｐ ”−”” （
Ｎ）えだしａ！誘電率、８ν富圧電素子面積、ｔ）Ｓ圧
電素子厚さで表わせる。
壕喪各定数は次のように与えられる。喪だし圧電素子が
円板の場合について示す。
円板の場合について示す。
ｒａ・
Ｃ０−□ ・・・・・・・・・［相］
Ｋ１１１ｉｐｔｐ’＋に、ＩＩマを−
ｘｈ”ｄ・
Ｃ冨□ ・・・・・・◎
２御
２１１
ｒｘ□ ・・・・・・Ｏ
日Ｃ８
−
ｍ冨□ ・・・・・・Ｏ
ただし、
ｌ！１：圧電素子の縦弾性係数 １１ｉ ｙ ！振動板
の縦弾性係数、ｘ、 ＊ Ｋｌ ！定数、 ａ：圧電素
子の半径ｔν雪圧電素子の厚さ、ｔｖ！振動板の厚さ、
ｄｃ：加圧室の深さ、ｖＩＩ：インク中の音速、−：イ
ンク密度、１竃インク粘度、ｊｌ流路長、８！流流路面
積、ｄ！！路直径、長方形断面の場合には等価直径（ｄ
中２８／（ｔ＋＋ａ））ｂ 、ｃ寡流路断面の辺である
。
の縦弾性係数、ｘ、 ＊ Ｋｌ ！定数、 ａ：圧電素
子の半径ｔν雪圧電素子の厚さ、ｔｖ！振動板の厚さ、
ｄｃ：加圧室の深さ、ｖＩＩ：インク中の音速、−：イ
ンク密度、１竃インク粘度、ｊｌ流路長、８！流流路面
積、ｄ！！路直径、長方形断面の場合には等価直径（ｄ
中２８／（ｔ＋＋ａ））ｂ 、ｃ寡流路断面の辺である
。
以上の定数を第５図（ａ） 、 （→に示す。
上述の計算式によって求め皮例を以下に示す。
、＃Ｉ４図（ａ） Ｉ （ｂ）にエツチングによらで作
ったガラスのヘッドのノズル部を示す点着３ｏで示すよ
うな加圧室５１からノズルｓ２に至る流路を、実豐で示
す流路で近似し、式［相］、ＯＫよって求めるとｂ１＝
８０４．ＣｊＢｘ５Ｑμ＠Ｉ＠ｗｘ１５Ｑμ、 ｌ）、
ｍ５（Ｊ Ｏｐ 、 Ｑ、＝ｌ ＯＯｐ 、 １１ｍ
２ｖｘＨ，ｙｘｔ１５ｃｐ。
ったガラスのヘッドのノズル部を示す点着３ｏで示すよ
うな加圧室５１からノズルｓ２に至る流路を、実豐で示
す流路で近似し、式［相］、ＯＫよって求めるとｂ１＝
８０４．ＣｊＢｘ５Ｑμ＠Ｉ＠ｗｘ１５Ｑμ、 ｌ）、
ｍ５（Ｊ Ｏｐ 、 Ｑ、＝ｌ ＯＯｐ 、 １１ｍ
２ｖｘＨ，ｙｘｔ１５ｃｐ。
Ｉ ＝ Ｉ Ｑ Ｏ（１４／ ｍ” の時ｍＢｘ ｔ
８ｘ １ Ｇ” ｈ／ｍ”ｒｌ ＝
５ ５ Ｘ ｔ Ｏ” Ｎ＃／Ｂ”と
なる、ｌｋお精度よく求めるｋは流路に沿って積分する
か、分割を細かくして黴４一部分のｍとｒｆ求め加えて
ゆけば良い。
８ｘ １ Ｇ” ｈ／ｍ”ｒｌ ＝
５ ５ Ｘ ｔ Ｏ” Ｎ＃／Ｂ”と
なる、ｌｋお精度よく求めるｋは流路に沿って積分する
か、分割を細かくして黴４一部分のｍとｒｆ求め加えて
ゆけば良い。
第５図に圧電素子として１’ＥＴを使り走夾際の印字ヘ
ッドの圧電素子の綴動波ｙ＃榊と計算によって求め虎振
動波形（荀を示す、 ＷＩＪｌｊｔ ａ麿１２５−９）
（ａ＝ １．５ 、 ｒ、 １４ Ｘ Ｉ
Ｑ ”諺 Ｍｌ！／ａ” 、 ！ｆｉｇ ａ
ｗ ２．５ ｘｌ （１” ｈ／ｍ’ 、 ｔＰｇ
＊ｔｖｍａ１５ｍｓ ０１ｗａ２２ＸＩ Ｑ−” ！２
１”／Ｎ ＊ Ｏ＠ ＝Ａ ４ Ｓ Ｘ Ｓ Ｊ）−”
Ｉ１１’／Ｍ ”Ｃ’ ＄ ｂ ＠振動同期が実測値
の約ｔ４ｇ声８に対し計算では約１４６μＢであるなど
完全に一致はしないが、実際の動きが前述した理論によ
ってかな抄説明できることがわかる。なお実測振動波形
（ａ）は測定方決の不完全さの九め１００μＢ以前の変
位は測定されていない、マまた（ａ）と（ｂ）の縦軸は
同じではない。
ッドの圧電素子の綴動波ｙ＃榊と計算によって求め虎振
動波形（荀を示す、 ＷＩＪｌｊｔ ａ麿１２５−９）
（ａ＝ １．５ 、 ｒ、 １４ Ｘ Ｉ
Ｑ ”諺 Ｍｌ！／ａ” 、 ！ｆｉｇ ａ
ｗ ２．５ ｘｌ （１” ｈ／ｍ’ 、 ｔＰｇ
＊ｔｖｍａ１５ｍｓ ０１ｗａ２２ＸＩ Ｑ−” ！２
１”／Ｎ ＊ Ｏ＠ ＝Ａ ４ Ｓ Ｘ Ｓ Ｊ）−”
Ｉ１１’／Ｍ ”Ｃ’ ＄ ｂ ＠振動同期が実測値
の約ｔ４ｇ声８に対し計算では約１４６μＢであるなど
完全に一致はしないが、実際の動きが前述した理論によ
ってかな抄説明できることがわかる。なお実測振動波形
