JP2017105170A - Liquid discharging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液体を吐出する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for discharging a liquid.
液体吐出ヘッドを使用する液体を吐出する装置において、複数の駆動パルス（吐出パルス）を圧力発生手段に時系列的に与え、複数の液滴を連続して吐出させて、複数の液滴を飛翔中に合体させることで複数のサイズのドットを形成することが知られている。 In a device that ejects liquid using a liquid ejection head, a plurality of drive pulses (ejection pulses) are applied to the pressure generating means in time series, and a plurality of droplets are ejected in succession to fly a plurality of droplets. It is known to form dots of a plurality of sizes by combining them inside.
従来、例えば、１駆動周期内で、記録ヘッドの圧力発生手段に与える第１駆動パルスと第２駆動パルスを時系列で含む駆動波形を生成出力し、第１駆動パルスは、少なくとも、個別液室を膨張させる引き込み波形要素と、膨張された個別液室を収縮させる押し込み波形要素とを含み、第２駆動パルスは、少なくとも、個別液室を膨張させる引き込み波形要素と、膨張された個別液室を収縮させる押し込み波形要素とを含み、第１駆動パルスの押し込み波形要素の終点から第２駆動パルスの引き込み波形要素の始点までの時間が、個別液室の固有振動周期の整数倍である構成としたものがある（特許文献１）。 Conventionally, for example, within one drive cycle, a drive waveform including a first drive pulse and a second drive pulse applied to the pressure generating means of the recording head in time series is generated and output, and the first drive pulse is at least an individual liquid chamber. A pull-in waveform element for expanding the individual liquid chamber and a push-in waveform element for contracting the expanded individual liquid chamber, and the second drive pulse causes at least the pull-in waveform element to expand the individual liquid chamber and the expanded individual liquid chamber. And the time from the end point of the first drive pulse inset waveform element to the start point of the second drive pulse inset waveform element is an integral multiple of the natural vibration period of the individual liquid chamber. There is a thing (patent document 1).
ところで、複数のノズルが配列された液体吐出ヘッドを駆動するとき、同時に駆動するノズル（液体を吐出させるノズルの意味）が多くなると、共通液室内における圧力干渉、圧力変動に起因して、ノズル列の中央部のノズルから吐出される液体の吐出速度とノズル列の端部のノズルから吐出される液体の吐出速度とに差が生じるという課題がある。 By the way, when driving a liquid discharge head in which a plurality of nozzles are arranged, if the number of nozzles that are driven simultaneously (meaning nozzles that discharge liquid) increases, the nozzle array is caused by pressure interference and pressure fluctuation in the common liquid chamber. There is a problem in that there is a difference between the ejection speed of the liquid ejected from the central nozzle and the ejection speed of the liquid ejected from the nozzle at the end of the nozzle row.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ノズル間の吐出速度のばらつきを低減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce variations in discharge speed between nozzles.
上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る液体を吐出する装置は、
液体を吐出する複数のノズルと、各ノズルが通じる複数の個別液室と、前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、前記個別液室内の液体を加圧する圧力を発生する圧力発生手段と、を有する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドの圧力発生手段に与える駆動波形を生成出力する駆動波形生成手段と、を備え、
前記駆動波形には、時系列で連続して液体を吐出させる複数の駆動パルスを含み、
前記駆動パルスは、少なくとも、前記個別液室を膨張させる引き込み波形要素と、膨張された前記個別液室を収縮させて前記液体を吐出させる押し込み波形要素と、を含み、
連続する２つの前記駆動パルスにおける先行の駆動パルスの押し込み波形要素の終了から後行の前記駆動パルスの引き込み波形要素の開始までの時間をパルス間隔とし、
前記圧力変動に起因して生じる前記個別液室の圧力変動の圧力差が小さいタイミングに前記パルス間隔を設定する
構成とした。
In order to solve the above problems, an apparatus for ejecting a liquid according to claim 1 of the present invention provides:
A plurality of nozzles that discharge liquid, a plurality of individual liquid chambers that communicate with each nozzle, a common liquid chamber that supplies liquid to the plurality of individual liquid chambers, and a pressure that generates pressure to pressurize the liquid in the individual liquid chambers A liquid discharge head comprising:
Drive waveform generating means for generating and outputting a drive waveform applied to the pressure generating means of the liquid ejection head,
The drive waveform includes a plurality of drive pulses that discharge liquid continuously in time series,
The drive pulse includes at least a drawing waveform element that expands the individual liquid chamber, and a pushing waveform element that contracts the expanded individual liquid chamber and discharges the liquid.
The time from the end of the pushing waveform element of the preceding driving pulse in the two consecutive driving pulses to the start of the drawing waveform element of the succeeding driving pulse is defined as a pulse interval.
The pulse interval is set at a timing when the pressure difference of the pressure fluctuation of the individual liquid chamber caused by the pressure fluctuation is small.
本発明によれば、ノズル間の吐出速度のばらつきを低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce variation in discharge speed between nozzles.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１及び図２を参照して説明する。図１は同装置の要部平面説明図、図２は同装置の要部側面説明図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. An example of an apparatus for ejecting liquid according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory plan view of an essential part of the apparatus, and FIG. 2 is an explanatory side view of an essential part of the apparatus.
この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。
This apparatus is a serial type apparatus, and the
このキャリッジ４０３には、液体吐出ヘッド４０４及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド４０４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
A
液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。
The liquid stored in the
供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。
The
この装置は、シート材４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。
This apparatus includes a
搬送ベルト４１２はシート材４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
The
そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
The
さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。
Further, on one side of the
維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。
The maintenance /
主走査移動機構４９３、供給機構４９４、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。
The main
このように構成したこの装置においては、シート材４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によってシート材４１０が副走査方向に搬送される。
In this apparatus configured as described above, the
そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４０４を駆動することにより、停止しているシート材４１０に液体を吐出して画像を形成する。
Therefore, by driving the
次に、液体吐出ヘッドの一例について図３ないし図６を参照して説明する。図３は同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図、図４は同液体吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図５は図２の要部拡大断面説明図、図６は同液体吐出ヘッドのノズル配列方向に沿う要部断面説明図である。 Next, an example of the liquid discharge head will be described with reference to FIGS. 3 is an exploded perspective view of the liquid discharge head, FIG. 4 is a cross-sectional view along the direction orthogonal to the nozzle arrangement direction of the liquid discharge head, FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional explanatory diagram of a main part along the nozzle arrangement direction of the liquid discharge head.
