JPWO2018180006A1 - Droplet ejection device - Google Patents
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Abstract
【課題】圧電素子の応答性を維持しつつ変位量を増大可能な液滴吐出装置を提供する。【解決手段】液滴吐出装置10は、液体吐出口11bを有する液体貯留部11と、液体貯留部11の容積を変化させるダイヤフラム12と、ダイヤフラム12に固定される受け部材13と、受け部材13に加圧振動を加える圧電素子14とを備える。圧電素子14は、受け部材13に固定又は締結されていない。An object of the present invention is to provide a droplet discharge device capable of increasing a displacement amount while maintaining responsiveness of a piezoelectric element. A droplet discharge device includes a liquid storage unit having a liquid discharge port, a diaphragm configured to change the volume of the liquid storage unit, a receiving member fixed to the diaphragm, and a receiving member. And a piezoelectric element 14 for applying pressure vibration to the piezoelectric element. The piezoelectric element 14 is not fixed or fastened to the receiving member 13.
Description
本発明は、液滴吐出装置に関する。 The present invention relates to a droplet discharge device.
圧電効果によって電気エネルギから機械エネルギへのエネルギ変換を行う圧電素子は、応答性に優れているため、半導体、印刷、化学薬品などの広い分野において、液体を対象物の表面に吐出する液滴吐出装置に利用されている。 A piezoelectric element that performs energy conversion from electrical energy to mechanical energy by the piezoelectric effect has excellent responsiveness. In a wide range of fields, such as semiconductors, printing, and chemicals, a liquid droplet is discharged onto a surface of an object in a liquid field. Used in equipment.
ここで、圧電素子の変位量を大きくするために、ヒンジ構造を用いた変位拡大機構を設ける手法が提案されている(特許文献1及び特許文献2参照)。
Here, in order to increase the amount of displacement of the piezoelectric element, a method of providing a displacement enlarging mechanism using a hinge structure has been proposed (see
特許文献1:特開2005−349387号公報 特許文献2:特開2008−54492号公報 Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-349387 Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-54492
しかしながら、特許文献1,2の手法では、圧電素子の変位を大きくするためにヒンジ構造を介する必要があるため、圧電素子の応答性が損なわれてしまう。
However, in the methods of
本発明は、圧電素子の応答性を維持しつつ変位量を増大可能な液滴吐出装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a droplet discharge device capable of increasing the amount of displacement while maintaining the responsiveness of a piezoelectric element.
本発明の液滴吐出装置の一つの態様は、液体吐出口を有する液体貯留部と、液体貯留部の容積を変化させるダイヤフラムと、ダイヤフラムに固定される受け部材と、受け部材に加圧振動を加える圧電素子とを備える。圧電素子は、受け部材に固定又は締結されていない。 One aspect of the droplet discharge device of the present invention is a liquid storage unit having a liquid discharge port, a diaphragm that changes the volume of the liquid storage unit, a receiving member fixed to the diaphragm, and pressure vibration applied to the receiving member. And a piezoelectric element to be added. The piezoelectric element is not fixed or fastened to the receiving member.
本発明の一つの態様によれば、圧電素子の応答性を維持しつつ変位量を増大可能な液滴吐出装置を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a droplet discharge device capable of increasing the amount of displacement while maintaining the responsiveness of the piezoelectric element.
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る外観検査装置について説明する。ただし、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、各構造における縮尺および数等を、実際の構造における縮尺および数等と異ならせる場合がある。 Hereinafter, an appearance inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. Further, in the following drawings, the scale and number of each structure may be different from the scale and number of the actual structure in order to make each configuration easy to understand.
なお、本明細書において、「垂直」とは、物理的に厳密な意味で垂直な場合だけでなく、実質的に垂直な場合をも含む概念である。実質的に垂直とは、15°以下の範囲で傾いている場合をいう。 In this specification, the term “perpendicular” is a concept that includes not only a vertical case in a physically strict sense but also a substantially vertical case. The term “substantially vertical” refers to a case where it is inclined within a range of 15 ° or less.