（ａ）は測定方決の不完全さの九め１００μＢ以前の変
位は測定されていない、マまた（ａ）と（ｂ）の縦軸は
同じではない。
次に上鮎の計算式を用いて駆動電圧を低下させる本発明
の実施例について述べる。
の実施例について述べる。
式０〜式■において流路系、圧電素子の厚さ、加圧室の
深さ、インク射出速［’を一定とし、振動系の音響容量
を変化させた時の駆動電圧の変化を第６図、第７図に示
す、主要な定数は、マ＝ｔａ（’Ｐ ｔ ａｅ冨（Ｌ１
鴫、ａ−ＳＯμ、１）諺α１５鴫。
深さ、インク射出速［’を一定とし、振動系の音響容量
を変化させた時の駆動電圧の変化を第６図、第７図に示
す、主要な定数は、マ＝ｔａ（’Ｐ ｔ ａｅ冨（Ｌ１
鴫、ａ−ＳＯμ、１）諺α１５鴫。
ｖｍａ Ｗ５ ｍ ／ Ｄ ｓ ＩＩ−α２４．ｇｍ２
０７０．に＋ｗ１であり、第６図はノズル側流路がａ＝
ａｓ ｏμ。
０７０．に＋ｗ１であり、第６図はノズル側流路がａ＝
ａｓ ｏμ。
Ｊ諺１００μ、従って胸中５ Ｘ １０’ Ｋｇ／ｍ’
。
。
ｒｌ中ｌＸ１０’″Ｍ Ｄ ／ ｍ ’の場合を示す。
図かられかるように圧電素子の径がきまると、いる時に
振動板の厚さ會・選び最適な音響容量Ｃ６を選べば駆動
電圧を最低にで１１為、第６図と第７図の比較から、一
般的にノズル長さを短くシ、イナータンスｍ、音響抵抗
ｒを小すくシ良方が駆動電圧はさがる。
振動板の厚さ會・選び最適な音響容量Ｃ６を選べば駆動
電圧を最低にで１１為、第６図と第７図の比較から、一
般的にノズル長さを短くシ、イナータンスｍ、音響抵抗
ｒを小すくシ良方が駆動電圧はさがる。
安全上の見地から例えばｔ［ａ規格で規定しているピー
クで４２．４Ｖｔ−考え、駆動電圧をＳＳＶ以下にする
という条件では、第６図−に示したノズル長さｊ、、
！ １００μでは、φ２の圧電素子でＣ・を６ Ｘ １
０− ” ｍ’ ／Ｎ ≦Ｏ＠≦４ Ｘ １０−” Ｉ
Ｉ” ７Ｍに選べば可能となぁ。なお安定化電源を使う
場合は２４７以下の駆動電圧が望★しくφＳの圧電素子
で１０″″１１から５ｘｔＯ−”ＫＯｅを選べば良い０
重た電池を電源として直接駆動す為ことは、原理的には
直列に多数個つなげることで可能でＴｏゐが実用上は鳩
々６本、すなわちマンガン乾電池の場合には９ｖ以下で
駆動できることが望★しい、これは第６図の場合φ１０
の圧電素子で０．中１０′″１１ｍ”／Ｎ とすれば喪
い。
クで４２．４Ｖｔ−考え、駆動電圧をＳＳＶ以下にする
という条件では、第６図−に示したノズル長さｊ、、
！ １００μでは、φ２の圧電素子でＣ・を６ Ｘ １
０− ” ｍ’ ／Ｎ ≦Ｏ＠≦４ Ｘ １０−” Ｉ
Ｉ” ７Ｍに選べば可能となぁ。なお安定化電源を使う
場合は２４７以下の駆動電圧が望★しくφＳの圧電素子
で１０″″１１から５ｘｔＯ−”ＫＯｅを選べば良い０
重た電池を電源として直接駆動す為ことは、原理的には
直列に多数個つなげることで可能でＴｏゐが実用上は鳩
々６本、すなわちマンガン乾電池の場合には９ｖ以下で
駆動できることが望★しい、これは第６図の場合φ１０
の圧電素子で０．中１０′″１１ｍ”／Ｎ とすれば喪
い。
第７図のように流路抵抗が大きい場合には、最適なＣ，
會選んでも躯勅電圧マは第６図の場合よりも高くなる０
例えば！＋５ｖ以下の条件ではφ８の圧電素子−でＣ０
ｔ Ｓ Ｘ １０”” ｍ”／ Ｎ ≦Ｏ＠≦２ Ｘ １０
−１１１Ｉ”／ Ｎに選べは曳い。ま良φ１ｏの場合は
０．中１０−１マｘａ”７Ｍ Ｋ選べばさらに電圧を低
下することができる。
會選んでも躯勅電圧マは第６図の場合よりも高くなる０
例えば！＋５ｖ以下の条件ではφ８の圧電素子−でＣ０
ｔ Ｓ Ｘ １０”” ｍ”／ Ｎ ≦Ｏ＠≦２ Ｘ １０
−１１１Ｉ”／ Ｎに選べは曳い。ま良φ１ｏの場合は
０．中１０−１マｘａ”７Ｍ Ｋ選べばさらに電圧を低
下することができる。
上記の説明ではインク射出速度ｆ ５ ｍ ／ Ｄとい
う条件の下で駆動電圧を求めているがＳ ｍ ／ Ｄの