この液体吐出ヘッドは、ノズル板１と、流路板２と、壁面部材である振動板３と、圧力発生素子である圧電素子１１と、保持基板５０と、配線部材６０と、共通液室部材を兼ねるフレーム部材７０とを備えている。
The liquid discharge head includes a nozzle plate 1, a
ここで、流路板２、振動板３及び圧電素子１１で構成される部分をアクチュエータ基板２０とする。ただし、アクチュエータ基板２０として独立の部材が形成された後にノズル板１や保持基板５０と接合されることまで意味するものではない。
Here, a portion constituted by the
ノズル板１には、液体を吐出する複数のノズル４が形成されている。ここでは、ノズル４を配列したノズル列４１を４列配置した構成としている。
The nozzle plate 1 is formed with a plurality of
流路板２は、ノズル板１及び振動板３とともに、ノズル４が通じる個別液室６、個別液室６に通じる流体抵抗部７、流体抵抗部７が通じる液導入部８を形成している。
The
この液導入部８は振動板３の供給口９と保持基板５０の流路となる開口部５１を介してフレーム部材７０で形成される共通液室１０に通じている。
The
振動板３は、個別液室６の壁面の一部を形成する変形可能な振動領域３０を形成している。そして、この振動板３の振動領域３０の個別液室６と反対側の面には、振動領域３０と一体的に圧電素子１１が設けられ、振動領域３０と圧電素子１１によって圧電アクチュエータ３１を構成している。
The
圧電素子１１は、振動領域３０側から下部電極である共通電極１３、圧電層（圧電体）１２及び上部電極である個別電極１４を順次積層形成して構成している。この圧電素子１１上には絶縁膜２１が形成されている。
The piezoelectric element 11 is configured by sequentially laminating a
複数の圧電素子１１の共通電極１３は、図４に示すように、ノズル配列方向ですべての圧電素子１１に跨って形成される１つの電極層であり、圧電素子１１を構成していない部分１５に共通電極電源配線パターン１２１が接続されている。
As shown in FIG. 4, the
また、圧電素子１１の個別電極１４は、個別配線１６を介して駆動回路部である駆動ＩＣ（なお、回路構成では「ヘッドドライバ」という。）５０９に接続されている。なお、個別配線１６は絶縁膜２２で被覆されている。
The
駆動ＩＣ５０９は、圧電素子列の列間の領域を覆うようにアクチュエータ基板２０にフリップチップボンディングなどの工法により実装されている。
The
そして、アクチュエータ基板２０上には保持基板５０を設けている。
A holding
保持基板５０は、共通液室１０の壁面の一部を形成するとともに、共通液室１０から個別液室６への流路の一部を形成する流路形成部材でもあり、共通液室１０と個別液室６側を通じる流路となる開口部５１を形成している。
The holding
また、保持基板５０は、アクチュエータ基板２０を保持する機能も有し、圧電素子１１を収容する凹部５２、ドライバＩＣ５０９を収容する開口部５３が形成されている。
The holding
フレーム部材７０は、各個別液室６に液体を供給する共通液室１０を形成する。なお、共通液室１０は４つのノズル列に対応してそれぞれ設けられる。また、外部からの液体供給口７１（図１）を介して共通液室１０に所要の色の液体が供給される。
The
フレーム部材７０には、ダンパ部材９０が接合されている。ダンパ部材９０は、共通液室１０の一部の壁面を形成する変形可能なダンパ９１と、ダンパ９１を補強するダンパプレート９２とを有している。
A
フレーム部材７０はノズル板１の外周部と接合され、アクチュエータ基板２０及び保持基板５０を収容して、このヘッドのフレームを構成している。
The
そして、ノズル板１の周縁部及びフレーム部材の７０の外周面の一部を覆うカバー部材４５を設けている。
And the
この液体吐出ヘッドにおいては、駆動ＩＣ５０９から圧電アクチュエータ３１の圧電素子１１の共通電極１３と個別電極１４との間に電圧を与えることで、圧電素子１１が撓み変形し、振動領域３０が個別液室６側に撓んで内部の液体を加圧することで、ノズル４から液体が吐出される。
In this liquid discharge head, a voltage is applied between the
次に、この装置の制御部の概要について図７を参照して説明する。図７は同制御部のブロック説明図である。 Next, an outline of the control unit of this apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a block diagram of the control unit.
制御部５００は、装置全体の制御を司るＣＰＵ５０１、ＣＰＵ５０１が実行するプログラムを含む各種プログラムなどの固定データを格納するＲＯＭ５０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ５０３で構成される主制御部５００Ａを備えている。
The
制御部５００は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ５０４を備えている。制御部５００は、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ５０５を備えている。
The
制御部５００は、液体吐出ヘッド４０４を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動信号発生手段、バイアス電圧出力手段を含む印刷制御部５０８と、液体吐出ヘッド４０４を駆動するための駆動ＩＣ（ここでは「ヘッドドライバ」という。）５０９を備えている。
The
制御部５００は、キャリッジ４０３を移動走査する主走査モータ４０５、搬送ベルト４１２を周回移動させる副走査モータ４１６、維持回復機構４２０のキャップ４２１やワイパ部材４２２の移動、キャップ４２１に接続される吸引手段の駆動などを行なう維持回復モータ５５６を駆動するためのモータ駆動部５１０を備えている。
The
制御部５００は、送液ユニット４５２の送液ポンプ４５２Ａを駆動する供給系駆動部５１２を備えている。
The
制御部５００は、Ｉ／Ｏ部５１３を有している。Ｉ／Ｏ部５１３は、様々のセンサ情報を処理することができ、液体吐出ヘッド４０４の温度検出部８０からの検出信号、装置に装着されている各種のセンサ群５１５からの情報を取得する。そして、装置の制御に必要な情報を抽出し、印刷制御部５０８やモータ駆動部５１０の制御などに使用する。
The
センサ群５１５は、その他シート材Ｐの位置を検出するための光学センサやカバーの開閉を検出するためのインターロックスイッチなどが含まれる。
The
制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５１４が接続されている。
An
ここで、制御部５００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を持っていて、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、画像読み取り装置などのホスト６００側から、ケーブル或いはネットワークを介してＩ／Ｆ５０６で受信する。
Here, the
そして、制御部５００のＣＰＵ５０１は、Ｉ／Ｆ５０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ５０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行い、この画像データを印刷制御部５０８からヘッドドライバ５０９に転送する。なお、画像を出力するためドットパターンデータの生成はホスト６００側のプリンタドライバ６０１で行なうことも、制御部５００で行なうこともできる。
The
印刷制御部５０８は、画像データをシリアルデータで転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などをヘッドドライバ５０９に出力する。
The
印刷制御部５０８は、駆動波形のパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動信号生成部を含む。そして、印刷制御部５０８は、１の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動波形を生成してヘッドドライバ５０９に対して出力する。
The
ヘッドドライバ５０９は、シリアルに入力される液体吐出ヘッド４０４の１行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部５０８から与えられる駆動波形を構成する駆動パルスを選択して液体吐出ヘッド４０４の圧力発生手段としての圧電素子１１に対して与える。これにより、液体吐出ヘッド４０４を駆動する。
The
このとき、駆動波形を構成する１又は２以上の駆動パルスの全部又は一部（駆動パルスを形成する波形用要素の一部）を選択する。これにより、例えば、大滴、中滴、小滴など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。 At this time, all or a part of one or two or more drive pulses constituting the drive waveform (a part of the waveform element forming the drive pulse) is selected. Thereby, for example, dots having different sizes such as large droplets, medium droplets, and small droplets can be separated.
次に、ヘッドの駆動制御に係わる部分の一例について図８のブロック説明図を参照して説明する。 Next, an example of a portion related to head drive control will be described with reference to the block diagram of FIG.
印刷制御部５０８は、駆動波形ＶＰを生成出力する駆動波形生成手段としての駆動波形生成部７０１を含んでいる。また、印刷画像に応じた２ビットの画像データ（階調信号０、１）と、クロック信号、ラッチ信号、駆動波形を構成する駆動パルスを選択する選択信号を出力するデータ転送部７０２を含んでいる。
The
ここで、駆動波形生成部７０１からは、１印刷周期（１駆動周期）内に、液体を吐出させる複数の駆動パルス（駆動信号）が時系列で配置された駆動波形ＶＰが生成出力される。
Here, the
なお、選択信号は、ヘッドドライバ５０９のスイッチ手段であるアナログスイッチＡＳの開閉を滴毎に指示する信号である。駆動波形ＶＰの印刷周期に合わせて選択すべき駆動パルス（又は波形要素で）Ｈレベル（ＯＮ）に状態遷移し、非選択時にはＬレベル（ＯＦＦ）に状態遷移する。
Note that the selection signal is a signal for instructing opening and closing of the analog switch AS, which is a switch unit of the
ヘッドドライバ５０９は、シフトレジスタ７１１と、ラッチ回路７１２と、デコーダ７１３と、レベルシフタ７１４と、アナログスイッチアレイ７１５とを備えている。
The
シフトレジスタ７１１は、データ転送部７０２からの転送クロック（シフトクロック）及びシリアル画像データ（階調データ：２ビット／１チャンネル（１ノズル）を入力する。ラッチ回路７１２は、シフトレジスタ７１１の各レジスト値をラッチ信号によってラッチする。
The
デコーダ７１３は、階調データと選択信号をデコードして結果を出力する。レベルシフタ７１４は、デコーダ７１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチアレイ７１５のアナログスイッチＡＳが動作可能なレベルへとレベル変換する。
The
アナログスイッチアレイ７１５のアナログスイッチＡＳは、レベルシフタ７１４を介して与えられるデコーダ７１３の出力でオン／オフ（開閉）される。
The analog switch AS of the
アナログスイッチアレイ７１５のアナログスイッチＡＳは、圧電素子１１の個別電極１４に接続され、駆動波形生成部７０１からの駆動波形ＶＰが入力されている。したがって、シリアル転送された画像データ（階調データ）と選択信号をデコーダ７１３でデコードした結果に応じてアナログスイッチＡＳがオンにする。これにより、駆動波形ＶＰを構成する所要の駆動パルス（あるいは波形要素）が通過して（選択されて）、圧電素子１１の個別電極１４に与えられる。
The analog switch AS of the
次に、本発明の第１実施形態について図９を参照して説明する。図９は同実施形態における駆動波形の駆動パルスの説明図である。 Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram of drive pulses having a drive waveform in the same embodiment.