1.第1実施形態 (液滴吐出装置10の構成) 図1は、第1実施形態に係る液滴吐出装置10の構成を示す模式図である。
1. First Embodiment (Configuration of Droplet Discharge Apparatus 10) FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a
液滴吐出装置10は、液体貯留部11、ダイヤフラム12、受け部材13、圧電素子14、当接部材15、及び制御部16を備える。
The
(1)液体貯留部11 液体貯留部11は、本体部11a、液室11b、及び液体吐出口11cを有する。
(1)
本体部11aは、中空状に形成される。本実施形態において、本体部11aはコップ状に形成されているが、これに限られるものではない。本体部11aは、例えば合金材料、セラミックス材料、及び合成樹脂材料などによって構成することができる。
The
液室11bは、本体部11aの内部に形成される。液室11bには、液体が貯留される。液体としては、半田、熱硬化性樹脂、インク、機能性薄膜(配向膜、レジスト、カラーフィルタ、有機エレクトロルミネッセンスなど)を形成するための塗布液などが挙げられる。
The
液体吐出口11cは、本体部11aを貫通するように形成される。本実施形態において、液体吐出口11cは、ダイヤフラム12と対向する位置に形成されているが、これに限られるものではない。液室11b内の液体は、液体吐出口11cから液滴となって外部に吐出される。なお、図1には図示されていないが、液体貯留部11は、液室11bに液体を供給するための液体供給口を有している。
The
(2)ダイヤフラム12 ダイヤフラム12は、液体貯留部11上に配置される。ダイヤフラム12は、液体貯留部11の液室11bを封止する。ダイヤフラム12は、後述する圧電素子14から受け部材13に加圧振動が加えられると、受け部材13とともに弾性的に振動する。これにより、ダイヤフラム12は、液室11bの容積を変化させる。
(2)
ダイヤフラム12は、固定部12aと可撓部12bとを有する。固定部12aは、液体貯留部11の本体部11aに固定される。固定部12aは、ダイヤフラム12の外縁である。可撓部12bは、固定部12aに囲まれた部分である。可撓部12bは、液体貯留部11の本体部11aに固定されておらず、変形可能である。
The
可撓部12bが液室11bの内部に向かって凸状に湾曲すると、液室11bの容積は小さくなる。これにより、液体吐出口11cから液体が液滴となって外部に吐出される。その後、可撓部12bが自身の弾性により図1の状態に復帰すると、液室11bの容積は元に戻る。この際、液体供給口から液室11bに液体が補充される。
When the
ダイヤフラム12を構成する材料は特に制限されないが、例えば合金材料、セラミックス材料、及び合成樹脂材料などを用いることができる。
Although the material constituting the
(3)受け部材13 受け部材13は、ダイヤフラム12のうち可撓部12bの外面12Sに固定される。受け部材13は、接着剤によって、或いは、溶接によって可撓部12bと締結することができる。
(3) Receiving
受け部材13には、後述する圧電素子14から加圧振動が加えられる。加圧振動が加えられると、受け部材13は、ダイヤフラム12の錘として機能して、ダイヤフラム12に慣性力を付勢する。その結果、ダイヤフラム12は、受け部材13が設けられていない場合に比べて大きく変位することができる。ダイヤフラム12の変位については、後に詳述する。
Pressing vibration is applied to the receiving
受け部材13を構成する材料は特に制限されないが、後述する当接部材15との接触によって破損又は摩耗することを抑えるために、耐衝撃性及び耐摩耗性に優れた材料を用いることが好ましい。このような材料としては、ジルコニア及び窒化ケイ素(シリコンナイトライド)などのセラミックス材料が挙げられる。なお、受け部材13のうち当接部材15と接触する部分には耐衝撃性及び耐摩耗性に優れた材料を用い、他の部分には錘としての重量確保のために比較的密度の高い材料(ステンレス合金及び真鍮など)を用いてもよい。
The material forming the receiving
受け部材13のサイズは特に制限されないが、可撓部12bのうち受け部材13が固定された領域は撓みにくくなるため、可撓部12bの撓み量を確保できるように受け部材13のサイズを適宜調整することが好ましい。
The size of the receiving
具体的には、可撓部12bの外面12Sに平行な方向(以下、「第1方向」という。)において、受け部材13の幅W1は、可撓部12bの幅W2の60%以下が好ましく、50%以下がより好ましく、30%以下が特に好ましい。例えば、可撓部12bがΦ10mmの円板状である場合、Φ6mm以下の円柱状の受け部材13を外面12Sの中央に配置することが好ましい。これにより、可撓部12bに環状の可撓領域を残すことができるため、ダイヤフラム12の撓み量を確保することができる。
