JP6033159B2 - Liquid ejecting head, liquid ejecting head driving method, and liquid ejecting apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、被記録媒体に液滴を噴射して記録する液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドの駆動方法及び液体噴射装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head that ejects and records droplets on a recording medium, a method for driving the liquid ejecting head, and a liquid ejecting apparatus.
近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字や図形を記録する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料などの液体を液体タンクから供給管を介して圧力室に導き、圧力室に充填される液体に圧力を印加して圧力室に連通するノズルから液体を吐出する。液体の吐出の際には、液体噴射ヘッドや被記録媒体を移動させて文字や図形を記録する、或いは所定形状の機能性薄膜を形成する。 In recent years, an ink jet type liquid ejecting head has been used in which ink droplets are ejected onto recording paper or the like to record characters and figures, or a liquid material is ejected onto the surface of an element substrate to form a functional thin film. In this method, a liquid such as ink or a liquid material is guided from a liquid tank to a pressure chamber via a supply pipe, pressure is applied to the liquid filled in the pressure chamber, and the liquid is discharged from a nozzle communicating with the pressure chamber. When discharging the liquid, the liquid ejecting head or the recording medium is moved to record characters and figures, or a functional thin film having a predetermined shape is formed.
特許文献1には、被記録媒体に階調表現を記録する液体噴射装置が記載される。階調表現は、1ドット(画素)の記録を複数の液滴を吐出して合体させ、液量を変化させて行う。例えば1ドットを3から4滴の液体を合体させて構成する大玉、2滴の液体を合体させて構成する中玉、1滴の液体から構成する標準、等のサイズの異なるドットを形成する。そして、1滴の液体は1駆動周期に1つのメインパルスPmを圧力室に印加して吐出させ、2滴の液体は、1駆動周期にメインパルスPmと同じでパルス間隔がTwの2つのパルスを圧力室に印加して吐出させる。大玉を構成する際の複数滴の液体は、1駆動周期にメインパルスPmと同じパルス幅Tpを有し、同じパルス間隔Twの複数のパルスを圧力室に印加して吐出させる。なお、メインパルスPmのパルス幅Tp及び複数パルスのパルス間隔Twは圧力波が圧力室を片道伝搬する時間ALにより決められ、例えば、1.1AL≦Tp≦1.5AL、3.5AL≦Tw≦4.5ALとしている。この片道伝搬時間ALは、液体流路の長さだけでなく、液体の粘性や流路を構成する各プレートの剛性などの影響を受ける。
特許文献2には、被記録媒体に階調表現を記録する他の液体噴射装置が記載される。図11(特許文献2の図6)は駆動波形を表し、図11(a)が1滴の液体を吐出する駆動波形であり、図11(b)が2滴の液体を吐出する駆動波形であり、図11(c)が3滴の液体を吐出する駆動波形を表し、図11(d)が3滴の液体を吐出する他の駆動波形を表す。図の横軸が時間を表し縦軸が駆動電圧を表す。圧力室は溝からなり、溝の側壁は圧電体からなる。この圧電体に駆動波形を印加することにより側壁が変形し圧力室の容積が増減する。パルス幅T1は、液滴の吐出速度を最大にする時間幅を表し、圧力室に充填される液体の共振周期により定まる。圧力室の側壁に電圧を印加して圧力室の容積を急激に増加させると、圧力室内の液体は負圧となって外部から液体が圧力室に取り込まれる。液体の圧力は共振周期により所定期間の経過後に反転し最大に達する。この圧力が最大になると同時に印加電圧を0ボルトに変化させて圧力室を収縮させる。この駆動方法により液滴を最大速度で吐出させることができる。従って、パルス幅T1は圧力室に充填される液体の共振周期の1/2に一致させている。
図11に示されるすべての駆動波形において、最終駆動パルスをパルス幅T1と共通にし、最終駆動パルスとその前の初期駆動パルスの開始の時間間隔を2T1とし、同様にその前の初期駆動パルスの開始の時間間隔を等しく2T1とする。特許文献2においては、最終駆動パルスの前の初期駆動パルスのパルス幅T2、或いはその前の初期駆動パルスのパルス幅T3を最終駆動パルスと同じ時間幅T1とすると、1滴噴射する場合よりも2滴噴射するほうが吐出速度が大きく、2滴噴射するよりも3滴噴射するほうがさらに吐出速度が大きくなる。液体噴射ヘッドから液滴を吐出している間に被記録媒体は相対的に移動するので、液滴の吐出速度の相違は液滴が被記録媒体に着弾する位置が変動することを意味する。従って、液滴の数、即ち階調が変化しても液滴の速度は一定とする必要がある。
In all the drive waveforms shown in FIG. 11, the final drive pulse is made common to the pulse width T1, the time interval between the start of the final drive pulse and the previous initial drive pulse is set to 2T1, and the initial drive pulse of the previous drive pulse is similarly set. The start time interval is equally 2T1. In
そこで、最終駆動パルスの前の初期駆動パルス或いはその前の初期駆動パルスのパルス幅T2、T3を最終駆動パルスのパルス幅T1よりも狭くして、1滴の吐出速度と2滴或いは3滴の吐出速度が等しくなるようにする。なお、図11(d)においては、最終駆動パルスの前の初期駆動パルス及びその前の初期駆動パルスのパルス幅T2a、T3aをT1よりも長くして、吐出速度が等しくなる効果が得られることが記載されている。 Therefore, the initial drive pulse before the final drive pulse or the pulse widths T2 and T3 of the initial drive pulse before the final drive pulse are made narrower than the pulse width T1 of the final drive pulse, and the ejection speed of one drop and two or three drops are set. Make the discharge speed equal. In FIG. 11 (d), the initial drive pulse before the final drive pulse and the pulse widths T2a and T3a of the previous initial drive pulse are made longer than T1, and the effect of equalizing the ejection speed is obtained. Is described.
液体噴射ヘッドは搭載する液体噴射装置の機種に応じて駆動周波数が異なる。そのため、階調表現を記録する液体噴射ヘッドに求められる性能として、駆動周波数が異なっても液滴の吐出速度が一定となることである。即ち、吐出速度の周波数依存性を全階調表現の記録において少なくすることである。 The liquid ejecting head has a different driving frequency depending on the model of the liquid ejecting apparatus to be mounted. For this reason, the performance required for a liquid jet head that records gradation expression is that the droplet ejection speed is constant even when the drive frequency is different. That is, the frequency dependency of the ejection speed is reduced in recording of all gradation representations.
図12は、従来公知の液体噴射ヘッドの駆動周波数と液滴の吐出速度との関係を表す図である。図12(a)は駆動波形(イ)〜(ホ)の形状を表し、図12(b)は、駆動波形(イ)〜(ホ)について、駆動周波数を変化させたときの液滴の吐出速度の変化を表す。例えば、波形(イ)は、最終駆動パルスのパルス幅Wzが7.6μsであり、最終駆動パルスの前の初期駆動パルスのパルス幅Wyが3.8μs(Wy=Wz/2)であり、最終駆動パルスと初期駆動パルスのオフ期間の間隔W0(以下、オフ期間W0という。)が11.4μsである。なお、液体噴射ヘッドの共振周期は2Wz=15.2μsであり、1滴の液体を吐出させるときに吐出速度が最大となる駆動パルスのパルス幅は7.6μsであり、このパルス幅を最終駆動パルスのパルス幅Wzとしている。 FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between a driving frequency of a conventionally known liquid jet head and a droplet discharge speed. 12A shows the shapes of the drive waveforms (A) to (E), and FIG. 12B shows the ejection of droplets when the drive frequency is changed for the drive waveforms (A) to (E). It represents the change in speed. For example, in the waveform (A), the pulse width Wz of the final drive pulse is 7.6 μs, the pulse width Wy of the initial drive pulse before the final drive pulse is 3.8 μs (Wy = Wz / 2), and the final The interval W 0 between the drive pulse and the initial drive pulse (hereinafter referred to as the off period W 0 ) is 11.4 μs. The resonance period of the liquid ejecting head is 2 Wz = 15.2 μs, and the pulse width of the driving pulse that maximizes the ejection speed when ejecting one drop of liquid is 7.6 μs. This pulse width is finally driven. The pulse width Wz of the pulse is used.