本実施形態では、駆動波形ＶＰには、液体を吐出させる連続する２つの駆動パルスＰ１、Ｐ２を含んでいる。駆動パルスＰ１、Ｐ２で吐出される液滴が飛翔中にマージして１つの液滴となる。 In the present embodiment, the drive waveform VP includes two continuous drive pulses P1 and P2 that discharge liquid. The droplets ejected by the drive pulses P1 and P2 merge during flight to form one droplet.
駆動パルスＰ１、Ｐ２は、いずれも、引き込み波形要素（膨張波形要素ともいう。）ａ、保持波形要素ｂ、押し込み波形要素（収縮波形要素ともいう。）ｃを含んでいる。なお、ａ〜ｃの符号は図面を簡単にするため駆動パルスＰ１のみ図示している。 Each of the driving pulses P1 and P2 includes a pulling waveform element (also referred to as an expansion waveform element) a, a holding waveform element b, and a pushing waveform element (also referred to as a contraction waveform element) c. In addition, only the drive pulse P1 is shown for the code | symbol of ac to simplify drawing.
引き込み波形要素ａは、基準電位（中間電位）Ｖｅから立下がって個別液室６を膨張させる波形要素である。保持波形要素ｂは、引き込み波形要素ａの立下り電位を保持する波形要素である。押し込み波形要素ｃは、保持波形要素ｂで保持された電位から立ち上がって個別液室６を収縮させることで液体を吐出させる波形要素である。
The drawing waveform element a is a waveform element that falls from the reference potential (intermediate potential) Ve and expands the individual
また、連続する２つの駆動パルスにおいて、先行の駆動パルスの押し込み波形要素ｃの終了から後行の駆動パルスの引き込み波形要素ａの開始までの時間を「パルス間隔」とする。 Also, in two consecutive drive pulses, the time from the end of the push-in waveform element c of the preceding drive pulse to the start of the pull-in waveform element a of the subsequent drive pulse is defined as “pulse interval”.
ここで、本実施形態では、駆動パルスＰ１と駆動パルスＰ２との間のパルス間隔Ｔｎは、個別液室６の固有振動周期（共振周波数の逆数）をＴｃ、先行の駆動パルスＰ１による個別液室６の圧力変動の第１ピークと、個別液室６の圧力変動による共通液室１０における圧力変動に起因する個別液室６の残留圧力変動の第１ピークまでの時間をｘ０、とするとき、
Ｔｎ＝ｎ×Ｔｃ／２＋ｘ０（ただし、ｎは自然数）
としている。
Here, in the present embodiment, the pulse interval Tn between the drive pulse P1 and the drive pulse P2 is Tc as the natural vibration period (reciprocal of the resonance frequency) of the individual
Tn = n × Tc / 2 + x0 (where n is a natural number)
It is said.
これにより、共通液室１０内における圧力変動に起因して生じるノズル間の吐出速度のばらつきを低減することができる。なお、「ノズル間の吐出速度のばらつき」は、ノズル配列方向（共通液室長手方向）に並ぶ各ノズルの位置が異なることで生じる吐出速度のばらつきである。
Thereby, the dispersion | variation in the discharge speed between nozzles resulting from the pressure fluctuation in the
この点について図１０ないし図１３を参照して説明する。図１０はノズル配列方向に沿う共通液室部分の断面説明図、図１１は駆動波形の電圧変化と個別液室内の圧力変動の関係の説明に供する説明図である。図１２は連続する２つの駆動パルスのパルス間隔の説明に供する説明図、図１３は各ノズル位置における吐出速度の説明に供する説明図である。なお、図１２では図１１の圧力変動ＰＡ、ＰＢのみを取り出して図示しているので、圧力の大きさは図１２と図１１とでは異なっている。 This point will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a cross-sectional explanatory view of the common liquid chamber portion along the nozzle arrangement direction, and FIG. 11 is an explanatory view for explaining the relationship between the voltage change of the drive waveform and the pressure fluctuation in the individual liquid chamber. FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining a pulse interval between two continuous drive pulses, and FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining an ejection speed at each nozzle position. In FIG. 12, since only the pressure fluctuations PA and PB of FIG. 11 are extracted and shown, the magnitude of the pressure differs between FIG. 12 and FIG.
図１０に示すように、共通液室１０は、ノズル配列方向において、両端部に傾斜面１０ａが設けられて、端部に向かって狭窄する形状をしている。ここで、ノズル配列方向において、中央部（狭窄していない部分）を位置（領域）Ａとし、端部（狭窄している部分）を位置（領域）Ｂとする。
As shown in FIG. 10, the
図１１に示すように、１つの駆動パルスＰ１をすべてのノズル４に対応する圧力発生手段（ここでは、圧電素子１１）に与えて液体（液滴）を吐出させる。
As shown in FIG. 11, one drive pulse P1 is applied to pressure generating means (here, the piezoelectric element 11) corresponding to all the
このとき、共通液室１０の位置Ａに対応する個別液室６には残留圧力変動（以下、単に「圧力変動」という。）ＰＡが生じ、共通液室１０の位置Ｂに対応する個別液室６には同じく圧力変動ＰＢが生じる。すなわち、駆動パルスＰ１が与えられて個別液室６が加圧されることで生じる圧力変動が共通液室１０内に伝搬し、共通液室１０内における圧力変動に起因して個別液室６には残留圧力変動ＰＡ、ＰＢが生じる。
At this time, a residual pressure fluctuation (hereinafter simply referred to as “pressure fluctuation”) PA occurs in the individual
この場合、個別液室６における圧力の時間変化の振幅は共通液室１０の形状、材質等によって変化するが、図１０に示すような狭窄部を有する共通液室形状であるときには、ノズル列の中央部における圧力変動ＰＡよりも端部における圧力変動ＰＢの振幅が大きくなる（ＰＡ＜ＰＢ）。このように、共通液室１０で生じる圧力変動には振幅の分布が発生し（これを「共通液室内の圧力分布」という。）、これが個別液室６内の圧力変動として反映される。
In this case, the amplitude of the temporal change in pressure in the individual
そして、圧力変動ＰＡ，ＰＢがともに０になるタイミングを時点ｔｃとし、時点ｔｃより時間的に前で圧力変動ＰＡ、ＰＢが最大値（第１ピーク）となるタイミングを時点ｔａとし、時点ｔｃより時間的に後で圧力変動ＰＡ、ＰＢが最小値となるタイミングを時点ｔｂとする。 The timing at which both pressure fluctuations PA and PB become 0 is defined as time point tc, and the timing at which pressure fluctuations PA and PB reach the maximum value (first peak) temporally before time point tc is defined as time point ta, and from time point tc. A timing at which the pressure fluctuations PA and PB become the minimum values later in time is defined as a time point tb.
ここで、図１２に示すように、駆動パルスＰ１に続いて駆動パルスＰ２を与えるとき、駆動パルスＰ２を与える（引き込み波形要素の開始）タイミングが時点ｔａ、ｔｂ、ｔｃのいずれであるかによって、図１３に示すように、駆動パルスＰ１で吐出された液滴と駆動パルスＰ２で吐出された液滴とがマージした後の吐出速度（滴速度Ｖｊ）の分布にばらつきが生じる。 Here, as shown in FIG. 12, when the drive pulse P2 is applied subsequent to the drive pulse P1, depending on whether the timing at which the drive pulse P2 is applied (start of the pull-in waveform element) is the time point ta, tb, or tc. As shown in FIG. 13, the distribution of the ejection speed (droplet speed Vj) after the liquid droplet ejected by the drive pulse P1 and the liquid droplet ejected by the drive pulse P2 are merged varies.