Specifically, in a direction parallel to the
(4)圧電素子14 圧電素子14は、受け部材13と対向するように配置される。本実施形態において、圧電素子14は、第2方向において受け部材13から離れており、受け部材13に固定又は締結されていない。圧電素子14の基端部14pは、固定部材19に固定され、固定端となっている。圧電素子14の先端部14qには、後述する当接部材15が固定され、自由端となっている。
(4)
圧電素子14は、複数の圧電体14a、複数の内部電極14b、及び一対の側面電極14c,14cを有する。各圧電体14aと各内部電極14bは、交互に積層されている。各圧電体14aは、例えばジルコン酸チタン酸鉛(PZT)などの圧電セラミックスによって構成される。各電内部極14bは、一対の側面電極14c,14cのうちいずれか一方と電気的に接続される。すなわち、一方の側面電極14cと電気的に接続された内部電極14cは、他方の側面電極14cから電気的に絶縁されている。このような構造は、一般に部分電極構造として称される。
The
ただし、圧電素子14は、1つの圧電体と一対の電極とを少なくとも備えていればよく、圧電素子14には周知の様々な構造の圧電素子を適用することができる。
However, the
圧電素子14は、電圧の印加に応じて、第1方向に垂直な方向(以下、「第2方向」という。)に伸縮する。具体的には、圧電素子14は、一対の側面電極14c,14cに電圧が印加されていない場合、自然長の状態になる。圧電素子14は、一対の側面電極14c,14cに印加される電圧が大きくなるほど、受け部材13側に向かって伸張する。そして、一対の側面電極14c,14cに駆動電圧(すなわち、最高電位)が印加されると、圧電素子14は、受け部材13側に最も伸張した状態になる。
The
このような圧電素子14の伸張動作に伴って、非拘束状態の受け部材13に加圧振動が加えられる。非拘束状態とは、受け部材13が圧電素子14に固定又は締結されておらず、受け部材13が圧電素子14から独立して動き得る状態を意味する。
With the extension operation of the
なお、一対の側面電極14c,14cに印加される電圧が駆動電圧から小さくなると、圧電素子14は、受け部材13の反対側に向かって収縮して、自然長の状態に戻る。
When the voltage applied to the pair of
(5)当接部材15 当接部材15は、受け部材13と圧電素子14との間に介挿される。当接部材15は、圧電素子14の先端部14qに固定されている。当接部材15は、接着剤によって、或いは、溶接によって、圧電素子14と締結することができる。当接部材15は、圧電素子14の伸縮に伴って、圧電素子14とともに第2方向に移動する。
(5)
当接部材15は、受け部材13に固定又は締結されていない。当接部材15は、受け部材13と離接自在な状態で当接する。
The
当接部材15は、曲面15Sと平面15Tとを有する。曲面15Sは、受け部材13の外面13Sと対向する。平面15Tは、圧電素子14の端面14Sに接続されている。従って、当接部材15は、受け部材13と点接触し、かつ、圧電素子14と面接触する。そのため、受け部材13から当接部材15に加わる力は、当接部材15を介して圧電素子14に均等に伝達される。その結果、圧電素子14の内部に圧縮応力が集中して破損することを抑制できる。
The
なお、本実施形態において、当接部材15は略半球状に形成されているが、これに限られるものではない。当接部材15は、受け部材13と点接触し、かつ、圧電素子14と面接触することのできる形状であればよい。
In the present embodiment, the
当接部材15を構成する材料は特に制限されないが、受け部材13との衝突によって破損又は摩耗することを抑えるために、受け部材13と同様、耐衝撃性及び耐摩耗性に優れた材料を用いることが好ましい。なお、当接部材15のうち受け部材13と接触する部分には耐衝撃性及び耐摩耗性に優れた材料を用い、他の部分には比較的密度の高い材料を用いてもよい。
The material forming the
(6)制御部16 制御部16は、CPU(Central Processing Unit)やDSP(Digital Signal Processor)等のマイクロプロセッサー、又は、ASIC(Appl
ication Specific Integrated Circuit)等の演算装置によって実現される。 (6)
communication specific integrated circuit).