条件ならばさらに電圧は低くて良い、虎だし２ｍ／Ｄ以
下では印字品質上は良い結果が得られない。
う条件の下で駆動電圧を求めているがＳ ｍ ／ Ｄの
条件ならばさらに電圧は低くて良い、虎だし２ｍ／Ｄ以
下では印字品質上は良い結果が得られない。
なおインク射出速度だけでなくインク液体積の方からも
必要電圧は規定される。これは式■によって解くことが
できる。実際上はインク射出速度によって最適な音響容
量を求め、インク液体積を加味して音響容量の値を選べ
ば良い、たとえば第６図でφ６の場合最適なＣ・中７Ｘ
１０−１”が／Ｎであるが電圧が約１割高くなること全
許容すれば、ｔ ８ Ｘ １０−” ｍ”／Ｎ≦０゜≦
３．Ｘ １０−” ｍ”／Ｎの範囲で選べ、この時イン
ク径は、０Ｏ−７Ｘ１０−”ｖｎ”／Ｈの時、約８０ｐ
であるが、７０μから１００μの範囲で選べるように表
る。
必要電圧は規定される。これは式■によって解くことが
できる。実際上はインク射出速度によって最適な音響容
量を求め、インク液体積を加味して音響容量の値を選べ
ば良い、たとえば第６図でφ６の場合最適なＣ・中７Ｘ
１０−１”が／Ｎであるが電圧が約１割高くなること全
許容すれば、ｔ ８ Ｘ １０−” ｍ”／Ｎ≦０゜≦
３．Ｘ １０−” ｍ”／Ｎの範囲で選べ、この時イン
ク径は、０Ｏ−７Ｘ１０−”ｖｎ”／Ｈの時、約８０ｐ
であるが、７０μから１００μの範囲で選べるように表
る。
なお圧電素子の厚さｔνは小さければ小さい程、圧電素
子容量が増加する九め式■で示される駆動電圧Ｖは低下
する。圧電素子の厚さ１）は加工、組立時の割れなどの
問題から下限が決まる。一般的には槁６図、第７図で示
し九ｔｙｍａ１５−位が妥幽であるが注意深く扱えばｔ
ｐｍ５０μ椙度までは使用可能である。を良ｐｚテを薄
膜技術で振動板上に形成するなどすればさらＫｔν會小
さくでき電圧が下がる。
子容量が増加する九め式■で示される駆動電圧Ｖは低下
する。圧電素子の厚さ１）は加工、組立時の割れなどの
問題から下限が決まる。一般的には槁６図、第７図で示
し九ｔｙｍａ１５−位が妥幽であるが注意深く扱えばｔ
ｐｍ５０μ椙度までは使用可能である。を良ｐｚテを薄
膜技術で振動板上に形成するなどすればさらＫｔν會小
さくでき電圧が下がる。
第８図にｔνＭα１霞、ノズル長さ５−ＳＯ声としてさ
らに電圧を低下させ大例を示す、この時ｍ１ｘ１４ｘ１
０”＠ ｒ＠！４Ｘ１Ｇ” となる、φ２でもＣ６を選
ぶことで２０マ近い電圧となり、φ６゜φＢ、φ１０で
は０・中１０−七−１Ｍ付近で直接電池駆動が可能な電
圧まで下がる。えだしノズル長さｔ余〉短かくすると加
工上のバラツキがヘッドの特性に大きく影響を与える九
め１〈５０声とすることは量童上は好ましくない。
らに電圧を低下させ大例を示す、この時ｍ１ｘ１４ｘ１
０”＠ ｒ＠！４Ｘ１Ｇ” となる、φ２でもＣ６を選
ぶことで２０マ近い電圧となり、φ６゜φＢ、φ１０で
は０・中１０−七−１Ｍ付近で直接電池駆動が可能な電
圧まで下がる。えだしノズル長さｔ余〉短かくすると加
工上のバラツキがヘッドの特性に大きく影響を与える九
め１〈５０声とすることは量童上は好ましくない。
なお供給側を絞って供給側と射出側のインピーダンスに
の［１大きくするにつれ、後へ逃げるインクが減る丸め
駆動電圧は下がる。嫡９図にノズル長さＪｘｔｏｏｐ、
振動板厚さｔｐｚｌｌＬ１鴫、圧電素子径φ４の場合の
インピーダンス比にの変化に対する駆動電圧の変化を示
す。ただし供給側を絞るにつれインクの供給が不足する
良め液滴径が小さくなったり応答性が低下する。したが
ってｋを大きくすることはＬ容性の面では不利である。
の［１大きくするにつれ、後へ逃げるインクが減る丸め
駆動電圧は下がる。嫡９図にノズル長さＪｘｔｏｏｐ、
振動板厚さｔｐｚｌｌＬ１鴫、圧電素子径φ４の場合の
インピーダンス比にの変化に対する駆動電圧の変化を示
す。ただし供給側を絞るにつれインクの供給が不足する
良め液滴径が小さくなったり応答性が低下する。したが
ってｋを大きくすることはＬ容性の面では不利である。