つまり、通常、２つ目の駆動パルスＰ２の引き込み波形要素ａによる引き込み開始時に圧力が高ければ、２つ目の駆動パルスＰ２の印加後の引き込み量が大きくなり、２つ目の駆動パルスＰ２で吐出される液滴の滴速度が速くなる。 That is, normally, if the pressure is high at the start of the pull-in of the second drive pulse P2 by the pull-in waveform element a, the pull-in amount after application of the second drive pulse P2 becomes large, and the second drive pulse P2 The droplet speed of the discharged droplet is increased.
一方、２つ目の駆動パルスＰ２の引き込み波形要素ａによる引き込み開始時に圧力が低ければ、２つ目の駆動パルスＰ２の印加後の引き込み量が小さくなり、２つ目の駆動パルスＰ２で吐出される液滴の滴速度が遅くなる。 On the other hand, if the pressure is low at the start of the drawing of the second driving pulse P2 by the drawing waveform element a, the amount of drawing after the second driving pulse P2 is applied becomes small, and the second driving pulse P2 is discharged. The drop speed of the liquid drop is slow.
このため、図１２（ａ）に示すように、時点ｔａで駆動パルスＰ２を与えた場合、領域Ｂの方が領域Ａよりも引き込み開始時の圧力が高いため、領域Ｂでは駆動パルスＰ２で吐出される液滴の滴速度は速くなる。 For this reason, as shown in FIG. 12A, when the drive pulse P2 is applied at the time point ta, the pressure at the start of drawing in the region B is higher than that in the region A. The drop speed of the droplets to be produced is increased.
したがって、２つの液滴がマージした後の滴速度Ｖｊは、領域Ｂと領域Ａとでは、Ｂ＞Ａの関係となり、複数のノズルから同時に液体を吐出させる駆動を行ったときの滴速度Ｖｊの分布は図１３（ａ）に示すようになる。 Therefore, the droplet velocity Vj after the two droplets merge is in a relationship of B> A in the region B and the region A, and the droplet velocity Vj when driving to discharge liquid simultaneously from a plurality of nozzles is performed. The distribution is as shown in FIG.
同様に、図１２（ｂ）に示すように、時点ｔｂで駆動パルスＰ２を与えた場合、領域Ａの方が領域Ｂよりも引き込み開始時の圧力が高いため、領域Ａでは駆動パルスＰ２で吐出される液滴の滴速度は速くなる。 Similarly, as shown in FIG. 12B, when the driving pulse P2 is applied at the time point tb, since the pressure at the start of drawing in the region A is higher than that in the region B, ejection is performed with the driving pulse P2 in the region A. The drop speed of the droplets to be produced is increased.
したがって、２つの液滴がマージした後の滴速度Ｖｊは、領域Ａと領域Ｂとでは、Ａ＞Ｂの関係となり、複数のノズルから液体を吐出させる駆動を行ったときの滴速度Ｖｊの分布は図１３（ｂ）に示すようになる。 Accordingly, the droplet velocity Vj after the two droplets merge is in a relationship of A> B in the region A and the region B, and the distribution of the droplet velocity Vj when driving to discharge liquid from a plurality of nozzles is performed. Is as shown in FIG.
同様に、図１２（ｃ）に示すように、時点ｔｃで駆動パルスＰ２を与えた場合、領域Ａと領域Ｂの引き込み開始時の圧力がほぼ同じ（同じを含む。以下、同様である。）であるため、領域Ａ及び領域Ｂでの駆動パルスＰ２で吐出される液滴の滴速度はほぼ同じになる。 Similarly, as shown in FIG. 12C, when the driving pulse P2 is applied at the time point tc, the pressures at the start of drawing in the region A and the region B are substantially the same (including the same; the same applies hereinafter). Therefore, the droplet velocities ejected by the drive pulse P2 in the region A and the region B are substantially the same.
したがって、２つの液滴がマージした後の滴速度Ｖｊは、領域Ａと領域Ｂとでは、ほぼ同じ関係となり、複数のノズルから液体を吐出させる駆動を行ったときの滴速度Ｖｊの分布は図１３（ｃ）に示すようになる。 Accordingly, the droplet velocity Vj after the two droplets merge is substantially the same in the region A and the region B, and the distribution of the droplet velocity Vj when driving to discharge liquid from a plurality of nozzles is shown in FIG. 13 (c).
このように、時点ｔｃのように共通液室１０の圧力変動に起因して生じる個別液室６の圧力変動ＰＡ，ＰＢの圧力差（ノズル配列方向の中央部と端部との間の圧力差）が小さくなるタイミングに駆動パルスＰ１、Ｐ２のパルス間隔を設定することで、ノズル配列方向におけるノズル間での吐出速度のばらつきを抑制することができる。
Thus, the pressure difference between the pressure fluctuations PA and PB in the individual
ここで、図１１に示すように、個別液室６が先行の駆動パルスＰ１の押し込み波形要素ｃによる押し込みで加圧されるとき、個別液室６の圧力変動ＰＣの開始から、当該圧力変動による共通液室１０内の圧力変動に起因する個別液室６の圧力変動の開始までには所定のタイムラグが生じることになる。
Here, as shown in FIG. 11, when the individual
そこで、本実施形態では、先行の駆動パルスＰ１による個別液室６の圧力変動ＰＣの第１ピークと、個別液室６の圧力変動による共通液室１０における圧力変動に起因する個別液室６の残留圧力変動ＰＡ、ＰＢの第１ピークまでの時間をｘ０とする。
Therefore, in the present embodiment, the first peak of the pressure fluctuation PC of the individual
したがって、上述した時点ｃとなるパルス間隔Ｔｎは、前述したように、（ｎ×Ｔｃ／２）に時間ｘ０を加算したものとなる。 Accordingly, the pulse interval Tn at the time point c described above is obtained by adding the time x0 to (n × Tc / 2) as described above.
これにより、パルス間隔Ｔｎを、Ｔｎ＝ｎ×Ｔｃ／２＋ｘ０（ただし、ｎは自然数）、とすることで、ノズル間の吐出速度のばらつきを低減することができる。 Thus, by setting the pulse interval Tn to Tn = n × Tc / 2 + x0 (where n is a natural number), it is possible to reduce variations in ejection speed between nozzles.
次に、本発明の第２実施形態について図１４を参照して説明する。図１４は同実施形態における駆動波形の説明図である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is an explanatory diagram of drive waveforms in the same embodiment.
本実施形態では、駆動波形ＶＰには、液体を吐出させる連続する３つの駆動パルスＰ１ないしＰ３を含んでいる。駆動パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３の少なくとも２つが選択されて吐出される液滴が飛翔中にマージして１つの液滴となる。 In the present embodiment, the drive waveform VP includes three continuous drive pulses P1 to P3 that eject liquid. At least two of the drive pulses P1, P2, and P3 are selected, and the ejected droplets merge during flight to form one droplet.
ここで、駆動パルスＰ１と駆動パルスＰ２との間のパルス間隔をＴｎ１とし、駆動パルスＰ２と駆動パルスＰ３とのパルス間隔をＴｎ２とする。 Here, the pulse interval between the drive pulse P1 and the drive pulse P2 is Tn1, and the pulse interval between the drive pulse P2 and the drive pulse P3 is Tn2.
そして、個別液室６の固有振動周期（共振周波数の逆数）をＴｃ、先行の駆動パルスによる個別液室６の圧力変動の第１ピークと、個別液室６の圧力変動による共通液室１０における圧力変動に起因する個別液室６の残留圧力変動の第１ピークまでの時間をｘ０、とし、
Ｔｎ＝Ｎ×Ｔｃ／２＋ｘ０（ただし、Ｎは整数）
で得られる時間をパルス間隔Ｔｎとする。
Then, the natural vibration period (reciprocal of the resonance frequency) of the individual
Tn = N × Tc / 2 + x0 (where N is an integer)
Is the pulse interval Tn.