制御部16は、圧電素子14を伸縮させるための駆動パルスを生成し、生成した駆動パルスに基づいて圧電素子14の一対の側面電極14c,14cに電圧を印加する。制御部16では、駆動パルスにおける最高電位(すなわち、駆動電圧)や波形を適宜設定することができる。
The
(液滴吐出装置10の動作) 次に、液滴吐出装置10の動作について、図面を参照しながら説明する。
(Operation of Droplet Discharge Apparatus 10) Next, the operation of the
図2は、ダイヤフラム12の変位量D及び圧電素子14の変位量Eの推移を示すグラフである。図3〜図5は、時刻T1〜T3におけるダイヤフラム12及び圧電素子14の状態を説明するための模式図である。なお、ダイヤフラム12の変位量Dの推移とは、ダイヤフラム12の変位波形のことである。圧電素子14の変位量Eの推移は、制御部16が生成する駆動パルスの波形と同じである。
FIG. 2 is a graph showing changes in the displacement D of the
制御部16は、時刻T0時点において、圧電素子14に電圧を印加していない。そのため、時刻T0において圧電素子14は伸張しておらず、受け部材13には加圧振動が加えられていない(図1参照)。時刻T0において、液体貯留部11の容積は最大である。
The
制御部16は、時刻T0〜T1において圧電素子14に印加する電圧を徐々に上昇させて、時刻T1時点で最高電位(駆動電圧)を印加している。そのため、時刻T0〜T1において、圧電素子14は変位量0から最大変位量Emaxまで伸張し、ダイヤフラム12は圧電素子14によって付勢され、圧電素子14と一緒に第1変位量Daまで変位する(図3参照)。ダイヤフラム12の第1変位量Daは、圧電素子14の最大変位量Emaxと同じである。
The
制御部16は、時刻T1〜T2において圧電素子14に印加する電圧を徐々に下降させ、時刻T2時点で電圧を印加しない状態に戻っている。そのため、時刻T1〜T2において、圧電素子14は最大変位量Emaxから変位量0まで収縮している(図4参照)。一方、時刻T1〜T2において、ダイヤフラム12は、錘として機能する受け部材13の慣性力で付勢されることによって、第1変位量Daから第2変位量Db(>Da)まで更に変位している(図4参照)。
The
制御部16は、時刻T2〜T3において圧電素子14に電圧を印加していない。そのため、圧電素子14は変位量0に維持されている(図5参照)。一方、時刻T2〜T3においても、ダイヤフラム12は、錘として機能する受け部材13の慣性力で更に付勢されることによって、第2変位量Dbから最大変位量Dmax(>Db)まで更に変位している(図5参照)。ダイヤフラム12の最大変位量Dmaxは、圧電素子14の最大変位量Emaxよりも大きい。時刻T3において、液体貯留部11の容積は最小である。
The
制御部16は、時刻T3以降、圧電素子14に電圧を印加していないが、図2に示すように、ダイヤフラム12は、時刻T4において撓んでいない状態(以下、「原状態」という。)に戻った後、自身の弾性に応じた固有振動数で減衰振動しながら変位量は0に近づいていく。そのため、ダイヤフラム12の変位波形には、第1波の後、継続的又は過渡的な第2波〜第n波(以下、「リンギング」という。)が発生する。
The
(特徴) (1)液滴吐出装置10において、ダイヤフラム12には錘として機能する受け部材13が設けられている。そのため、圧電素子14が最大変位量Emaxまで変位した後、ダイヤフラム12を受け部材13の慣性力で付勢することによって最大変位量Dmaxまで変位させることができる。従って、液体貯留部11に貯留された液体に大きな力を加えることができる。その結果、液体が高粘度であったとしても、加熱機構(特開2003−103207号公報、特開2000−317371号公報参照)などを設けることなく液体をスムーズに吐出することができる。さらに、圧電素子14からの加圧振動をダイヤフラム12に直接的に加えることができるため、ヒンジ構造を用いた変位拡大機構(特開2005−349387号公報、特開2008−54492号公報参照)を設ける場合に比べて応答性を向上させることができる。このように、第1実施形態に係る液滴吐出装置10によれば、圧電素子14の応答性は維持しつつ、ダイヤフラム12の変位量を増大させることができる。
(Features) (1) In the
(2)液滴吐出装置10において、当接部材15は、圧電素子14に固定され、かつ、受け部材13と離接自在な状態で当接する当接部材15を備える。従って、圧電素子14が受け部材13と当接する場合に比べて、圧電素子14自体が破損又は摩耗することを抑制できる。また、当接部材15が受け部材13に固定されていないため、受け部材13の非拘束状態を維持することができる。