第９図から、余りｋｔ−大きくしても電圧は殆んど小さ
くならないことがわかる。上記応答性も考えてｋはＩ１
５から５位の値とすることが望ましい。
くならないことがわかる。上記応答性も考えてｋはＩ１
５から５位の値とすることが望ましい。
なお音響容量Ｏは圧力？９体積変化ｑとの間にψ−ｑ１
０の関係を持つと定義される０本発明における振動系の
音響容量Ｃ０けし、良がって加圧室内に圧力を加えた時
の体積変化と圧力との比で定義される。円板の場合の０
０の近似式を式［相］として示しであるが、これは振動
板崗囲の固定方法、振動板と圧電素子との接着剤の材質
、厚さ、加圧室形状などにより変わる。九とえば、 の方が良く実験と合う場合もある。実験では定数に、中
５６ Ｋｇ ＊ ａ ４または区、中１であった。厳密
には有限要素法によ抄それぞれの５ツドについて解析す
ることができる。
０の関係を持つと定義される０本発明における振動系の
音響容量Ｃ０けし、良がって加圧室内に圧力を加えた時
の体積変化と圧力との比で定義される。円板の場合の０
０の近似式を式［相］として示しであるが、これは振動
板崗囲の固定方法、振動板と圧電素子との接着剤の材質
、厚さ、加圧室形状などにより変わる。九とえば、 の方が良く実験と合う場合もある。実験では定数に、中
５６ Ｋｇ ＊ ａ ４または区、中１であった。厳密
には有限要素法によ抄それぞれの５ツドについて解析す
ることができる。
第１０図に弐〇ｉ′を用い、圧電素子厚さｔｐ＝＋α１
−の場合の振動板の４さｔマと音響容量Ｃ０との関係の
一例會示す。ここで唸振動板としてガラスを考えている
。プラスチックを振動板として用いる場合は同じＣ・に
対し厚−ｆｉｔνは厚くなる。
−の場合の振動板の４さｔマと音響容量Ｃ０との関係の
一例會示す。ここで唸振動板としてガラスを考えている
。プラスチックを振動板として用いる場合は同じＣ・に
対し厚−ｆｉｔνは厚くなる。
以上述べた説明でわかるように、本発明によれば流路系
に最も良く合つえ振動系を選ぶことで駆動電圧を低下で
き、安全面、昇圧ａｉｉｉの効率面、ドラ゛イパのコス
ト面等に利点を有する。さらに流路インピーダンスの減
少、圧電素子の厚さ減少圧電素子径の増加をはかる仁と
で、電池を電源として直接印字ヘッドの駆動ができ、電
磁トランス、圧電トランス等の昇圧回路が不１！Ｋする
えめ、エネルギ効率向上、装置の小製化、価格低下など
の利点も有する。
に最も良く合つえ振動系を選ぶことで駆動電圧を低下で
き、安全面、昇圧ａｉｉｉの効率面、ドラ゛イパのコス
ト面等に利点を有する。さらに流路インピーダンスの減
少、圧電素子の厚さ減少圧電素子径の増加をはかる仁と
で、電池を電源として直接印字ヘッドの駆動ができ、電
磁トランス、圧電トランス等の昇圧回路が不１！Ｋする
えめ、エネルギ効率向上、装置の小製化、価格低下など
の利点も有する。
なお以上述べ九実論例では円形の加圧室の場合を説明し
ているが他の形状のヘッドについても式を変形すること
で同様の考え方ができる。ただし余〉細長い形状はＯｏ
が小さくなり電圧が上がる。
ているが他の形状のヘッドについても式を変形すること
で同様の考え方ができる。ただし余〉細長い形状はＯｏ
が小さくなり電圧が上がる。
長方形の場合も長辺と短辺の比は２倍をこえない方が良
い、また圧電材料としてＰＺＴその他を用いることがで
きる。またバイモルフのような複数の圧電素子により振
動系を構成することでさらに駆動電圧を下げることが可
能である。
い、また圧電材料としてＰＺＴその他を用いることがで
きる。またバイモルフのような複数の圧電素子により振
動系を構成することでさらに駆動電圧を下げることが可
能である。
第１１図に示すようにトランジスタ４１．４２で圧電素
子４５ｔ−充電しておき印字時トランジスタ４ｓと４４
により圧電素子４５ｔ−逆向きに充電すれば駆動電圧は
みかけ上電源電圧の倍となり、逆に言えば第１１図のよ
うな駆動にすれば前述しえ各＊ｍ例の電源は半分で良い