このとき、２つのパルス間隔Ｔｎ１及びＴｎ２のいずれか一方（ここでは、Ｔｎ１とする。）はパルス間隔Ｔｎより短く、他方（ここでは、Ｔｎ２とする）はパルス間隔Ｔｎより長くしている。 At this time, one of the two pulse intervals Tn1 and Tn2 (here, Tn1) is shorter than the pulse interval Tn, and the other (here, Tn2) is longer than the pulse interval Tn.
この点について図１５ないし図２１を参照して説明する。図１５は異なる滴サイズの液滴の吐出の説明に供する説明図、図１６は駆動波形の電圧変化と個別液室内の圧力変動の関係の説明に供する説明図である。図１７は連続する４つの駆動パルスを使用して滴サイズの異なる液滴を吐出する場合の吐出駆動波形の一例を説明する説明図である。図１８は後続滴の吐出速度が速くなった場合の説明に供する説明図である。図１９は後続滴の吐出速度が遅くなった場合の説明に供する説明図である。図２０はパルス間隔の設定の説明に供する説明図、図２１は本実施形態の作用効果の説明に供する説明図である。 This point will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining the discharge of droplets having different droplet sizes, and FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the voltage change of the drive waveform and the pressure fluctuation in the individual liquid chamber. FIG. 17 is an explanatory diagram illustrating an example of an ejection driving waveform when ejecting droplets having different droplet sizes using four consecutive driving pulses. FIG. 18 is an explanatory diagram for explaining the case where the ejection speed of the subsequent droplet is increased. FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining a case where the ejection speed of the subsequent droplet is slow. FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining the setting of the pulse interval, and FIG. 21 is an explanatory diagram for explaining the function and effect of this embodiment.
前記第１実施形態で説明したように、ノズル配列方向における各ノズルの吐出速度のばらつきを低減するには、すべて図１２（ｃ）で示すタイミングになるパルス間隔で複数の駆動パルスを連続させればよい。 As described in the first embodiment, in order to reduce the variation in the ejection speed of each nozzle in the nozzle arrangement direction, a plurality of drive pulses can be continued at a pulse interval that has the timing shown in FIG. That's fine.
すなわち、同一の駆動波形から使用する駆動パルスを切り出して（選択して）サイズの異なる複数の滴、例えば、大滴、中滴、小滴を得る場合、図１５に示すように、大滴、中滴、小滴の着弾タイミング（マージ後の着弾タイミング）を同じにする必要がある、 That is, when a plurality of droplets having different sizes, for example, large droplets, medium droplets, and small droplets, are obtained by cutting out (selecting) driving pulses to be used from the same driving waveform, as shown in FIG. It is necessary to make the landing timing of medium and small droplets (the landing timing after merging) the same,
着弾タイミングを揃えるには、通常、駆動パルスごとの電圧を変えたり、駆動パルスと駆動パルスの間のパルス間隔を変えたりする。この場合、特に、駆動パルスと駆動パルスの間のパルス間隔が支配的である。 In order to align the landing timing, usually, the voltage for each drive pulse is changed, or the pulse interval between the drive pulses is changed. In this case, in particular, the pulse interval between the drive pulses is dominant.
しかしながら、例えば図１６に示すように、共通液室１０の圧力分布に起因する圧力変動ＰＡ、ＰＢの圧力差がなくなるタイミングと、個別液室６の残留振動に起因する圧力変動ＰＣのピークがほぼ一致する場合（１／４×Ｔｃずれる場合）には、滴サイズ間の着弾時間差を揃えることは困難である。
However, for example, as shown in FIG. 16, the timing at which the pressure difference between the pressure fluctuations PA and PB due to the pressure distribution in the
例えば、図１６の時点ｔｄの場合には、共通液室１０の圧力分布により発生する圧力変動ＰＡ、ＰＢの圧力差は無いが、個別液室６からの圧力変動ＰＣ（吐出による残留圧力）がピークとなる。
For example, at the time td in FIG. 16, there is no pressure difference between the pressure fluctuations PA and PB generated by the pressure distribution in the
つまり、この図１６の時点ｔｄで後続の駆動パルスの引き込み波形要素が開始されるパルス間隔で複数の駆動パルスを繋げば、連続する駆動パルスの数が多くなるほど、後続の駆動パルスで吐出される液滴の滴速度が速くなる。 That is, if a plurality of drive pulses are connected at a pulse interval at which the subsequent drive pulse pull-in waveform element starts at the time point td in FIG. 16, the greater the number of consecutive drive pulses, the more the subsequent drive pulses are ejected. The drop speed of the droplet increases.
例えば、図１７に示すように、４つの駆動パルスＰ１ないしＰ４を１／４×Ｔｃでつなぎ、図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、駆動パルスを選択して大滴、中滴、小滴を形成するものとする。このとき、図１８に各滴サイズの液滴の同一時間での飛翔距離Ｓｓ、Ｓｍ、Ｓｌとして示すように、マージ後の液滴の滴サイズに応じて飛翔距離が変化し、着弾時間差が発生することになる。 For example, as shown in FIG. 17, four drive pulses P1 to P4 are connected by 1/4 × Tc, and the drive pulses are selected and large as shown in FIGS. 17 (a), (b), and (c). Drops, medium drops, and droplets shall be formed. At this time, as shown in FIG. 18 as the flying distances Ss, Sm, and S1 of the droplets of the respective droplet sizes at the same time, the flying distance changes according to the droplet size of the merged droplets, and a landing time difference occurs. Will do.
なお、前述したように着弾時間を揃えるには駆動パルスと駆動パルスの間のタイミング（パルス間隔）が支配的であり、パルスの電圧のみによる調整は困難である。 As described above, the timing (pulse interval) between the drive pulses is dominant to make the landing times uniform, and adjustment using only the pulse voltage is difficult.
また、図１６に示す時点ｔｃの場合には、個別液室６内の残留圧力が負側の最大となる。そのため、この時点ｔｃで後続の駆動パルスの引き込み波形要素が開始されるパルス間隔で複数の駆動パルスを繋げば、連続する駆動パルスの数が多くなるほど、後続滴の滴速度が遅くなり、結果として着弾時間に差が生じるばかりか、図１９に示すように、飛翔中にマージしなくなるおそれがある。
In the case of time tc shown in FIG. 16, the residual pressure in the individual
そこで、本実施形態では、共通液室１０の圧力分布により生じる圧力変動ＰＡ、ＰＢの圧力差がなくなる時点ｔｃを挟んだ前後のタイミングで液体を吐出させるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, the liquid is discharged at the timing before and after the time point tc when the pressure difference between the pressure fluctuations PA and PB caused by the pressure distribution in the
つまり、図２０も参照して、駆動パルスの押し込み波形要素ｃの終了から経過時間Δｃで共通液室１０の圧力分布により生じる圧力変動ＰＡ、ＰＢの圧力差がなくなるとする。
That is, referring also to FIG. 20, it is assumed that there is no pressure difference between the pressure fluctuations PA and PB caused by the pressure distribution in the
この経過時間Δｃは、前述した、「Ｎ×Ｔｃ／２＋ｘ０（ただし、Ｎは整数）」で得られる時間である。 This elapsed time Δc is the time obtained by “N × Tc / 2 + x0 (where N is an integer)” described above.
このとき、図１４にも示すように、例えば、駆動パルスＰ１と駆動パルスＰ２との間のパルス間隔Ｔｎ１は、時間Δｃよりも短い時間Δｃ−とする。一方、駆動パルスＰ２と駆動パルスＰ３との間のパルス間隔Ｔｎ２は、時間Δｃよりも長い時間Δｃ＋とする。 At this time, as shown in FIG. 14, for example, the pulse interval Tn1 between the drive pulse P1 and the drive pulse P2 is set to a time Δc− shorter than the time Δc. On the other hand, the pulse interval Tn2 between the drive pulse P2 and the drive pulse P3 is set to a time Δc + that is longer than the time Δc.