(2) In the
(3)当接部材15は、受け部材13と点接触し、かつ、圧電素子14と面接触している。従って、受け部材13から当接部材15に加わる力を圧電素子14に均等に伝達することができるため、圧電素子14の内部に圧縮応力が集中して破損することを抑制できる。
(3) The
2.第2実施形態 第2実施形態に係る液滴吐出装置20の構成について説明する。
2. Second Embodiment A configuration of a
第1実施形態に係る液滴吐出装置10において、ダイヤフラム12の変位波形には、第1波の後にリンギングが発生することとしたが、第2実施形態に係る液滴吐出装置20では、ダイヤフラム12のリンギングを抑制する制御(以下、「リンギング抑制制御」という。)が実行される。以下においては、第1実施形態との相違点について主に説明する。
In the
(液滴吐出装置20の構成) 図6は、液滴吐出装置20の構成を示す模式図である。液滴吐出装置20は、上述した液滴吐出装置10の構成に加えて、歪みゲージ17とアンプ装置18を備える。
(Configuration of Droplet Discharge Apparatus 20) FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of the
歪みゲージ17は、ダイヤフラム12のうち可撓部12bの外面12Sに設置される。歪みゲージ17は、可撓部12bの抵抗値の増減に応じて、可撓部12bの歪み量を検出する。歪みゲージ17は、ダイヤフラム12の変位波形(変位の経時的推移)を検出するための「変位計」の一例である。歪みゲージ17は、検出した歪み量をアンプ装置18に出力する。アンプ装置18は、歪みゲージ17から入力された歪み量を増幅して制御部16に出力する。
The
制御部16は、入力された歪み量に基づいて、ダイヤフラム12の変位波形を取得する。制御部16は、前回の加圧振動におけるダイヤフラム12の変位波形に基づいて、次回の加圧振動におけるリンギング抑制制御を実行する。
The
(リンギング抑制制御) 以下、制御部16によるリンギング抑制制御の一例について、図面を参照しながら説明する。リンギング抑制制御の具体的手法としては様々な手法が考えられるが、以下に説明するリンギング抑制制御では、前回の加圧振動におけるダイヤフラム12の変位波形に基づいて、次回の加圧振動におけるダイヤフラム12のリンギングが抑制されるものとする。このようなリンギング抑制制御によれば、ダイヤフラム12の加圧振動を繰り返すごとに、リンギングを徐々に抑制していくことができる。
(Ringing Suppression Control) Hereinafter, an example of the ringing suppression control by the
図7〜図9は、ダイヤフラム12の変位量D及び圧電素子14の変位量Eの推移を示すグラフである。ダイヤフラム12の変位量Dの推移とは、ダイヤフラム12の変位波形のことである。圧電素子14の変位量Eの推移は、制御部16が生成する駆動パルスの波形と同じである。
7 to 9 are graphs showing the transition of the displacement D of the
図7〜図9では、ダイヤフラム12が所定の時間間隔で連続して3回加圧振動する場面が想定されている。図7に示す1回目の加圧振動M1では、リンギング抑制制御が実行されておらず、図8に示す2回目の加圧振動M2では、図7の変位波形に基づいてリンギング抑制制御が実行されており、図9に示す3回目の加圧振動M3では、図8の変位波形に基づいてリンギング抑制制御が実行されている。以下、詳細を説明する。
7 to 9, it is assumed that the
図7に示す1回目の加圧振動M1では、ダイヤフラム12の変位波形に第1波X1〜第n波Xnが含まれており、そのうち第2波X2〜第n波Xnがリンギングである。
In the first pressurization vibration M1 shown in FIG. 7, the first wave X1 to the n-th wave Xn are included in the displacement waveform of the
図8に示す2回目の加圧振動M2では、ダイヤフラム12の変位波形に第1波Y1〜第n波Ynが含まれており、そのうち第2波Y2〜第n波Ynがリンギングである。
In the second pressurization vibration M2 shown in FIG. 8, the displacement waveform of the