駆動波形(イ)〜(ホ)において、初期駆動パルスのパルス幅Wyと、最終駆動パルスと初期駆動パルスの間のオフ期間W0とを加えた(Wy+W0)=15.2μsであり共振周期である2Wzに固定され、最終駆動パルスはパルス幅Wz=7.6μsに固定されている。また、駆動電圧Vは、基準速度を5.0m/sとしたときに、その吐出速度を得るための電圧である。波形(イ)から(ホ)では初期駆動パルスのパルス幅を次第に増加させている。なお、ここで示す基準速度5.0m/sは連続的に吐出した際に、前周期パルスの最終パルス吐出の影響が次周期パルスでの吐出に影響がないほど時間経過した時に得られる吐出速度である。 In the drive waveforms (a) to (e), the pulse width Wy of the initial drive pulse and the off period W 0 between the final drive pulse and the initial drive pulse are added (Wy + W 0 ) = 15.2 μs, and the resonance period The final drive pulse is fixed at a pulse width Wz = 7.6 μs. The drive voltage V is a voltage for obtaining the discharge speed when the reference speed is 5.0 m / s. In the waveforms (A) to (E), the pulse width of the initial drive pulse is gradually increased. Note that the reference speed of 5.0 m / s shown here is the discharge speed obtained when time has passed so that the influence of the final pulse discharge of the previous period pulse does not affect the discharge of the next period pulse when discharging continuously. It is.
図12(b)から容易に理解できるように、駆動周波数が5kHz近傍ではどの駆動波形もねらい値である5.0m/sのほぼ一定の吐出速度となっているが、駆動周波数10kHz〜15kHzでは吐出速度が4.0m/sを下回るようになり、駆動周波数15kHzではどの駆動波形でも吐出速度が約4.0m/sと低下し、駆動周波数15kHz〜20kHzでもねらい値である5.0m/sの吐出速度から離れている。 As can be easily understood from FIG. 12 (b), when the driving frequency is around 5 kHz, the driving waveform has a substantially constant ejection speed of 5.0 m / s, which is the target value, but at a driving frequency of 10 kHz to 15 kHz. The discharge speed becomes lower than 4.0 m / s, the discharge speed decreases to about 4.0 m / s at any drive waveform at a drive frequency of 15 kHz, and the target value is 5.0 m / s at a drive frequency of 15 kHz to 20 kHz. Is far from the discharge speed.
すなわち、最終駆動パルスのパルス幅Wzを吐出速度が最大となるパルス幅に設定すると、初期駆動パルスのパルス幅Wyを変化させても、駆動周波数に対する吐出速度のばらつきが改善されないことが理解できる。 That is, when the pulse width Wz of the final drive pulse is set to a pulse width that maximizes the ejection speed, it can be understood that even if the pulse width Wy of the initial drive pulse is changed, the dispersion of the ejection speed with respect to the drive frequency is not improved.
本発明の液体噴射ヘッドは、駆動壁を含む壁により囲まれ液体が充填される圧力室と、前記圧力室に連通するノズルと、前記駆動壁に駆動信号を供給する駆動部とを備え、前記駆動信号の一周期に含まれる駆動パルスの数に応じて前記ノズルから吐出される液滴の吐出量が制御され、前記駆動信号として与える単一の駆動パルスのパルス幅を漸次増加させたときに、前記液滴の吐出速度が最初に最大となるパルス幅をW1とし、更にパルス幅を増加させたときに前記液滴の吐出速度が最初に最小となるパルス幅をW2(>W1)として、前記一周期の最後に与える駆動パルスPzのパルス幅Wzが次式(1)を満たし、前記一周期に含まれ、前記駆動パルスPzの前に与える駆動パルスPyとの間のオフ期間の間隔W0が次式(2)を満たすこととした。
(W2+3W1)/4≦Wz≦(3W2+W1)/4・・・(1)
0<W0<W2・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
The liquid ejecting head of the present invention includes a pressure chamber surrounded by a wall including a driving wall and filled with a liquid, a nozzle communicating with the pressure chamber, and a driving unit that supplies a driving signal to the driving wall, When the ejection amount of droplets ejected from the nozzle is controlled according to the number of drive pulses included in one cycle of the drive signal, and the pulse width of a single drive pulse given as the drive signal is gradually increased , W 1 is the pulse width at which the droplet discharge speed is first maximized, and W 2 (> W 1 ) is the pulse width at which the droplet discharge speed is first minimized when the pulse width is further increased. ), The pulse width Wz of the drive pulse Pz given at the end of the one cycle satisfies the following expression (1), is included in the one cycle, and is an off period between the drive pulse Py given before the drive pulse Pz The interval W 0 satisfies the following formula (2) And
(W 2 + 3W 1 ) / 4 ≦ Wz ≦ (3W 2 + W 1 ) / 4 (1)
0 <W 0 <W 2 (2)
また、前記駆動パルスPyのパルス幅をWyとして次式(3)を満たすこととした。
Wz=Wy・・・・・(3)
Further, the following equation (3) is satisfied by setting the pulse width of the drive pulse Py to Wy.
Wz = Wy (3)
また、前記駆動パルスPyの前に与える駆動パルスPxのパルス幅をWxとして次式(3’)を満たすこととした。
Wz=Wy=Wx・・(3’)
Further, the following equation (3 ′) is satisfied, where Wx is the pulse width of the drive pulse Px given before the drive pulse Py.
Wz = Wy = Wx (3 ')
また、前記駆動パルスPyの前に与えるパルスを駆動パルスPxとして、前記一周期に前記駆動パルスPzのみが含まれるときの前記駆動パルスPzのパルス幅Wz1と、前記一周期に前記駆動パルスPz及び前記駆動パルスPyのみが含まれるときの前記駆動パルスPzのパルス幅Wz2と、前記一周期に、少なくとも前記駆動パルスPz、前記駆動パルスPy及び前記駆動パルスPxが含まれるときの前記駆動パルスPzのパルス幅Wz3として、Wz1、Wz2及びWz3はいずれも式(1)を満たし、かつ、次式(4)を満たすこととした。
Wz1<Wz2<Wz3・・・(4)
Further, a pulse given before the drive pulse Py is a drive pulse Px, and the pulse width Wz 1 of the drive pulse Pz when only the drive pulse Pz is included in the one cycle, and the drive pulse Pz in the one cycle. And the pulse width Wz 2 of the drive pulse Pz when only the drive pulse Py is included, and the drive pulse when at least the drive pulse Pz, the drive pulse Py, and the drive pulse Px are included in the one cycle. as the pulse width Wz 3 of pz, both Wz 1, Wz 2 and Wz 3 satisfies expression (1), and it was decided to satisfy the following equation (4).