このように、駆動パルスの押し込み波形要素ｃの終了からの経過時間Δｃで共通液室１０の圧力分布により生じる圧力変動ＰＡ、ＰＢの圧力差がなくなるとするとき、パルス間隔として、時間Δｃよりも短い時間Δｃ−のパルス間隔と長い時間Δｃ＋のパルス間隔とを混在させている。
As described above, when there is no pressure difference between the pressure fluctuations PA and PB caused by the pressure distribution in the
これにより、２つ目の駆動パルスＰ２によって時間Δｃ−のタイミングで吐出されるとき、引き込み開始時（膨張開始時）には領域Ｂ側の圧力が高くなるので、滴速度は、Ｂ＞Ａとなる。一方、３つ目の駆動パルスＰ３によって２つ目の駆動パルスＰ２に対して時間Δｃ＋のタイミングで吐出させているため、引き込み開始時（膨張開始時）には、領域Ａ側の圧力が高くなるので、滴速度は、Ａ＞Ｂとなる。 As a result, when the ejection is performed at the timing of time Δc− by the second drive pulse P2, the pressure on the region B side becomes high at the start of drawing (at the start of expansion). Become. On the other hand, since the third drive pulse P3 is ejected at the time Δc + with respect to the second drive pulse P2, the pressure on the region A side becomes high at the start of pull-in (at the start of expansion). Therefore, the drop velocity is A> B.
したがって、飛翔中に、３つの液滴がマージしたときは、それぞれの滴速度の増加分、減少分が打ち消しあい、結果として、図２１に示すように、ノズル配列方向におけるノズル位置ごとの滴速度Ｖｊのばらつきが小さくなる。 Therefore, when three droplets merge during flight, the increase and decrease of each droplet velocity cancel each other, and as a result, as shown in FIG. 21, the droplet velocity for each nozzle position in the nozzle arrangement direction. The variation in Vj is reduced.
また、時間Δｃの間隔で吐出させた場合には、上述したように個別液室６の残留圧力が各駆動パルスによる引き込み開始時（膨張開始時）に負側に最大であるために、連続する駆動パルスが多くなるほど滴速度が遅くなっていた。
Further, when discharging is performed at intervals of time Δc, as described above, the residual pressure in the individual
これに対し、時間Δｃ−の間隔で吐出させる場合には、個別液室６の残留圧力がわずかに負、一方、時間Δｃ＋の間隔で吐出させる場合には、正の圧力で後続の駆動パルスによる引き込み（膨張）が開始される。そのため、結果として、時間Δｃの間隔で吐出させた場合と異なり、すべての滴がマージすることになる。
On the other hand, when discharging at intervals of the time Δc−, the residual pressure in the individual
このように、本実施形態では、ノズル間の吐出速度のばらつきが低減し、また、３つ以上の液滴を確実にマージさせることができる。 Thus, in this embodiment, the variation in the discharge speed between nozzles is reduced, and three or more droplets can be merged with certainty.
次に、本発明の第３実施形態について図２２を参照して説明する。図２２は同実施形態における駆動波形の説明図である。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 22 is an explanatory diagram of drive waveforms in the same embodiment.
本実施形態では、駆動波形ＶＰには、液体を吐出させる連続する４つの駆動パルスＰ１ないしＰ４を含んでいる。駆動パルスＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の少なくとも２つが選択されて吐出される液滴が飛翔中にマージして１つの液滴となる。 In the present embodiment, the drive waveform VP includes four continuous drive pulses P1 to P4 for ejecting liquid. At least two of the drive pulses P1, P2, P3, and P4 are selected and the ejected droplets merge during flight to form one droplet.
ここで、駆動パルスＰ２、Ｐ３は、いずれも、引き込み波形要素ａの開始から押し込み波形要素ｃの終了までの時間を３／４Ｔｃとしている。そして、先頭の駆動パルスＰ１の押し込み波形要素ｃの開始から最後尾の駆動パルスＰ４の押し込み波形要素ｃの開始までの時間をＴｔｏｔとするとき、Ｔｔｏｔ＝ｎ×（Ｔｃ／２）(ただし、ｎ：自然数)、としている。 Here, in each of the drive pulses P2 and P3, the time from the start of the pull-in waveform element a to the end of the push-in waveform element c is 3/4 Tc. When the time from the start of the pushing waveform element c of the leading drive pulse P1 to the start of the pushing waveform element c of the last driving pulse P4 is Ttot, Ttot = n × (Tc / 2) (where n : Natural number).
時間Ｔｔｏｔを上記のとおりとすることで、２番目の駆動パルスから最後尾の駆動パルスの１つ前のパルス間隔についてどのような時間に設定してもノズル間の滴速度Ｖｊのばらつきを低減できる。 By setting the time Ttot as described above, it is possible to reduce the variation in the droplet velocity Vj between the nozzles regardless of the time interval set for the pulse interval immediately before the last drive pulse from the second drive pulse. .
つまり、ノズル間の滴速度Ｖｊのばらつきが最も小さくなるパルス間隔は、前述したように、Ｔｎ＝ｎ×Ｔｃ／２＋ｘ０、で求まる時間である。このとき、連続して繋ぐ複数の駆動パルスの数をｐ個とすると、パルス間隔の合計時間は（ｐ−１）×（ｎ×Ｔｃ／２＋ｘ０）である。また、時間Ｔｔｏｔにおける各駆動パルスの合計時間は（ｐ−１）×３／４Ｔｃである。 That is, the pulse interval at which the variation in the droplet velocity Vj between the nozzles is the smallest is the time determined by Tn = n × Tc / 2 + x0 as described above. At this time, if the number of drive pulses that are continuously connected is p, the total time of the pulse interval is (p−1) × (n × Tc / 2 + x0). The total time of each drive pulse at time Ttot is (p−1) × 3 / 4Tc.
そこで、ノズル間の滴速度Ｖｊのばらつきが最も小さくなる時間Ｔｔｏｔを算出すると、次のとおりである。 Accordingly, the time Ttot that minimizes the variation in the droplet velocity Vj between the nozzles is calculated as follows.
Ｔｔｏｔ＝（ｐ−１）×（ｎ×Ｔｃ／２＋ｘ０）＋（ｐ−１）×３／４Ｔｃ
＝（ｐ−１）（ｎ×Ｔｃ／２＋ｘ０＋３／４Ｔｃ）
＝Ｔｃ／２×（ｐ−１）（ｎ＋２×ｘ０＋３／２）
＝Ｔｃ／２×（ｐ−１）（ｎ＋２×１／４＋３／２）(∵ｘ０：１／４Ｔｃ)
＝Ｔｃ／２×（ｐ−１）（ｎ＋２）
Ttot = (p−1) × (n × Tc / 2 + x0) + (p−1) × 3 / 4Tc
= (P-1) (n * Tc / 2 + x0 + 3 / 4Tc)
= Tc / 2 * (p-1) (n + 2 * x0 + 3/2)
= Tc / 2 * (p-1) (n + 2 * 1/4 + 3/2) (∵x0: 1/4 Tc)
= Tc / 2 x (p-1) (n + 2)
これを一般化すると、Ｔｔｏｔ＝ｎ×（Ｔｃ／２）（ｎ：自然数）となる。 When this is generalized, Ttot = n × (Tc / 2) (n: natural number).
前記第２実施形態で説明したように、共通液室１０の圧力分布によって生じる圧力変動の圧力差は足し合わせることが可能である。
As described in the second embodiment, the pressure difference due to the pressure fluctuation caused by the pressure distribution in the
したがって、予め先頭の駆動パルスから最後尾の駆動パルスまでの波形長が固定されており、かつ各駆動パルスの形状が決まっていれば、その間の駆動パルスをどの間隔で繋いでも、Ｔｔｏｔ＝ｎ×（Ｔｃ／２）（ｎ：自然数）を満たせば、結果的に圧力干渉の影響がキャンセルされる。 Therefore, if the waveform length from the first driving pulse to the last driving pulse is fixed in advance and the shape of each driving pulse is determined, Ttot = n × If (Tc / 2) (n: natural number) is satisfied, the influence of pressure interference is canceled as a result.
この点について図２３ないし図２５も参照して説明する。なお、図２３は駆動波形の電圧変化と個別液室内の圧力変動の関係の説明に供する説明図、図２４は駆動波形のパルス間隔の説明に供する説明図、図２５は駆動波形のパルス間隔の説明に供する説明図である。 This point will be described with reference to FIGS. 23 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the voltage change of the driving waveform and the pressure fluctuation in the individual liquid chamber, FIG. 24 is an explanatory diagram for explaining the pulse interval of the driving waveform, and FIG. It is explanatory drawing with which it uses for description.