図9に示す3回目の加圧振動M3では、ダイヤフラム12の変位波形に第1波Z1〜第n波Znが含まれており、そのうち第2波Z2〜第n波Znがリンギングである。
In the third pressurization vibration M3 shown in FIG. 9, the first waveform Z1 to the n-th Zn are included in the displacement waveform of the
(1回目の加圧振動M1) 1回目の加圧振動M1は、上記第1実施形態において、図2を参照して説明した加圧振動と同じである。制御部16は、時刻T0〜T1の電圧上昇区間と、時刻T1〜T2の電圧下降区間とを有する駆動パルスによって圧電素子14を制御している。
(First Pressing Vibration M1) The first pressing vibration M1 is the same as the pressurizing vibration described with reference to FIG. 2 in the first embodiment. The
そのため、圧電素子14に印加される電圧は、時刻T0〜T1において0(基準電位)から駆動電圧(最高電位)まで上昇した後、時刻T1〜T2において駆動電圧から0まで下降している。
Therefore, the voltage applied to the
図7に示すように、1回目の加圧振動M1では、時刻T1〜T2の電圧下降区間において、圧電素子14の変位を示すLE1が、ダイヤフラム12の変位を示す線分LD1と交差していない。従って、ダイヤフラム12は、時刻T4において原状態に復帰するまで当接部材15と接触しないため、リンギングがそのまま残っている。
As shown in FIG. 7, in the first pressurization vibration M1, in the voltage drop section from time T1 to T2, LE1 indicating the displacement of the
(2回目の加圧振動M2) 次に、制御部16は、図7の変位波形を歪みゲージ17から取得する。そして、制御部16は、図7の変位波形に含まれるリンギングが低減するように、電圧を減少させるタイミングと電圧の減少速度(傾き)とを決定し、それに基づいて駆動パルスの波形を調整する。
(Second Pressing Vibration M2) Next, the
具体的には、図8に示すように、制御部16は、時刻T5〜T6の電圧上昇区間と、時刻T6〜T7の電圧維持区間と、時刻T7〜T8の電圧下降区間とを有する駆動パルスによって圧電素子14を制御している。
Specifically, as shown in FIG. 8, the
そのため、圧電素子14に印加される電圧は、時刻T5〜T6において0(基準電位)から駆動電圧(最高電位)まで上昇し、時刻T6〜T7において駆動電圧に維持された後、時刻T7〜T8において駆動電圧から0まで下降している。時刻T6〜T7における電圧維持区間の時間幅はTW1である。
Therefore, the voltage applied to the
図8に示すように、2回目の加圧振動M2では、時刻T7〜T8の電圧下降区間において、圧電素子14の変位を示すLE2が、ダイヤフラム12の変位を示す線分LD2と交差している。このことは、ダイヤフラム12が、時刻T7〜T8において原状態に復帰する途中で、収縮中の当接部材15と接触していることを意味する。
As shown in FIG. 8, in the second pressurization vibration M2, in the voltage drop section from time T7 to T8, LE2 indicating the displacement of the
そのため、ダイヤフラム12の振動が当接部材15の収縮に吸収されることによって、図8のリンギングが、図7のリンギングに比べて低減されている。
For this reason, the vibration of the
(3回目の加圧振動M3) 次に、制御部16は、図8の変位波形を歪みゲージ17から取得する。そして、制御部16は、図8の変位波形に含まれるリンギングが更に低減するように、電圧を減少させるタイミングと電圧の減少速度(傾き)とを決定し、それに基づいて駆動パルスの波形をさらに調整する。
(Third Pressing Vibration M3) Next, the