Wz 1 <Wz 2 <Wz 3 (4)
また、前記駆動パルスPyの前に与える駆動パルスPxのパルス幅をWxとして、前記一周期に前記駆動パルスPzのみが含まれるときのパルス幅をWz1とし、前記一周期に前記駆動パルスPz及び前記駆動パルスPyのみが含まれるときの前記駆動パルスPzのパルス幅をWz2とし、前記一周期に、少なくとも前記駆動パルスPz、前記駆動パルスPy及び前記駆動パルスPxが含まれるときの前記駆動パルスPzのパルス幅をWz3として、Wz1、Wz2及びWz3はいずれも式(1)を満たし、かつ、次式(5)、(6)及び(7)を満たすこととした。
Wx=Wy・・・・・・・(5)
Wz1<Wz2・・・・・・(6)
Wz1<Wz3・・・・・・(7)
The pulse width of the drive pulse Px given before the drive pulse Py is Wx, the pulse width when only the drive pulse Pz is included in the one cycle is Wz 1, and the drive pulse Pz and the drive pulse Pz wherein the Wz 2 pulse width of the drive pulses Pz when only the drive pulse Py is included, in the one cycle, the drive pulse when that contains at least the drive pulses Pz, the drive pulse Py and the driving pulses Px Assuming that the pulse width of Pz is Wz 3 , Wz 1 , Wz 2, and Wz 3 all satisfy the formula (1) and satisfy the following formulas (5), (6), and (7).
Wx = Wy (5)
Wz 1 <Wz 2 (6)
Wz 1 <Wz 3 (7)
本発明の液体噴射ヘッドの駆動方法は、駆動壁を含む壁により囲まれ液体が充填される圧力室と、前記圧力室に連通するノズルと、前記駆動壁に駆動信号を供給する駆動部とを備え、前記駆動信号の一周期に含まれる駆動パルスの数に応じて前記ノズルから吐出される液滴の吐出量が制御され、前記駆動信号として与える単一の駆動パルスのパルス幅を漸次増加させたときに、前記液滴の吐出速度が最初に最大となるパルス幅をW1とし、更にパルス幅を増加させたときに前記液滴の吐出速度が最初に最小となるパルス幅をW2(>W1)として、前記駆動部は、前記駆動壁に、前記一周期の最後に与える駆動パルスPzのパルス幅Wzが次式(1)を満たし、前記一周期に前記駆動パルスPzの前に与える駆動パルスPyとの間のオフ期間の間隔W0が次式(2)を満たす駆動信号を供給することとした。
(W2+3W1)/4≦Wz≦(3W2+W1)/4・・・(1)
0<W0<W2・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
The liquid ejecting head driving method of the present invention includes a pressure chamber surrounded by a wall including a driving wall and filled with a liquid, a nozzle communicating with the pressure chamber, and a driving unit that supplies a driving signal to the driving wall. The amount of droplets ejected from the nozzle is controlled in accordance with the number of drive pulses included in one cycle of the drive signal, and the pulse width of a single drive pulse given as the drive signal is gradually increased. The pulse width at which the droplet discharge speed is first maximized is W 1, and when the pulse width is further increased, the pulse width at which the droplet discharge speed is first minimized is W 2 ( > W 1 ), the drive unit has a pulse width Wz of the drive pulse Pz applied to the drive wall at the end of the one cycle that satisfies the following formula (1), and is preceded by the drive pulse Pz in the one cycle. Off period between drive pulse Py Interval W 0 is decided to supply a driving signal which satisfies the following equation (2).
(W 2 + 3W 1 ) / 4 ≦ Wz ≦ (3W 2 + W 1 ) / 4 (1)
0 <W 0 <W 2 (2)
本発明の液体噴射装置は、上記の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備えることとした。 The liquid ejecting apparatus according to the aspect of the invention includes the liquid ejecting head, a moving mechanism that relatively moves the liquid ejecting head and the recording medium, a liquid supply pipe that supplies liquid to the liquid ejecting head, and the liquid And a liquid tank for supplying the liquid to the supply pipe.
本発明の液体噴射ヘッドは、駆動壁を含む壁により囲まれ液体が充填される圧力室と、圧力室に連通するノズルと、駆動壁に駆動信号を供給する駆動部とを備え、駆動信号の一周期に含まれる駆動パルスの数に応じてノズルから吐出される液滴の吐出量が制御され、駆動信号として与える単一の駆動パルスのパルス幅を漸次増加させたときに、液滴の吐出速度が最初に最大となるパルス幅をW1とし、更にパルス幅を増加させたときに液滴の吐出速度が最初に最小となるパルス幅をW2(>W1)として、一周期の最後に与える駆動パルスPzのパルス幅Wzが次式(1)を満たし、一周期に含まれる複数の駆動パルスのオフ期間W0が次式(2)を満たす。
(W2+3W1)/4≦Wz≦(3W2+W1)/4・・・(1)
0<W0<W2・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
これにより、駆動周波数を変化させたときに液滴の吐出速度のばらつきを低減させることができる。
A liquid ejecting head of the present invention includes a pressure chamber surrounded by a wall including a drive wall and filled with liquid, a nozzle communicating with the pressure chamber, and a drive unit that supplies a drive signal to the drive wall. When the discharge amount of droplets discharged from the nozzle is controlled according to the number of drive pulses included in one cycle and the pulse width of a single drive pulse given as a drive signal is gradually increased, droplet discharge The pulse width at which the speed is first maximized is W 1 , and the pulse width at which the droplet discharge speed is first minimized when the pulse width is further increased is W 2 (> W 1 ). The pulse width Wz of the drive pulse Pz given to the above satisfies the following expression (1), and the off periods W 0 of the plurality of drive pulses included in one cycle satisfy the following expression (2).
(W 2 + 3W 1 ) / 4 ≦ Wz ≦ (3W 2 + W 1 ) / 4 (1)
0 <W 0 <W 2 (2)
As a result, it is possible to reduce variations in droplet discharge speed when the drive frequency is changed.
(第一実施形態)
図1〜図5は本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド1を説明するための図である。図1は液体噴射ヘッド1の構成を表す模式図である。図2はヘッド部2の駆動を説明するための模式図である。図1に示すように、液体噴射ヘッド1は、液体を吐出するヘッド部2と、ヘッド部2の駆動壁5に駆動信号を供給する駆動部7とを備える。ヘッド部2は、駆動壁5を含む壁4により囲まれ液体が充填される圧力室3と、圧力室3に連通するノズル6を備える。
(First embodiment)
1 to 5 are views for explaining the
ヘッド部2の動作について、図2を用いて説明する。例えば、駆動壁5をPZTセラミックス等からなる圧電体材料により形成し、電界方向に直交する方向に分極処理を施しておく。駆動壁5にはその上半分に駆動壁5を挟むように駆動電極8が形成される。駆動壁5を挟む2つの駆動電極8にスイッチSをon側に倒して電圧を印加する。駆動壁5は圧力室3の容積を増加させる方向に厚みすべり変形し、圧力室3に液体が引き込まれる。次に、スイッチSをoff側に倒して駆動壁5を挟む2つの駆動電極8を短絡する。すると、駆動壁5は元の形状に戻り、圧力室3の液体が圧縮され、ノズル6から液滴が吐出される。
The operation of the
図3は本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの駆動波形の説明図である。図3(a)は、駆動信号として単一の駆動パルスを与えたときのパルス幅と液滴の吐出速度との間の関係を表す。横軸がパルス幅を表し、縦軸がノズル6から吐出される液滴の吐出速度を表す。図3(a)に示すように、単一の駆動パルスのパルス幅を漸次増加させると液滴の吐出速度が次第に大きくなり、吐出速度が最初に最大となるパルス幅をW1とする。更にパルス幅を増加させたときに液滴の吐出速度が最初に最小となるパルス幅をW2とする。パルス幅W1は圧力室3に充填される液体の固有振動に基づく共振周期の1/2の期間と考えられ、パルス幅W2は共振周期であると考えられる。従って、一般的にはW2=2W1の関係を有する。固有周期は圧力室3の形状、液体の粘性、温度等により変化する。
FIG. 3 is an explanatory diagram of drive waveforms of the liquid jet head according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3A shows the relationship between the pulse width and the droplet ejection speed when a single drive pulse is given as the drive signal. The horizontal axis represents the pulse width, and the vertical axis represents the ejection speed of the droplets ejected from the
図3(b)は、本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド1の一周期の駆動波形の説明図である。図3(b)の上段は、一周期の期間に駆動部7から駆動壁5に与える最後の駆動パルスを表し、下段は一周期の期間に駆動部7から駆動壁5に与える最後の駆動パルスとその前に与える駆動パルスの形状を表す。駆動パルスのパルス数を選択することにより、液体の吐出量を変化させ、階調表現を記録することができる。従って、一周期の期間に3以上のパルス数により諧調表現を記録することができる。図3(b)では、これら複数パルスの内の最後に与える駆動パルスと、その前に与える駆動パルスを表している。
FIG. 3B is an explanatory diagram of a drive waveform of one cycle of the
ここで、一周期の最後に与える駆動パルスをPzとし(以下、最終駆動パルスPzという。)、最終駆動パルスPzの前に与える駆動パルスをPyとする(以下、単に駆動パルスPyという。)。そして、最終駆動パルスPzのパルス幅Wzは式(1)を満たし、最終駆動パルスPzと駆動パルスPyのオフ期間W0は式(2)を満たす。
(W2+3W1)/4≦Wz≦(3W2+W1)/4・・・(1)
0<W0<W2・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
なお、式(1)及び式(2)は最終駆動パルスPzと駆動パルスPyの関係を規定し、一周期に2以上の複数パルスが存在する駆動波形の場合にも適用される。
Here, the drive pulse given at the end of one cycle is Pz (hereinafter referred to as final drive pulse Pz), and the drive pulse given before the final drive pulse Pz is assumed as Py (hereinafter simply referred to as drive pulse Py). The pulse width Wz of the final drive pulse Pz satisfies Expression (1), and the OFF period W 0 of the final drive pulse Pz and the drive pulse Py satisfies Expression (2).