例えば、図２４に示すように、３つの駆動パルスＰ１ないしＰ３の各パルス間隔を３／４Ｔｃとする（ｎ＝１、ｎ：自然数）。このとき、図２３に示すように、例えば３／４Ｔｃが時点ｔｅとすると、共通液室１０の圧力分布による圧力変動ＰＡ、ＰＢの圧力差はない（ただし、後続の滴が遅くなることはある。）。 For example, as shown in FIG. 24, each pulse interval of the three drive pulses P1 to P3 is 3 / 4Tc (n = 1, n: natural number). At this time, as shown in FIG. 23, for example, when 3 / 4Tc is the time point te, there is no pressure difference between the pressure fluctuations PA and PB due to the pressure distribution in the common liquid chamber 10 (however, subsequent drops may be delayed). .)
ここで、上述したとおり、各駆動パルスＰ２、Ｐ３の引き込み波形要素ａの開始から押し込み波形要素ｃの終了までの時間を３／４Ｔｃとしているので、先頭の駆動パルスＰ１ないし最後尾の駆動パルスＰ３間の波形長は、一義的に、３Ｔｃとなる。 Here, as described above, since the time from the start of the pull-in waveform element a to the end of the push-in waveform element c of each drive pulse P2, P3 is 3/4 Tc, the first drive pulse P1 to the last drive pulse P3 The waveform length between them is uniquely 3Tc.
波形長を３Ｔｃで固定したまま、２番目の駆動パルスＰ２を先頭の駆動パルスＰ１側へ移動させる。 While the waveform length is fixed at 3Tc, the second drive pulse P2 is moved to the head drive pulse P1 side.
このとき、図２５に示すように、１番目の駆動パルスＰ１と２番目の駆動パルスＰ２のパルス間隔Ｔｎ１は時間Δｅ−、２番目の駆動パルスＰ２と３番目の駆動パルスＰ３のパルス間隔Ｔｎ２を時間Δｅ＋となる。 At this time, as shown in FIG. 25, the pulse interval Tn1 between the first drive pulse P1 and the second drive pulse P2 is the time Δe− and the pulse interval Tn2 between the second drive pulse P2 and the third drive pulse P3. Time Δe + is reached.
この場合、駆動パルスＰ１と駆動パルスＰ２との間では圧力がＢ＞Ａとなり、かつ、駆動パルスＰ２と駆動パルスＰ３との間では圧力がＢ＜Ａとなる。 In this case, the pressure is B> A between the drive pulse P1 and the drive pulse P2, and the pressure is B <A between the drive pulse P2 and the drive pulse P3.
したがって、前記第１実施形態と同様に、お互いの影響がキャンセルされて、結果的にノズル間の滴速度Ｖｊの差が小さくなる。 Accordingly, as in the first embodiment, the influence of each other is canceled, and as a result, the difference in the droplet velocity Vj between the nozzles is reduced.
本願において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。 In the present application, the “apparatus for discharging liquid” is an apparatus that includes a liquid discharge head or a liquid discharge unit and drives the liquid discharge head to discharge liquid. The apparatus for ejecting liquid includes not only an apparatus capable of ejecting liquid to an object to which liquid can adhere, but also an apparatus for ejecting liquid toward the air or liquid.
この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。 This “apparatus for discharging liquid” may include means for feeding, transporting, and discharging a liquid to which liquid can adhere, as well as a pre-processing apparatus and a post-processing apparatus.
例えば、「液体を吐出する装置」として、液体を吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。 For example, as an “apparatus that ejects liquid”, an image forming apparatus that forms an image on a sheet by ejecting liquid, in order to form a three-dimensional model (three-dimensional model), powder is formed in layers There is a three-dimensional modeling apparatus (three-dimensional modeling apparatus) that discharges a modeling liquid onto the powder layer.
また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。 Further, the “apparatus for ejecting liquid” is not limited to an apparatus in which significant images such as characters and figures are visualized by the ejected liquid. For example, what forms a pattern etc. which does not have a meaning in itself, and what forms a three-dimensional image are also included.
上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。 The above-mentioned “applicable liquid” means that the liquid can be attached at least temporarily and adheres and adheres, or adheres and penetrates. Specific examples include recording media such as paper, recording paper, recording paper, film, and cloth, electronic parts such as electronic substrates and piezoelectric elements, powder layers (powder layers), organ models, and test cells. Yes, unless specifically limited, includes everything that the liquid adheres to.
上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。 The material of the above-mentioned “material to which liquid can adhere” is not limited as long as liquid such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, ceramics can be adhered even temporarily.
また、「液体」は、液体、処理液、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、結着剤、造形液、又は、アミノ酸、たんぱく質、カルシウムを含む溶液及び分散液なども含まれる。 The “liquid” also includes a liquid, a treatment liquid, a DNA sample, a resist, a pattern material, a binder, a modeling liquid, a solution containing amino acid, protein, calcium, a dispersion liquid, and the like.
また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。 In addition, the “device for ejecting liquid” includes a device in which the liquid ejection head and the device to which the liquid can adhere move relatively, but is not limited thereto. Specific examples include a serial type apparatus that moves the liquid discharge head, a line type apparatus that does not move the liquid discharge head, and the like.
また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。 In addition to the “device for discharging liquid”, a processing liquid coating apparatus for discharging a processing liquid onto a sheet for applying a processing liquid to the surface of the sheet for the purpose of modifying the surface of the sheet, or a raw material There is an injection granulator for granulating raw material fine particles by spraying a composition liquid dispersed in a solution through a nozzle.
「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。 A “liquid ejection unit” is a unit in which functional parts and mechanisms are integrated with a liquid ejection head, and is an assembly of parts related to liquid ejection. For example, the “liquid discharge unit” includes a combination of at least one of a head tank, a carriage, a supply mechanism, a maintenance / recovery mechanism, and a main scanning movement mechanism with a liquid discharge head.
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。 Here, the term “integrated” refers to, for example, a liquid discharge head, a functional component, and a mechanism that are fixed to each other by fastening, adhesion, engagement, etc., and one that is held movably with respect to the other. Including. Further, the liquid discharge head, the functional component, and the mechanism may be configured to be detachable from each other.
例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。 For example, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head and a head tank are integrated. Also, there are some in which the liquid discharge head and the head tank are integrated by being connected to each other by a tube or the like. Here, a unit including a filter may be added between the head tank and the liquid discharge head of these liquid discharge units.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。 In addition, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head and a carriage are integrated.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。 In addition, there is a liquid discharge unit in which the liquid discharge head and the scanning movement mechanism are integrated by holding the liquid discharge head movably on a guide member that constitutes a part of the scanning movement mechanism. In addition, there is a liquid discharge unit in which a liquid discharge head, a carriage, and a main scanning movement mechanism are integrated.
また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。 Also, there is a liquid discharge unit in which a cap member that is a part of the maintenance / recovery mechanism is fixed to a carriage to which the liquid discharge head is attached, and the liquid discharge head, the carriage, and the maintenance / recovery mechanism are integrated. .
また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。 In addition, there is a liquid discharge unit in which a tube is connected to a liquid discharge head to which a head tank or a flow path component is attached, and the liquid discharge head and a supply mechanism are integrated.
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。 The main scanning movement mechanism includes a guide member alone. The supply mechanism includes a single tube and a single loading unit.
また、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。 In addition, the terms “image formation”, “recording”, “printing”, “printing”, “printing”, “modeling” and the like in the terms of the present application are all synonymous.