具体的には、図9に示すように、制御部16は、時刻T9〜T10の電圧上昇区間と、時刻T10〜T11の電圧維持区間と、時刻T11〜T12の電圧下降区間とを有する駆動パルスによって圧電素子14を制御している。そのため、圧電素子14に印加される電圧は、時刻T9〜T10において0(基準電位)から駆動電圧(最高電位)まで上昇し、時刻T10〜T11において駆動電圧に維持された後、時刻T11〜T12において駆動電圧から0まで下降している。時刻T10〜T11における電圧維持区間の時間幅TW2は、2回目の加圧振動M2の時刻T6〜T7における電圧維持区間の時間幅TW1よりも長い。
Specifically, as shown in FIG. 9, the
図9に示すように、3回目の加圧振動M3では、時刻
T10〜T11の電圧下降区間において、圧電素子14の変位を示すLE3は、ダイヤフラム12の変位を示す線分LD3と交差している。従って、ダイヤフラム12は、時刻T11〜T12において原状態に復帰する途中で、収縮中の当接部材15と接触している。 As shown in FIG. 9, in the third pressurization vibration M3, in the voltage drop section from time T10 to T11, LE3 indicating the displacement of the
さらに、電圧維持区間の時間幅TW2が時間幅TW1よりも長く設定されているため、ダイヤフラム12が当接部材15と接触するタイミングが若干遅れている。そのため、ダイヤフラム12の振動が当接部材15の収縮により吸収されることによって、図9のリンギングは、図8のリンギングに比べて更に低減されている。
Further, since the time width TW2 of the voltage maintaining section is set longer than the time width TW1, the timing at which the
(4回目以降の加圧振動) 以上、3回目までの加圧振動について説明したが、4回目以降も同様のリンギング抑制制御を継続して実行してもよい。或いは、リンギングの最大変位が所定値未満になったときの駆動パルスを、その後継続して使用し、リンギングの最大変位が所定値以上になったときに、リンギング抑制制御を再開するようにしてもよい。 (Fourth Pressing Vibration) The third pressurizing vibration has been described above, but the same ringing suppression control may be continuously executed after the fourth pressing vibration. Alternatively, the drive pulse when the maximum displacement of the ringing becomes less than the predetermined value is continuously used thereafter, and the ringing suppression control is restarted when the maximum displacement of the ringing becomes more than the predetermined value. Good.
(特徴) (1)液滴吐出装置20において、制御部16は、2回目の加圧振動M2において、圧電素子14に駆動電圧を印加した後、リンギングが低減するように、時刻T7〜T8においてリンギング抑制制御を実行している。そのため、液体吐出口11cから液滴となって外部に吐出される液体量を制限することができるため、高精細に液滴を吐出することができる。
(Characteristics) (1) In the
(2)液滴吐出装置20において、制御部16は、3回目の加圧振動M3におけるリンギングz2〜znが、2回目の加圧振動M2におけるリンギングよりも更に低減されるように、時刻T11〜T12においてリンギング抑制制御を改善している。そのため、液体吐出口11cから液滴となって外部に吐出される液体量をより制限することができるため、より高精細に液滴を吐出することができる。
(2) In the
(他の実施形態) 本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。 (Other Embodiments) Although the present invention has been described by the above embodiments, it should not be understood that the description and drawings forming part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.