(W 2 + 3W 1 ) / 4 ≦ Wz ≦ (3W 2 + W 1 ) / 4 (1)
0 <W 0 <W 2 (2)
Expressions (1) and (2) define the relationship between the final drive pulse Pz and the drive pulse Py, and are also applied to a drive waveform in which two or more pulses exist in one cycle.
式(1)の領域を図3(a)の斜線により表す。従って、最終駆動パルスPzのパルス幅Wzは、圧力室3の共振周期の1/2と共振周期との間であり、最大吐出速度よりも遅くなるように設定されている。W2=2W1とすれば、パルス幅WzはW1の1.25倍〜1.75倍の期間となる。駆動波形をこのように設定することにより、駆動信号の周波数を変化させたときに液滴の吐出速度のばらつきを低減させることができ、汎用性のある液体噴射ヘッド1を提供することができる。
The area | region of Formula (1) is represented by the oblique line of Fig.3 (a). Accordingly, the pulse width Wz of the final drive pulse Pz is set between 1/2 of the resonance period of the
図4及び図5を用いて本発明に係る液体噴射ヘッド1の特徴を説明する。図4(a)は駆動波形[1]〜[6]の形状を表す。図4(b)は、駆動波形[1]〜[6]を用いたときの駆動周波数と液滴の吐出速度の関係を表し、実測値である。駆動波形[1]〜[5]は上記式(1)及び式(2)を満たし本発明の範囲に含まれ、駆動波形[6]はパルス幅Wzが式(1)の上限を超えて本発明の範囲に含まれない。本実施形態において、ヘッド部2は、パルス幅を漸次増大させたときに液滴の吐出速度が最初に最大となるパルス幅W1が7.6μsであり、液滴の吐出速度が最初に最小となるパルス幅W2は15.2μsである。
The characteristics of the
駆動波形[1]〜[5]は、最終駆動パルスPzのパルス幅をWz=11.4μsに固定し、駆動パルスPyのパルス幅Wyと、最終駆動パルスPzと駆動パルスPyの間のオフ期間W0との合計(Wy+W0)をW2=15.2μsに固定する。そして、駆動波形[1]から[5]に従い、駆動パルスPyのパルス幅Wyを次第に広くしている。また、各駆動波形[1]〜[6]のパルス電圧Vは、液滴の吐出速度が5.0m/sとなる電圧である。なお、最終駆動パルスPzのパルス幅Wz=11.4μsは、図3においてW2とW1の中間の値である。 In the drive waveforms [1] to [5], the pulse width of the final drive pulse Pz is fixed to Wz = 11.4 μs, the pulse width Wy of the drive pulse Py, and the off period between the final drive pulse Pz and the drive pulse Py. the sum of the W 0 and (Wy + W 0) is fixed to the W 2 = 15.2μs. Then, the pulse width Wy of the drive pulse Py is gradually increased according to the drive waveforms [1] to [5]. Further, the pulse voltage V of each of the drive waveforms [1] to [6] is a voltage at which the droplet discharge speed is 5.0 m / s. Note that the pulse width Wz = 11.4 μs of the final drive pulse Pz is an intermediate value between W 2 and W 1 in FIG.
複数の液滴を吐出して階調表現の記録を行うためには、駆動パルスPyにより吐出される液滴と最終駆動パルスPzにより吐出される液滴とが結合する必要がある。駆動波形[1]〜[3]は、駆動パルスPyにより吐出される液滴に最終駆動パルスPzにより吐出される液滴が追い付かず、2つの液滴が結合することなく飛翔し、階調表現には適さない。これに対して、駆動波形[4]〜[6]により吐出される液滴は結合し、かつ、図4(b)に示されるように、吐出速度のばらつきが全体として少なく、周波数依存による速度低下が顕著に改善される。駆動波形[6]は、最終駆動パルスPzのパルス幅Wzが、吐出速度が最初に最小となるパルス幅W2に近く、吐出速度が遅くなる。そのため、駆動電圧を高くして吐出速度を早くするので駆動電圧が高くなり、駆動効率が低下する。 In order to record gradation expression by ejecting a plurality of droplets, it is necessary to combine a droplet ejected by the drive pulse Py and a droplet ejected by the final drive pulse Pz. In the drive waveforms [1] to [3], the droplets ejected by the final drive pulse Pz do not catch up with the droplets ejected by the drive pulse Py, and the two droplets fly without being combined to express gradation. Not suitable for. On the other hand, the droplets ejected by the drive waveforms [4] to [6] are combined, and as shown in FIG. 4B, the variation in the ejection speed is small as a whole, and the speed depends on the frequency. The drop is significantly improved. Drive waveform [6], the pulse width Wz of the final drive pulse Pz is close to the pulse width W 2 that the discharge rate is initially minimized, the discharge speed becomes slow. For this reason, since the drive voltage is increased to increase the ejection speed, the drive voltage is increased and the drive efficiency is lowered.
従来例においては、図12(b)に示されるように、駆動周波数が10kHz〜15kHzで吐出速度が4.0m/s以下と低く、駆動周波数15kHz〜20kHzでは吐出速度の駆動波形でもねらい値の5.0m/sに達しない。これに対して本発明の範囲に含まれる駆動波形[4]及び[5]では、図4(b)に示すように、駆動周波数10kHz〜15kHzで吐出速度が4.0m/s以上となり、更に、駆動周波数15kHz〜20kHzでは吐出速度が平均して5.0m/sとなり、従来例よりも顕著に改善されることが理解できる。 In the conventional example, as shown in FIG. 12B, the drive frequency is 10 kHz to 15 kHz and the discharge speed is as low as 4.0 m / s or less, and the drive frequency of 15 kHz to 20 kHz has a target value even in the drive waveform of the discharge speed. It does not reach 5.0m / s. On the other hand, in the drive waveforms [4] and [5] included in the scope of the present invention, as shown in FIG. 4 (b), the discharge speed becomes 4.0 m / s or more at the drive frequency of 10 kHz to 15 kHz. It can be understood that the average discharge speed is 5.0 m / s at a driving frequency of 15 kHz to 20 kHz, which is significantly improved over the conventional example.