ことになる。
子４５ｔ−充電しておき印字時トランジスタ４ｓと４４
により圧電素子４５ｔ−逆向きに充電すれば駆動電圧は
みかけ上電源電圧の倍となり、逆に言えば第１１図のよ
うな駆動にすれば前述しえ各＊ｍ例の電源は半分で良い
ことになる。
なお流路系のインピーダンス、圧電素子の厚さ、圧電素
子の面積、供給側と射出側のインピーダンス比に要求さ
れる値はそれぞれ関連がある。九とえば他の条件が同じ
として流路インピーダンスが大きい時には圧電素子の面
積を増加する必要があるなど各々に要求される値は他の
条件によって変わる。したがって−律に各々Ｏ値を定め
ることはできないが、およその上限としては、流路系イ
ンピーダンスとしては一≦５Ｘ１０”ｂｌｙｎ番、ｒ１
≦５ Ｘ １０”ａ ＮＤ／Ｉｎ’ Ｉ圧電素子の厚さ
としてはｔｐ≦ＣＬ５ｍｍ圧電素子の面積としてはｒｐ
≧１畷インピーダンス比としてはに≧α３の中から選ば
れた値が望しい、とくに電圧管下げ危い場合にはｍ、
≦ １０１ Ｋｇ／ ｍ番 、 ｒ、 ≦２ Ｘ
１ ０” ＮＤ／ｍ” 、 ｔｐ ≦α１
５ａｗ、ｒｐ≧２ｍｅｋ≧１であることが望しい。
子の面積、供給側と射出側のインピーダンス比に要求さ
れる値はそれぞれ関連がある。九とえば他の条件が同じ
として流路インピーダンスが大きい時には圧電素子の面
積を増加する必要があるなど各々に要求される値は他の
条件によって変わる。したがって−律に各々Ｏ値を定め
ることはできないが、およその上限としては、流路系イ
ンピーダンスとしては一≦５Ｘ１０”ｂｌｙｎ番、ｒ１
≦５ Ｘ １０”ａ ＮＤ／Ｉｎ’ Ｉ圧電素子の厚さ
としてはｔｐ≦ＣＬ５ｍｍ圧電素子の面積としてはｒｐ
≧１畷インピーダンス比としてはに≧α３の中から選ば
れた値が望しい、とくに電圧管下げ危い場合にはｍ、
≦ １０１ Ｋｇ／ ｍ番 、 ｒ、 ≦２ Ｘ
１ ０” ＮＤ／ｍ” 、 ｔｐ ≦α１
５ａｗ、ｒｐ≧２ｍｅｋ≧１であることが望しい。
なお、イナータンス−９流路抵抗ｒｌ Ｉ圧電素子厚さ
ｔ）は値が小さければ小さい程同−ノズル径のヘッドに
対しては電圧が下がり、圧電素子半径ｒｐ 、インピー
ダンス比には大きいほど電圧は下がる。
ｔ）は値が小さければ小さい程同−ノズル径のヘッドに
対しては電圧が下がり、圧電素子半径ｒｐ 、インピー
ダンス比には大きいほど電圧は下がる。
したがって流路インピーダンス、圧電素子の厚さをでき
る限シ小さくシ、圧電素子の面積、供給側と射出側のイ
ンピーダンス比をできる限り大きくしえうえで、流路系
に最も適し九振動系の音響容量を選び、低電圧駆動を可
能とすることが本発明の主旨とする所である。
る限シ小さくシ、圧電素子の面積、供給側と射出側のイ
ンピーダンス比をできる限り大きくしえうえで、流路系
に最も適し九振動系の音響容量を選び、低電圧駆動を可
能とすることが本発明の主旨とする所である。
以上の説明でわかるように本発明によれば、流路系に合
った振動系を選ぶことで駆動電圧を下げることができ、
エネルギ効率、安全性、装置コスト、装置寸法などに多
くの利点を有し、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、
コピアに利用でき、特に電池を用いた携帯型印刷装置に
適する。
った振動系を選ぶことで駆動電圧を下げることができ、
エネルギ効率、安全性、装置コスト、装置寸法などに多
くの利点を有し、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、
コピアに利用でき、特に電池を用いた携帯型印刷装置に
適する。
第１図（ａ） （ｂ）、第２図は本発明の考え方を示す
等価電気回路、第３図（ａ） （ｔ、）、第４図（ａ）
（ｂ）は本発明の計算に用いられる定数を示す図、第
５図（ａ） （ｂ）は本発明に用いられる計算と実際と
の比較を示すグラフ、第６図、第７図、第８図は本発明
の計算による駆動電圧のグラフ、第９図は本発明の計算
によるインピーダンス比にと駆動電圧の関係を示すグラ