上記第1及び第2実施形態では、ダイヤフラム12と圧電素子14との間に当接部材15が介挿されることとしたが、当接部材15は介挿されていなくてもよい。この場合には、受け部材13が圧電素子14と直接接触することになる。受け部材13が圧電素子14と直接接触する場合、受け部材13は圧電素子14と点接触することが好ましい。
In the first and second embodiments, the
上記第1及び第2実施形態において、当接部材15は、受け部材13と点接触する曲面15Sを有することとしたが、これに限られるものではない。当接部材15は、受け部材13と点接触していればよく、例えば受け部材13が曲面を有する場合には、当接部材15は平面であってもよい。
In the first and second embodiments, the
上記第1及び第2実施形態において、当接部材15は略半球状に形成されており、その全体が受け部材13と圧電素子14との間に介挿されることとしたが、これに限られるものではない。当接部材15は、その一部のみが受け部材13と圧電素子14との間に介挿されていてもよい。例えば、当接部材15は、圧電素子14を収容する箱状の収容器であってもよい。この場合には、受け部材13と圧電素子14との間に挟まれた収容器の底板が当接部材として機能する。
In the first and second embodiments, the
上記第1及び第2実施形態では特に触れていないが、圧電素子14が伸縮する第2方向は、鉛直方向であってもよいし、鉛直方向と交差する方向であってもよい。すなわち、圧電素子14の伸縮方向は鉛直方向に関わらず自由に設定することができる。従って、ダイヤフラム12は、液体貯留部11の側面に配置されていてもよいし、液体貯留部11の底面に配置されていてもよい。
Although not specifically mentioned in the first and second embodiments, the second direction in which the
上記第2実施形態において、制御部16は、2回目及び3回目の加圧振動M2,M3において、リンギングの全てを低減させるようにリンギング抑制制御を実行することとしたが、これに限られるものではない。制御部16は、リンギングの一部が低減しないようにリンギング抑制制御を実行してもよい。このように、例えば第2波や第3波を低減させずに敢えて残すことによって、液滴の体積を増大させることができる。
In the second embodiment, the
上記第2実施形態において、液滴吐出装置20は、リンギング抑制制御において、ダイヤフラム12の電圧減少タイミングと電圧減少速度とを毎回決定することとしたが、これに限られるものではない。例えば、1回目の変位波形に基づいて決定した電圧減少タイミングと電圧減少速度を、その後継続的に使用してもよい。この場合には、ダイヤフラム12の変位が所定値以下になったときを電圧減少タイミングとすればよい。
In the above-described second embodiment, the
上記第2実施形態において、液滴吐出装置20は、リンギング抑制制御を実行するために、歪みゲージ17とアンプ装置18を備えることとしたが、歪みゲージ17とアンプ装置18を備えていなくてもリンギング抑制制御を実行することができる。例えば、所望の液体を用いたときのダイヤフラム12の変位波形を予め取得して、リンギングを抑制可能な駆動パルスを決定しておけば、制御部16が駆動パルスを調整する必要はないため、歪みゲージ17とアンプ装置18は不要である。
In the second embodiment, the
上記第2実施形態において、制御部16は、第3回目の加圧振動M3において、電圧維持区間の時間幅、すなわち、電圧を減少させるタイミングを調整することとしたが、これに限られるものではない。制御部16は、電圧の減少速度(単位時間当たりの減少電位)を調整することによっても、リンギングの低減量を調整することができる。電圧の減少速度を調整するとは、具体的には、図8のT7〜T8や図9のT11〜T12の時間を可変して立下りのスロープを変えることである。また、制御部16は、電圧を減少させるタイミングと電圧の減少速度との両方を調整することによって、リンギングの低減量を調整することもできる。
In the second embodiment, the
上記第2実施形態において、制御部16は、1回目及び2回目の加圧振動M1,M2におけるダイヤフラム12の変位量に基づいてリンギング抑制制御を実行することとしたが、これに限られるものではない。制御部16は、リンギング抑制制御用に予め設定された所定の駆動パルスを用いてリンギング抑制制御を実行することができる。この場合、液滴吐出装置20は、歪みゲージ17とアンプ装置18を備えていなくてよい。
In the second embodiment, the
上記第2実施形態では、ダイヤフラム12の変位波形を検出するための変位計の一例として歪みゲージ17について説明したが、これに限られるものではない。変位計としては、ダイヤフラム12の寸法を直接測定する形状測定機などを用いることができる。
In the second embodiment, the
10 液滴吐出装置11 液体貯留部12 ダイヤフラム13 受け部材14 圧電素子15 当接部材16 制御部17 歪みゲージ
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