図5(a)は各駆動波形[7]〜[15]の形状を表す。図5(b)は、駆動波形[7]〜[15]を用いたときの駆動周波数と液滴の吐出速度の関係を表し、実測値である。駆動波形[7]〜[15]はいずれも最終駆動パルスPzのパルス幅Wzと駆動パルスPyのパルス幅Wyが等しい。また、駆動波形[7]〜[11]は、最終駆動パルスPzのパルス幅がW1以下であり、本発明の範囲に含まれない。駆動波形[12]〜[14]は上記式(1)及び式(2)を満たし、本発明の範囲に含まれる。駆動波形[15]は上記式(1)の上限を超えて本発明の範囲に含まれない。その他、ヘッド部2の特性や、駆動パルスPyのパルス幅Wyと、駆動パルスPyと最終駆動パルスPzの間のオフ期間の間隔W0との合計(Wy+W0)をW2=15.2μsとすることは図4の場合と同様である。
FIG. 5A shows the shapes of the drive waveforms [7] to [15]. FIG. 5B shows the relationship between the drive frequency and the droplet discharge speed when using the drive waveforms [7] to [15], and is an actual measurement value. In each of the drive waveforms [7] to [15], the pulse width Wz of the final drive pulse Pz is equal to the pulse width Wy of the drive pulse Py. Further, the drive waveforms [7] to [11] have a pulse width of the final drive pulse Pz of W 1 or less and are not included in the scope of the present invention. The drive waveforms [12] to [14] satisfy the above expressions (1) and (2) and are included in the scope of the present invention. The drive waveform [15] exceeds the upper limit of the above formula (1) and is not included in the scope of the present invention. In addition, the total (Wy + W 0 ) of the characteristics of the
駆動波形[7]〜[11]は、最終駆動パルスPzのパルス幅Wzの幅を2μs〜7.6μsに変化させた場合である。図5(b)に示すように、駆動波形[7]は吐出速度のばらつきが著しく大きく、駆動電圧も高いので採用できない。駆動波形[8]〜[11]は、駆動周波数10kHz〜15kHzで吐出速度が約4.0m/s又はそれ以下となり、駆動周波数15kHz〜20kHzの間でも吐出速度が5.0m/sに達しない。つまり、最終駆動パルスPzのパルス幅Wzを吐出速度が最大となるパルス幅W1と同じ、又はパルス幅W1よりも狭くすると、駆動周波数を変化させたときの吐出速度のばらつきが大きくなり、駆動周波数による速度低下が顕著に現れる。 The drive waveforms [7] to [11] are obtained when the width of the pulse width Wz of the final drive pulse Pz is changed from 2 μs to 7.6 μs. As shown in FIG. 5B, the drive waveform [7] cannot be employed because the variation in the ejection speed is remarkably large and the drive voltage is high. The drive waveforms [8] to [11] have a discharge frequency of about 4.0 m / s or less at a drive frequency of 10 kHz to 15 kHz, and the discharge speed does not reach 5.0 m / s even between the drive frequencies of 15 kHz to 20 kHz. . That is, when the pulse width Wz of the final drive pulse Pz is the same as the pulse width W 1 at which the discharge speed is maximum or narrower than the pulse width W 1 , the dispersion of the discharge speed when the drive frequency is changed increases. The speed reduction due to the driving frequency appears remarkably.
これに対して、本発明の範囲に含まれる駆動波形[12]〜[15]は、駆動周波数5kHz〜20kHzの範囲においていずれも吐出速度が約5.0m/sであり、駆動波形[7]〜[11]よりもばらつきが少ない。また、駆動波形[15]は、駆動周波数に対する吐出速度のばらつきが最も少ないが、上記駆動波形[6]と同様に、最終駆動パルスPzのパルス幅Wzが、吐出速度が最初に最小となるパルス幅W2に近く、吐出速度が遅くなる。そのため、駆動電圧を高くして吐出速度を早くするので駆動電圧が高くなる。なお、図4(a)及び図5(a)に示す駆動電圧Vは、前周期の駆動パルスの影響を受けない状態で、基準速度5.0m/sを得るための電圧である。 On the other hand, the drive waveforms [12] to [15] included in the scope of the present invention have an ejection speed of about 5.0 m / s in the drive frequency range of 5 kHz to 20 kHz, and the drive waveform [7]. Less variation than ~ [11]. Further, the drive waveform [15] has the least variation in the ejection speed with respect to the drive frequency, but the pulse width Wz of the final drive pulse Pz is the pulse at which the ejection speed becomes the smallest first, as in the above drive waveform [6]. Near the width W 2 , the discharge speed becomes slow. Therefore, the drive voltage is increased by increasing the drive voltage to increase the ejection speed. The drive voltage V shown in FIGS. 4A and 5A is a voltage for obtaining a reference speed of 5.0 m / s without being affected by the drive pulse of the previous period.
以上のとおり、上記式(1)及び(2)を満たす駆動波形は、駆動部7からヘッド部2に与える駆動信号の周波数を変化させても吐出速度のばらつきが少なく、汎用性のある液体噴射ヘッド1を構成することができる。
As described above, the drive waveform satisfying the above formulas (1) and (2) has little variation in ejection speed even when the frequency of the drive signal applied from the
(第二実施形態)
図6は、本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド1の一周期の駆動波形の説明図である。横軸が時間であり、縦軸が電圧である。すでに第一実施形態において説明したように、駆動パルスのパルス数を選択することにより、液体の吐出量を変化させ、諧調表現を記録することができる。従って、一周期の期間に2以上のパルス数により諧調表現を記録することができ、図6では、これら複数パルスの内の最後に与える3つのパルスを表している。即ち、パルス幅Wzの最終駆動パルスPzの前に、パルス幅Wyの駆動パルスPyが与えられる。更に、駆動パルスPyの前にパルス幅Wxの駆動パルスPxが与えられる。そして、最終駆動パルスPzのパルス幅Wzは式(1)を満たし、かつ、各駆動パルスは次式(3)又は(3’)を満たす。
Wz=Wy・・・・・・(3)
Wz=Wy=Wx・・・(3’)
なお、式(3)は2以上のパルスの内の最終駆動パルスPzと駆動パルスPyの関係を表し、一周期に3以上の複数パルスが存在する駆動波形の場合も含まれる。同様に、式(3’)は3以上のパルスの内の最終駆動パルスPzと駆動パルスPyと駆動パルスPxの関係を表し、一周期に4以上の複数パルスが存在する駆動波形の場合も含まれる。
(Second embodiment)
FIG. 6 is an explanatory diagram of a drive waveform of one cycle of the
Wz = Wy (3)
Wz = Wy = Wx (3 ′)
Equation (3) represents the relationship between the final drive pulse Pz and the drive pulse Py among the two or more pulses, and includes the case of a drive waveform in which there are three or more pulses in one cycle. Similarly, Expression (3 ′) represents the relationship among the final drive pulse Pz, the drive pulse Py, and the drive pulse Px among the three or more pulses, and includes the case of a drive waveform in which four or more pulses exist in one cycle. It is.