フ、第１０図は振動板の厚さと音響容量との関係の一例
を示すグラフ、第１１図は本発明によるインクジェット
ヘッドを駆動する駆動回路の例である。 Ｃ０・・・振動系の音響容量 Ｃ８・・・加圧室の音響
容量 ｍ、・・・供給部のイナータンス ｒｌ・・供給
部の音響抵抗 町・・・ノズル部のイナータンスｒ、・
・・ノズル部の音響抵抗 １１・・・圧電素子１２・
・・振動板 以 上 代理人 弁理士 最上 務 （ｂ） 第１因 １２１１ ′Ｉ″ｌ シ 間 ５１ 人ハ ）０４．ｓ ÷−−−−− ）０７５ →−
等価電気回路、第３図（ａ） （ｔ、）、第４図（ａ）
（ｂ）は本発明の計算に用いられる定数を示す図、第
５図（ａ） （ｂ）は本発明に用いられる計算と実際と
の比較を示すグラフ、第６図、第７図、第８図は本発明
の計算による駆動電圧のグラフ、第９図は本発明の計算
によるインピーダンス比にと駆動電圧の関係を示すグラ
フ、第１０図は振動板の厚さと音響容量との関係の一例
を示すグラフ、第１１図は本発明によるインクジェット
ヘッドを駆動する駆動回路の例である。 Ｃ０・・・振動系の音響容量 Ｃ８・・・加圧室の音響
容量 ｍ、・・・供給部のイナータンス ｒｌ・・供給
部の音響抵抗 町・・・ノズル部のイナータンスｒ、・
・・ノズル部の音響抵抗 １１・・・圧電素子１２・
・・振動板 以 上 代理人 弁理士 最上 務 （ｂ） 第１因 １２１１ ′Ｉ″ｌ シ 間 ５１ 人ハ ）０４．ｓ ÷−−−−− ）０７５ →−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１圧電素子の変形によシ加圧室の容積を変化させノ
ズルから液体インクの射出を行なって記鎌を行なうイン
クジェット印刷装置において、流路系のインピーダンス
、圧電素子の厚さを所定の値以下に、圧電素子の面積、
供給側と射出側の流路のインピーダンス比を所定の値以
上に選び、かつ電源電圧が４ｚ、４ｖ以下になるように
インクジェットヘッドの振動系の音響容量を定めたこと
金特書とするインクジェット印刷装置。□ （動 圧電素子の厚さｔｉ＋（α２畷、インピーダンス
比に’１ｌｌＢから５の関に定めたことｔ４Ｉ黴とする
特許請求の範囲第１項記載のイン゛久ジェット印綱装置
。 （８１電池を電源とし、該電源により直接的に圧電素子
を駆動すること１＊像とする特許請求の範囲ｔｌｓ２項
記載のインクジェット印刷装置
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56104287A JPS585269A (ja) | 1981-07-02 | 1981-07-02 | インクジエツト印刷装置 |
| US06/393,971 US4502058A (en) | 1981-07-02 | 1982-06-30 | Low voltage ink-jet printhead |
| GB08219005A GB2104005B (en) | 1981-07-02 | 1982-07-01 | Ink jet printer head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56104287A JPS585269A (ja) | 1981-07-02 | 1981-07-02 | インクジエツト印刷装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS585269A true JPS585269A (ja) | 1983-01-12 |
Family
ID=14376707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56104287A Pending JPS585269A (ja) | 1981-07-02 | 1981-07-02 | インクジエツト印刷装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4502058A (ja) |