１ ノズル板
２ 流路板
３ 振動板
４ ノズル
６ 個別液室
１０ 共通液室
１１ 圧電素子
４０３ キャリッジ
４０４ 液体吐出ヘッド
４４０ 液体吐出ユニット
５００ 制御部
７０１ 駆動波形生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記液体吐出ヘッドの圧力発生手段に与える駆動波形を生成出力する駆動波形生成手段と、を備え、
前記駆動波形には、時系列で連続して液体を吐出させる複数の駆動パルスを含み、
前記駆動パルスは、少なくとも、前記個別液室を膨張させる引き込み波形要素と、膨張された前記個別液室を収縮させて前記液体を吐出させる押し込み波形要素と、を含み、
連続する２つの前記駆動パルスにおける先行の駆動パルスの押し込み波形要素の終了から後行の前記駆動パルスの引き込み波形要素の開始までの時間をパルス間隔とし、
前記共通液室の圧力変動に起因して生じる前記個別液室の圧力変動の圧力差が小さいタイミングに前記パルス間隔を設定する
ことを特徴とする液体を吐出する装置。 A plurality of nozzles that discharge liquid, a plurality of individual liquid chambers that communicate with each nozzle, a common liquid chamber that supplies liquid to the plurality of individual liquid chambers, and a pressure that generates pressure to pressurize the liquid in the individual liquid chambers A liquid discharge head comprising:
Drive waveform generating means for generating and outputting a drive waveform applied to the pressure generating means of the liquid ejection head,
The drive waveform includes a plurality of drive pulses that discharge liquid continuously in time series,
The drive pulse includes at least a drawing waveform element that expands the individual liquid chamber, and a pushing waveform element that contracts the expanded individual liquid chamber and discharges the liquid.
The time from the end of the pushing waveform element of the preceding driving pulse in the two consecutive driving pulses to the start of the drawing waveform element of the succeeding driving pulse is defined as a pulse interval.
An apparatus for ejecting liquid, wherein the pulse interval is set at a timing when the pressure difference of the pressure fluctuation of the individual liquid chamber caused by the pressure fluctuation of the common liquid chamber is small.
前記液体吐出ヘッドの圧力発生手段に与える駆動波形を生成出力する駆動波形生成手段と、を備え、
前記駆動波形には、時系列で連続して液体を吐出させる複数の駆動パルスを含み、
前記駆動パルスは、少なくとも、前記個別液室を膨張させる引き込み波形要素と、膨張された前記個別液室を収縮させて前記液体を吐出させる押し込み波形要素と、を含み、
連続する２つの前記駆動パルスにおける先行の駆動パルスの押し込み波形要素の終了から後行の前記駆動パルスの引き込み波形要素の開始までの時間をパルス間隔とし、
前記パルス間隔をＴｎ、
前記個別液室の固有振動周期をＴｃ、
前記先行の駆動パルスによる前記個別液室の圧力変動の第１ピークと、前記個別液室の圧力変動による前記共通液室における圧力変動に起因する前記個別液室の残留圧力変動の第１ピークまでの時間をｘ０、とするとき、
Ｔｎ＝ｎ×Ｔｃ／２＋ｘ０（ただし、ｎ：自然数）
である
ことを特徴とする液体を吐出する装置。 A plurality of nozzles that discharge liquid, a plurality of individual liquid chambers that communicate with each nozzle, a common liquid chamber that supplies liquid to the plurality of individual liquid chambers, and a pressure that generates pressure to pressurize the liquid in the individual liquid chambers A liquid discharge head comprising:
Drive waveform generating means for generating and outputting a drive waveform applied to the pressure generating means of the liquid ejection head,
The drive waveform includes a plurality of drive pulses that discharge liquid continuously in time series,
The drive pulse includes at least a drawing waveform element that expands the individual liquid chamber, and a pushing waveform element that contracts the expanded individual liquid chamber and discharges the liquid.
The time from the end of the pushing waveform element of the preceding driving pulse in the two consecutive driving pulses to the start of the drawing waveform element of the succeeding driving pulse is defined as a pulse interval.
The pulse interval is Tn,
The natural vibration period of the individual liquid chamber is Tc,
From the first peak of the pressure fluctuation of the individual liquid chamber due to the preceding drive pulse and the first peak of the residual pressure fluctuation of the individual liquid chamber due to the pressure fluctuation in the common liquid chamber due to the pressure fluctuation of the individual liquid chamber When the time of x is x0,
Tn = n × Tc / 2 + x0 (where n is a natural number)
An apparatus for ejecting liquid, characterized in that
前記液体吐出ヘッドの圧力発生手段に与える駆動波形を生成出力する駆動波形生成手段と、を備え、
前記駆動波形には、時系列で連続して液体を吐出させる少なくとも３つの駆動パルスを含み、
前記駆動パルスは、少なくとも、前記個別液室を膨張させる引き込み波形要素と、膨張された前記個別液室を収縮させて前記液体を吐出させる押し込み波形要素と、を含み、
連続する２つの前記駆動パルスにおける先行の駆動パルスの押し込み波形要素の終了から後行の前記駆動パルスの引き込み波形要素の開始までの時間をパルス間隔とし、
前記個別液室の固有振動周期をＴｃ、
前記先行の駆動パルスによる前記個別液室の圧力変動の第１ピークと、前記個別液室の圧力変動による前記共通液室における圧力変動に起因する前記個別液室の残留圧力変動の第１ピークまでの時間をｘ０、として、
Ｎ×Ｔｃ／２＋ｘ０（ただし、Ｎ：整数）
で得られる時間をΔｃとし、
前記駆動波形に含まれる少なくとも２つの前記パルス間隔をそれぞれＴｎ１、Ｔｎ２とするとき、
前記パルス間隔Ｔｎ１及びＴｎ２の内のいずれか一方は前記時間Δｃより短く、他方は前記時間Δｃより長い
ことを特徴とする液体を吐出する装置。 A plurality of nozzles that discharge liquid, a plurality of individual liquid chambers that communicate with each nozzle, a common liquid chamber that supplies liquid to the plurality of individual liquid chambers, and a pressure that generates pressure to pressurize the liquid in the individual liquid chambers A liquid discharge head comprising:
Drive waveform generating means for generating and outputting a drive waveform applied to the pressure generating means of the liquid ejection head,
The drive waveform includes at least three drive pulses for ejecting liquid continuously in time series,
The drive pulse includes at least a drawing waveform element that expands the individual liquid chamber, and a pushing waveform element that contracts the expanded individual liquid chamber and discharges the liquid.
The time from the end of the pushing waveform element of the preceding driving pulse in the two consecutive driving pulses to the start of the drawing waveform element of the succeeding driving pulse is defined as a pulse interval.
The natural vibration period of the individual liquid chamber is Tc,
From the first peak of the pressure fluctuation of the individual liquid chamber due to the preceding drive pulse and the first peak of the residual pressure fluctuation of the individual liquid chamber due to the pressure fluctuation in the common liquid chamber due to the pressure fluctuation of the individual liquid chamber Let x0 be the time of
N x Tc / 2 + x0 (where N is an integer)
Let Δc be the time obtained by
When at least two pulse intervals included in the drive waveform are Tn1 and Tn2, respectively.
One of the pulse intervals Tn1 and Tn2 is shorter than the time Δc, and the other is longer than the time Δc.
先頭の前記駆動パルスの押し込み波形要素の開始から最後尾の前記駆動パルスの押し込み波形要素の開始までの時間Ｔｔｏｔが、
Ｔｔｏｔ＝ｎ×（Ｔｃ／２）（ただし、ｎ：自然数）
である
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体を吐出する装置。 When the time x0 is 1/4 × Tc, and the time from the start of the pull-in waveform element of each drive pulse to the end of the push-in waveform element is 3/4 × Tc,
A time Ttot from the start of the pushing waveform element of the first driving pulse to the start of the pushing waveform element of the last driving pulse is represented by:
Ttot = n × (Tc / 2) (where n is a natural number)
The apparatus for discharging a liquid according to claim 1, wherein the apparatus discharges the liquid.
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体を吐出する装置。 The apparatus for discharging a liquid according to claim 1, wherein the common liquid chamber has a narrowed portion at an end.
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| US15/369,984 US9925765B2 (en) | 2015-12-08 | 2016-12-06 | Apparatus for ejecting liquid |
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| JP2019155870A (en) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 株式会社リコー | Liquid discharge device and liquid discharge unit |
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| JP7081239B2 (en) | 2018-03-16 | 2022-06-07 | 株式会社リコー | Liquid discharge device, liquid discharge unit |
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