図6に示す駆動波形においては、最終駆動パルスPzと駆動パルスPyの間のオフ期間W0、及び駆動パルスPyと駆動パルスPxの間のオフ期間W0を、W0=(W2−Wy)=(W2−Wx)とし、式(2)を満たす。つまり、各駆動パルスPz、Py、Pxの開始のタイミングをヘッド部2の固有周期に一致させている。
In the driving waveform shown in FIG. 6, the off period W 0 between the final drive pulse Pz and the drive pulse Py, and the off period W 0 between the drive pulse Py and the driving pulse Px, W 0 = (W 2 -Wy ) = (W 2 −Wx), and the expression (2) is satisfied. That is, the start timing of each drive pulse Pz, Py, Px is made to coincide with the natural period of the
図4及び図5に示すように、駆動波形[4]、[12]〜[14]はいずれも上式(3)を満たし、駆動周波数を変化させても液滴の吐出速度のばらつきが少ないことが明らかである。このように、式(1)〜(3)を満たす駆動波形は、駆動周波数が変化しても液滴の吐出速度のばらつきが極めて少なく、汎用性のある液体噴射ヘッド1を構成することができる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the drive waveforms [4], [12] to [14] all satisfy the above equation (3), and there is little variation in the droplet discharge speed even when the drive frequency is changed. It is clear. As described above, the drive waveforms satisfying the formulas (1) to (3) have very little variation in the droplet discharge speed even when the drive frequency is changed, and the versatile
(第三実施形態)
図7は、本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド1の一周期の駆動波形を表す図である。図7(a)は、一周期に最終駆動パルスPzのみが含まれる駆動波形を表す。図7(b)は、一周期に、最終駆動パルスPzと、最終駆動パルスPzの前の駆動パルスPyのみが含まれる駆動波形を表す。図7(c)は、一周期に、少なくとも最終駆動パルスPzと、最終駆動パルスPzの前の駆動パルスPyと、駆動パルスPyの前の駆動パルスPxとの3つのパルスが含まれる駆動波形を表す。各図において横軸が時間であり縦軸が電圧である。図7(a)が1滴の吐出に、(b)が2滴の吐出に、(c)が3滴又は3滴以上の吐出にそれぞれ対応する。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a diagram illustrating a drive waveform of one cycle of the
そして、一周期に最終駆動パルスPzのみが含まれるときの最終駆動パルスPzのパルス幅をパルス幅Wz1、一周期に最終駆動パルスPzと駆動パルスPyのみが含まれるときの最終駆動パルスPzのパルス幅をパルス幅Wz2、一周期に、少なくとも最終駆動パルスPz、駆動パルスPy及び駆動パルスPxが含まれるときの最終駆動パルスPzのパルス幅をパルス幅Wz3として、式(4)を満たす。
Wz1<Wz2<Wz3・・・(4)
The pulse width Wz 1 is the pulse width of the final drive pulse Pz when only the final drive pulse Pz is included in one cycle, and the final drive pulse Pz when only the final drive pulse Pz and the drive pulse Py are included in one cycle. a pulse width pulse width Wz 2, in one period, at least the final drive pulse Pz, the pulse width of the final drive pulse Pz as the pulse width Wz 3 when including the driving pulse Py and the drive pulse Px, satisfies the formula (4) .
Wz 1 <Wz 2 <Wz 3 (4)
一般に、圧力室3に充填される液体に圧力波を発生させると、その圧力波により圧力室3内の液体に固有振動が誘起され、その共振周期で振動が残存する。上記第一及び第二実施形態においては、パルス幅W2が共振周期に相当するものと考えられる。従って、特にパルス幅Wyとオフ期間の間隔W0との合計(Wy+W0)が共振周期となる設定の場合には、駆動パルスPyを印加した後に最終駆動パルスPzを印加すると、最終駆動パルスPzのみを印加して液滴を吐出する場合よりも液滴の吐出速度が大きくなる。更に、最終駆動パルスPzの前に駆動パルスPyを印加し、駆動パルスPyの前に駆動パルスPxを印加すると、最終駆動パルスPzと駆動パルスPyのみ印加する場合よりも、液滴の吐出速度が大きくなる。
In general, when a pressure wave is generated in the liquid filled in the
そこで、最終駆動パルスPzのみを印加する場合のパルス幅Wz1よりも、最終駆動パルスPzと駆動パルスPyのみを印加する場合のパルス幅Wz2を広く設定して液滴の吐出速度を低下させる。同様に、少なくとも最終駆動パルスPz、駆動パルスPy及び駆動パルスPxを印加する場合のパルス幅Wz3をパルス幅Wz2よりも広く設定して液滴の吐出速度を低下させる。これにより、一周期内のパルス数を変化させても液滴の吐出速度が一定となるように設定することができる。なお、パルス幅Wz1、Wz2、Wz3はいずれも式(1)を満たす範囲であり、オフ期間の間隔W0は式(2)を満たす範囲である。一周期内のパルス数により最終駆動パルスPzによる液滴の吐出速度が最も大きく影響されるのは、(Wy+W0)や(Wx+W0)が共振周期に設定される場合であり、オフ期間の間隔W0が式(1)の範囲内となる。 Thus, the pulse width Wz 2 when only the final drive pulse Pz and the drive pulse Py are applied is set wider than the pulse width Wz 1 when only the final drive pulse Pz is applied, thereby reducing the droplet ejection speed. . Similarly, at least the final drive pulse Pz, the drive pulse Py, and the drive pulse Px are set to have a pulse width Wz 3 wider than the pulse width Wz 2 to reduce the droplet discharge speed. Thereby, even if the number of pulses in one cycle is changed, the droplet ejection speed can be set to be constant. Note that the pulse widths Wz 1 , Wz 2 , and Wz 3 are all in a range that satisfies the equation (1), and the off-period interval W 0 is a range that satisfies the equation (2). The droplet ejection speed by the final drive pulse Pz is most greatly influenced by the number of pulses in one period when (Wy + W 0 ) or (Wx + W 0 ) is set as the resonance period, and the interval of the off period W 0 falls within the range of equation (1).
なお、図7(a)〜(c)においては、理解を容易にするために、最終駆動パルスPzの始端のタイミングを一致させ、終端のタイミングをずらして記載したが、本発明は式(1)、式(2)、及び式(4)を満たす駆動波形であればよい。従って、各駆動波形において最終駆動パルスPzの始端のタイミングをずらしてもよいし、任意のタイミングとしてもよい。 In FIGS. 7A to 7C, for easy understanding, the start timing of the final drive pulse Pz is made coincident and the end timing is shifted. However, in the present invention, the expression (1) ), Equation (2), and Equation (4) may be satisfied. Therefore, the timing of the start end of the final drive pulse Pz may be shifted in each drive waveform, or may be any timing.
(第四実施形態)
図8は、本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッド1の一周期の駆動波形を表す図である。図8(a)は、一周期に最終駆動パルスPzのみが含まれる駆動波形を表す。図8(b)は、一周期に、最終駆動パルスPzと、最終駆動パルスPzの前の駆動パルスPyのみが含まれる駆動波形を表す。図8(c)は、一周期に、少なくとも最終駆動パルスPzと、最終駆動パルスPzの前の駆動パルスPyと、駆動パルスPyの前の駆動パルスPxとの3つのパルスが含まれる駆動波形を表す。各図において横軸が時間であり縦軸が電圧である。図8(a)が1滴の吐出に、(b)が2滴の吐出に、(c)が3滴又は3滴以上の吐出にそれぞれ対応する。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a diagram illustrating a drive waveform of one cycle of the
一周期に最終駆動パルスPzのみが含まれるときの最終駆動パルスPzのパルス幅をパルス幅Wz1、一周期に最終駆動パルスPzと駆動パルスPyのみが含まれるときの最終駆動パルスPzのパルス幅をパルス幅Wz2、一周期に、少なくとも最終駆動パルスPz、駆動パルスPy及び駆動パルスPxが含まれるときの最終駆動パルスPzのパルス幅をパルス幅Wz3として、式(5)、(6)及び(7)を満たす。
Wx=Wy・・・・・・・(5)
Wz1<Wz2・・・・・・(6)
Wz1<Wz3・・・・・・(7)
The pulse width Wz 1 is the pulse width of the final drive pulse Pz when only the final drive pulse Pz is included in one cycle, and the pulse width of the final drive pulse Pz when only the final drive pulse Pz and the drive pulse Py are included in one cycle. the pulse width Wz 2, one period, at least the final drive pulse Pz, the pulse width of the final drive pulse Pz as the pulse width Wz 3 when including the driving pulse Py and the drive pulse Px, the formula (5), (6) And (7) is satisfied.