| JP (1) | JPS585269A (ja) |
| GB (1) | GB2104005B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6702431B1 (en) | 1999-01-29 | 2004-03-09 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head and image recording apparatus incorporating the same |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4730197A (en) * | 1985-11-06 | 1988-03-08 | Pitney Bowes Inc. | Impulse ink jet system |
| US4887100A (en) * | 1987-01-10 | 1989-12-12 | Am International, Inc. | Droplet deposition apparatus |
| EP0341929B1 (en) * | 1988-05-13 | 1995-02-15 | Xaar Limited | Multiplexer circuit |
| US5465108A (en) * | 1991-06-21 | 1995-11-07 | Rohm Co., Ltd. | Ink jet print head and ink jet printer |
| JPH0596739A (ja) * | 1991-10-09 | 1993-04-20 | Rohm Co Ltd | インクジエツトプリントヘツドの製造方法 |
| US7137680B2 (en) * | 2003-09-25 | 2006-11-21 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Droplet discharging method and apparatus |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5615364A (en) * | 1979-07-18 | 1981-02-14 | Toshiba Corp | Ink jet recorder |
| US4353078A (en) * | 1979-09-24 | 1982-10-05 | International Business Machines Corporation | Ink jet print head having dynamic impedance adjustment |
| GB2061829B (en) * | 1979-10-29 | 1983-11-09 | Suwa Seikosha Kk | Ink jet head |
| JPS5791275A (en) * | 1980-11-28 | 1982-06-07 | Seiko Epson Corp | Ink jet head |
-
1981
- 1981-07-02 JP JP56104287A patent/JPS585269A/ja active Pending
-
1982
- 1982-06-30 US US06/393,971 patent/US4502058A/en not_active Expired - Lifetime
- 1982-07-01 GB GB08219005A patent/GB2104005B/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6702431B1 (en) | 1999-01-29 | 2004-03-09 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head and image recording apparatus incorporating the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2104005A (en) | 1983-03-02 |
| US4502058A (en) | 1985-02-26 |
| GB2104005B (en) | 1985-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4584590A (en) | Shear mode transducer for drop-on-demand liquid ejector | |
| US6851778B2 (en) | Droplet ejecting head, method for driving the same, and droplet ejecting apparatus | |
| US7264338B2 (en) | Recording head, carriage and image forming apparatus | |
| EP0933213B1 (en) | An ink jet printing apparatus and a method of controlling it | |
| EP1155863A1 (en) | Ink jet recording head driving method and ink jet recording device | |
| US6729716B2 (en) | Liquid drop jet head and ink jet recording apparatus | |
| EP1695826A2 (en) | Ink jet recording apparatus | |
| JPS585271A (ja) | インクジエツト印刷装置 | |
| US6962398B2 (en) | Method for driving ink jet recording head and ink jet recorder | |
| JPS585269A (ja) | インクジエツト印刷装置 | |
| US4443807A (en) | Ink jet print head | |
| US20170320322A1 (en) | Inkjet head drive apparatus | |
| US6702414B2 (en) | Method for driving ink jet recording head and ink jet recorder | |
| EP1707362A2 (en) | Ink jet recording apparatus | |
| JP3216664B2 (ja) | インクジェット記録装置 | |
| EP2599633B1 (en) | Droplet ejecting head and printing apparatus | |
| JP3755569B2 (ja) | インクジェット記録ヘッドの駆動方法及びその回路 | |
| JPS585272A (ja) | インクジエツト印刷装置 | |
| JPS58122878A (ja) | インクジエツト記録装置 | |
| JPH05169650A (ja) | インクジェットヘッド及びインクジェットヘッド駆動方法 | |
| JP3362732B2 (ja) | インクジェットヘッド駆動方法 | |
| JPS6394851A (ja) | インクジエツト記録装置の駆動方法 | |
| JP3384200B2 (ja) | インクジェット記録装置およびその駆動方法 | |
| JPS585270A (ja) | インクジエツト印刷装置 | |
| JP2000127390A (ja) | インクジェット記録ヘッドの駆動方法 |