Wx = Wy (5)
Wz 1 <Wz 2 (6)
Wz 1 <Wz 3 (7)
第三実施形態において既に説明したように、圧力室3に充填される液体に圧力波を発生させると液体に共振周期の振動が誘起されて残存し、共振周期で複数のパルスを印加するとパルス数が増加するにつれて液滴の吐出速度が大きくなる。本実施形態では、最終駆動パルスPzのみを印加する場合のパルス幅Wz1よりも、最終駆動パルスPzと駆動パルスPyのみを印加する場合のパルス幅Wz2を広く設定して液滴の吐出速度を低下させる。同様に、少なくとも最終駆動パルスPz、駆動パルスPy及び駆動パルスPxを印加する場合のパルス幅Wz3をパルス幅Wz1よりも広く設定して液滴の吐出速度を低下させる。
As already described in the third embodiment, when a pressure wave is generated in the liquid filled in the
駆動パルスPxは最終駆動パルスPzとの間の時間間隔が駆動パルスPyよりも広いので、最終駆動パルスPzの吐出速度に与える影響が駆動パルスPyよりも少ない。そこで、最終駆動パルスPzと駆動パルスPyのみが存在するときのWz1に対するWz2の条件と、少なくとも最終駆動パルスPz、駆動パルスPy及び駆動パルスPxが存在するときのWz1に対するWz3の条件とを等しくした。更に、駆動パルスPyのパルス幅Wyと駆動パルスPxのパルス幅Wxを等しくする。これにより、一周期内のパルス数を変化させても液滴の吐出速度が一定となるように設定することができる。なお、パルス幅Wz1、Wz2、Wz3はいずれも式(1)を満たす範囲であり、オフ期間の間隔W0は式(2)を満たす範囲である。 Since the time interval between the drive pulse Px and the final drive pulse Pz is wider than that of the drive pulse Py, the influence of the final drive pulse Pz on the ejection speed is less than that of the drive pulse Py. Therefore, the condition of Wz 2 with respect to Wz 1 when only the final drive pulse Pz and the drive pulse Py exist, and the condition of Wz 3 with respect to Wz 1 when at least the final drive pulse Pz, the drive pulse Py, and the drive pulse Px exist. And equalized. Further, the pulse width Wy of the drive pulse Py and the pulse width Wx of the drive pulse Px are made equal. Thereby, even if the number of pulses in one cycle is changed, the droplet ejection speed can be set to be constant. Note that the pulse widths Wz 1 , Wz 2 , and Wz 3 are all in a range that satisfies the equation (1), and the off-period interval W 0 is a range that satisfies the equation (2).
このように、パルス幅Wz2とパルス幅Wz3との間に大小の制約を設けず、駆動パルスPy及び駆動パルスPxのパルス幅を等しく設定することにより、第三実施形態よりも駆動波形の条件が簡素化され、駆動部7の負荷が緩和される。
As described above, by setting the pulse widths of the drive pulse Py and the drive pulse Px equal to each other without providing a large or small restriction between the pulse width Wz 2 and the pulse width Wz 3 , the drive waveform of the third embodiment is improved. The conditions are simplified and the load on the
(第五実施形態)
図9は、本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッド1のヘッド部2の分解模式図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。図9に示すように、ヘッド部2は、圧電プレート9と、圧電プレート9の上面USに接合されるカバープレート10と、圧電プレート9の側面SSに接合されるノズルプレート11と、圧電プレート9のノズルプレート11とは反対側の後方側の上面USに接着されるフレキシブル基板12とを備える。圧電プレート9は、その上面USに交互に配列する吐出溝9aとダミー溝9bを備える。吐出溝9aとダミー溝9bは、一方側が側面SSに開口し他方側は上面USにおいて終端する。吐出溝9aとダミー溝9bは側壁9eにより分離される。側壁9eの両側面には上面USから溝の深さの略1/2まで駆動電極8が設置される。吐出溝9a側の側面に形成される駆動電極8は、圧電プレート9の後方側の上面USに形成されるコモン端子9cに電気的に接続する。ダミー溝9b側の側面に形成される駆動電極8は、圧電プレート9の後方側の上面USに形成されるアクティブ端子9dに電気的に接続される。カバープレート10は、スリット10bを介して吐出溝9aに液体を供給する液体供給室10aを備える。カバープレート10は圧電プレート9の上面USに接合されて吐出溝9a及びダミー溝9bの上部開口を覆う。ノズルプレート11は、複数のノズル6を備え、各ノズル6が各吐出溝9aに連通して圧電プレート9の側面SSに接合される。吐出溝9aは、上部開口がカバープレート10により覆われ、側面SSの開口がノズルプレート11により塞がれて、圧力室3を構成する。
(Fifth embodiment)
FIG. 9 is an exploded schematic view of the
圧電プレート9は圧電体セラミックス、例えばPZTセラミックスが使用される。圧電プレート9は、上面USの垂直方向に予め分極処理が施される。液体は液体供給室10aに供給され、スリット10bを介して各吐出溝9aに供給される。図示しない駆動部7から第一〜第四実施形態において説明した駆動波形がフレキシブル基板12を介してコモン端子9cとアクティブ端子9dに与えられる。すると、吐出溝9aの両側壁9eが厚みすべり変形して内部に充填される液体に圧力波を誘起し、ノズル6から液滴が吐出される。なお、本発明において、ヘッド部2は図9に示す構造に限定されない。
The
(第六実施形態)
図10は本発明の第六実施形態に係る液体噴射装置30の模式的な斜視図である。液体噴射装置30は、液体噴射ヘッド1、1’を往復移動させる移動機構40と、液体噴射ヘッド1、1’に液体を供給し、液体噴射ヘッド1、1’から液体を排出する流路部35、35’と、流路部35、35’に連通する液体ポンプ33、33’及び液体タンク34、34’とを備えている。各液体噴射ヘッド1、1’は、液体噴射ヘッド1と、圧電プレートと、ノズルプレートと、流路部材とを備える。液体ポンプ33、33’として、流路部35、35’に液体を供給する供給ポンプとそれ以外に液体を排出する排出ポンプのいずれかもしくは両方を設置し、液体を循環させる。また、図示しない圧力センサーや流量センサーを設置し、液体の流量を制御することもある。液体噴射ヘッド1、1’は、第一〜第四実施形態において説明した駆動波形により駆動され、例えば第五実施形態において説明したヘッド部2を使用することができる。
(Sixth embodiment)
FIG. 10 is a schematic perspective view of a
液体噴射装置30は、紙等の被記録媒体44を主走査方向に搬送する一対の搬送手段41、42と、被記録媒体44に液体を吐出する液体噴射ヘッド1、1’と、液体噴射ヘッド1、1’を載置するキャリッジユニット43と、液体タンク34、34’に貯留した液体を流路部35、35’に押圧して供給する液体ポンプ33、33’と、液体噴射ヘッド1、1’を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構40とを備えている。図示しない制御部は液体噴射ヘッド1、1’、移動機構40、搬送手段41、42を制御して駆動する。
The
一対の搬送手段41、42は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体44を主走査方向に搬送する。移動機構40は、副走査方向に延びた一対のガイドレール36、37と、一対のガイドレール36、37に沿って摺動可能なキャリッジユニット43と、キャリッジユニット43を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト38と、この無端ベルト38を図示しないプーリを介して周回させるモータ39とを備えている。
The pair of conveying
キャリッジユニット43は、複数の液体噴射ヘッド1、1’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4種類の液滴を吐出する。液体タンク34、34’は対応する色の液体を貯留し、液体ポンプ33、33’、流路部35、35’を介して液体噴射ヘッド1、1’に供給する。各液体噴射ヘッド1、1’は駆動信号に応じて各色の液滴を吐出する。液体噴射ヘッド1、1’から液体を吐出させるタイミング、キャリッジユニット43を駆動するモータ39の回転及び被記録媒体44の搬送速度を制御することにより、被記録媒体44上に任意のパターンを記録することできる。
The
なお、本実施形態は、移動機構40がキャリッジユニット43と被記録媒体44を移動させて記録する液体噴射装置30であるが、これに代えて、キャリッジユニットを固定し、移動機構が被記録媒体を2次元的に移動させて記録する液体噴射装置であってもよい。つまり、移動機構は液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させるものであればよい。
In this embodiment, the moving
1 液体噴射ヘッド
2 ヘッド部
3 圧力室
4 壁
5 駆動壁
6 ノズル
7 駆動部
8 駆動電極
Pz 最終駆動パルス、Py、Px 駆動パルス
W1 吐出速度が最初に最大となるパルス幅
W2 吐出速度が最初に最小となるパルス幅
W0 オフ期間
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記駆動信号として与える単一の駆動パルスのパルス幅を漸次増加させたときに、前記液滴の吐出速度が最初に最大となるパルス幅をW1とし、更にパルス幅を増加させたときに前記液滴の吐出速度が最初に最小となるパルス幅をW2(>W1)として、
前記一周期の最後に与える駆動パルスPzのパルス幅Wzが次式(1)を満たし、前記一周期に含まれ、前記駆動パルスPzの前に与える駆動パルスPyとの間のオフ期間の間隔W0が次式(2)を満たす液体噴射ヘッド。
(W2+3W1)/4≦Wz≦(3W2+W1)/4・・・(1)
0<W0<W2・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) A pressure chamber surrounded by a wall including a drive wall and filled with liquid, a nozzle communicating with the pressure chamber, and a drive unit that supplies a drive signal to the drive wall are included in one cycle of the drive signal. The ejection amount of droplets ejected from the nozzle is controlled according to the number of drive pulses,
When the pulse width of a single drive pulse given as the drive signal is gradually increased, the pulse width at which the droplet discharge speed is first maximized is W 1, and when the pulse width is further increased, Let W 2 (> W 1 ) be the pulse width at which the droplet discharge speed is first minimized.
The pulse width Wz of the drive pulse Pz given at the end of the one cycle satisfies the following expression (1), is included in the one cycle, and is an off-period interval W between the drive pulse Py given before the drive pulse Pz. A liquid jet head in which 0 satisfies the following expression (2).
(W 2 + 3W 1 ) / 4 ≦ Wz ≦ (3W 2 + W 1 ) / 4 (1)
0 <W 0 <W 2 (2)
Wz=Wy・・・・・(3) The liquid jet head according to claim 1, wherein a pulse width of the drive pulse Py is Wy and the following expression (3) is satisfied.
Wz = Wy (3)
Wz=Wy=Wx・・(3’) 3. The liquid jet head according to claim 2, wherein a pulse width of the drive pulse Px given before the drive pulse Py is Wx and the following expression (3 ′) is satisfied.
Wz = Wy = Wx (3 ')
前記一周期に前記駆動パルスPzのみが含まれるときの前記駆動パルスPzのパルス幅Wz1と、
前記一周期に前記駆動パルスPz及び前記駆動パルスPyのみが含まれるときの前記駆動パルスPzのパルス幅Wz2と、
前記一周期に、少なくとも前記駆動パルスPz、前記駆動パルスPy及び前記駆動パルスPxが含まれるときの前記駆動パルスPzのパルス幅Wz3として、Wz1、Wz2及びWz3はいずれも式(1)を満たし、かつ、次式(4)を満たす請求項1に記載の液体噴射ヘッド。
Wz1<Wz2<Wz3・・・(4) A pulse given before the drive pulse Py is defined as a drive pulse Px.
A pulse width Wz 1 of the drive pulse Pz when only the drive pulse Pz is included in the one cycle;
A pulse width Wz 2 of the drive pulse Pz when only the drive pulse Pz and the drive pulse Py are included in the one cycle;
As the pulse width Wz 3 of the drive pulse Pz when at least the drive pulse Pz, the drive pulse Py, and the drive pulse Px are included in the one period, Wz 1 , Wz 2, and Wz 3 are all represented by the formula (1 ) And the following expression (4) is satisfied.
Wz 1 <Wz 2 <Wz 3 (4)
前記一周期に前記駆動パルスPzのみが含まれるときのパルス幅をWz1とし、
前記一周期に前記駆動パルスPz及び前記駆動パルスPyのみが含まれるときの前記駆動パルスPzのパルス幅をWz2とし、
前記一周期に、少なくとも前記駆動パルスPz、前記駆動パルスPy及び前記駆動パルスPxが含まれるときの前記駆動パルスPzのパルス幅をWz3として、Wz1、Wz2及びWz3はいずれも式(1)を満たし、かつ、次式(5)、(6)及び(7)を満たす請求項1に記載の液体噴射ヘッド。
Wx=Wy・・・・・・・(5)
Wz1<Wz2・・・・・・(6)
Wz1<Wz3・・・・・・(7) Assuming that the pulse width of the drive pulse Px given before the drive pulse Py is Wx,
The pulse width when only the drive pulse Pz is included in the one cycle is Wz 1 ,
Wz 2 is a pulse width of the drive pulse Pz when only the drive pulse Pz and the drive pulse Py are included in the one cycle,
Said one period, at least the drive pulses Pz, as Wz 3 a pulse width of the drive pulses Pz when included the drive pulse Py and the driving pulses Px is, Wz 1, Wz 2 and Wz 3 Any formula ( The liquid jet head according to claim 1, wherein 1) is satisfied and the following expressions (5), (6), and (7) are satisfied.
Wx = Wy (5)
Wz 1 <Wz 2 (6)
Wz 1 <Wz 3 (7)
前記駆動信号として与える単一の駆動パルスのパルス幅を漸次増加させたときに、前記液滴の吐出速度が最初に最大となるパルス幅をW1とし、更にパルス幅を増加させたときに前記液滴の吐出速度が最初に最小となるパルス幅をW2(>W1)として、
前記駆動部は、前記駆動壁に、前記一周期の最後に与える駆動パルスPzのパルス幅Wzが次式(1)を満たし、前記一周期に前記駆動パルスPzの前に与える駆動パルスPyとの間のオフ期間の間隔W0が次式(2)を満たす駆動信号を供給する液体噴射ヘッドの駆動方法。
(W2+3W1)/4≦Wz≦(3W2+W1)/4・・・(1)
0<W0<W2・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) A pressure chamber surrounded by a wall including a drive wall and filled with liquid, a nozzle communicating with the pressure chamber, and a drive unit that supplies a drive signal to the drive wall are included in one cycle of the drive signal. The ejection amount of droplets ejected from the nozzle is controlled according to the number of drive pulses,
When the pulse width of a single drive pulse given as the drive signal is gradually increased, the pulse width at which the droplet discharge speed is first maximized is W 1, and when the pulse width is further increased, Let W 2 (> W 1 ) be the pulse width at which the droplet discharge speed is first minimized.
In the drive unit, the pulse width Wz of the drive pulse Pz applied to the drive wall at the end of the one cycle satisfies the following formula (1), and the drive pulse Py applied to the drive wall before the drive pulse Pz in the one cycle: A method of driving a liquid jet head that supplies a drive signal in which the interval W 0 between the off periods satisfies the following expression (2):
(W 2 + 3W 1 ) / 4 ≦ Wz ≦ (3W 2 + W 1 ) / 4 (1)
0 <W 0 <W 2 (2)
前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、
前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、
前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備える液体噴射装置。 A liquid ejecting head according to claim 1;
A moving mechanism for relatively moving the liquid ejecting head and the recording medium;
A liquid supply pipe for supplying a liquid to the liquid ejecting head;
And a liquid tank that supplies the liquid to the liquid supply pipe.
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