液体喷出装置以及图像形成装置转让专利
申请号 : CN201910711728.8
文献号 : CN110861408B
文献日 : 2022-01-21
发明人 : 楠竜太郎 , 黄明辉 , 徐莉
申请人 : 东芝泰格有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种液体喷出装置,其特征在于,具备:喷嘴板,喷出液体的喷嘴在行方向和列方向上排列成阵列状;
致动器,设置于每个所述喷嘴;
液体供给部,连通于所述喷嘴;以及
驱动信号供给部,对于在同一驱动循环中在行方向上相互相邻的所述喷嘴的致动器,在具有所述液体供给部内的液体的固有振动的半周期的奇数倍的延迟时间的定时分别供给驱动信号,且对于在同一驱动循环中在列方向上相互相邻的所述喷嘴的致动器,在具有所述固有振动的半周期的奇数倍的延迟时间的定时分别供给驱动信号。
2.一种液体喷出装置,其特征在于,具备:喷嘴板,喷出液体的喷嘴在行方向和列方向上排列成阵列状;
致动器,设置于每个所述喷嘴;
液体供给部,连通于所述喷嘴;以及
驱动信号供给部,在以AL表示所述液体供给部内的液体的固有振动的半周期时,对于在同一驱动循环中在行方向上相互相邻的所述喷嘴的致动器,在具有0.6AL~1.5AL的延迟时间的定时分别供给驱动信号,且对于在同一驱动循环中在列方向上相互相邻的所述喷嘴的致动器,在具有0.6AL~1.5AL的延迟时间的定时分别供给驱动信号。
3.根据权利要求1或2所述的液体喷出装置,其特征在于,在将位于所述行方向第i个且所述列方向第j个的第i行第j列的喷嘴的延迟时间设为ai,j时,包含延迟时间满足ai,j=ai+bj的喷嘴。
4.根据权利要求1或2所述的液体喷出装置,其特征在于,在将位于所述行方向第i个且所述列方向第j个的第i行第j列的喷嘴的延迟时间设为ai,j、将第i+1行第j‑1列的喷嘴的延迟时间设为ai+1,j-1、将第i+1行第j+1列的喷嘴的延迟时间设为ai+1,j+1时,包含延迟时间为ai,j=ai+1,j-1或者延迟时间为ai,j=ai+1,j+1的喷嘴。
5.根据权利要求3所述的液体喷出装置,其特征在于,在将第i+1行第j‑1列的喷嘴的延迟时间设为ai+1,j-1、将第i+1行第j+1列的喷嘴的延迟时间设为ai+1,j+1时,包含延迟时间为ai,j=ai+1,j-1或者延迟时间为ai,j=ai+1,j+1的喷嘴。
6.根据权利要求1或2所述的液体喷出装置,其特征在于,所述驱动信号供给部对于在所述同一驱动循环中被驱动的所述致动器中的位于在行方向上隔一行和/或在列方向上隔一列的位置的所述致动器,在在所述延迟时间上加上小于所述液体的固有振动的半周期的延迟时间偏移量而得到的定时供给驱动信号。
7.根据权利要求3所述的液体喷出装置,其特征在于,所述驱动信号供给部对于在所述同一驱动循环中被驱动的所述致动器中的位于在行方向上隔一行和/或在列方向上隔一列的位置的所述致动器,在在所述延迟时间上加上小于所述液体的固有振动的半周期的延迟时间偏移量而得到的定时供给驱动信号。
8.根据权利要求4所述的液体喷出装置,其特征在于,所述驱动信号供给部对于在所述同一驱动循环中被驱动的所述致动器中的位于在行方向上隔一行和/或在列方向上隔一列的位置的所述致动器,在在所述延迟时间上加上小于所述液体的固有振动的半周期的延迟时间偏移量而得到的定时供给驱动信号。
9.根据权利要求5所述的液体喷出装置,其特征在于,所述驱动信号供给部对于在所述同一驱动循环中被驱动的所述致动器中的位于在行方向上隔一行和/或在列方向上隔一列的位置的所述致动器,在在所述延迟时间上加上小于所述液体的固有振动的半周期的延迟时间偏移量而得到的定时供给驱动信号。
10.一种图像形成装置,其特征在于,具备权利要求1至9中任一项所述的液体喷出装置。
说明书 :
液体喷出装置以及图像形成装置
技术领域
背景技术
的表面上形成图像等。3D打印机从造形材料喷出头喷出造形材料的液滴并使造形材料硬
化,形成三维造形物。分注装置喷出样品的液滴并向多个容器等供给预定量的样品。
喷出量变化。为了抑制串扰,探讨了使在行方向上排列的喷嘴彼此的驱动定时偏移的方式。
然而,如果不仅在行方向上而且在列方向上也排列喷嘴,则根据例如形成的图像和/或造形
物的形状,存在在同一驱动循环中驱动在列方向上排列的喷嘴的情况,不能抑制串扰。
发明内容
于每个喷嘴。液体供给部连通于喷嘴。驱动信号供给部对于在同一驱动循环中在行方向上
相互相邻的喷嘴,在具有液体供给部内的液体的固有振动的半周期的奇数倍的延迟时间的
定时,向致动器供给驱动信号,且对于在同一驱动循环中在列方向上相互相邻的喷嘴,在具
有所述半周期的奇数倍的延迟时间的定时,向致动器供给驱动信号。
附图说明
具体实施方式
例如作为外装体的箱型的壳体11。在壳体11的内部配置有收纳作为记录介质的一例的片材
S的盒12、片材S的上游传送路13、传送从盒12内取出的片材S的传送带14、向传送带14上的
片材S喷出墨的液滴的喷墨头1A~1D、片材S的下游传送路15、排出托盘16以及控制基板17。
作为用户接口的操作部18配置于壳体11的上部侧。
的箭头A1表示片材S的从盒12向传送带14的传送路径。
达24为驱动装置的一例。图中A2表示传送带14的旋转方向。在传送带14的背面侧,配置有负
压容器25。负压容器25与减压用的风扇26连结在一起,容器内通过风扇26形成的气流而变
为负压。片材S通过负压容器25内变为负压而被吸附保持于传送带14的上表面。图中A3表示
气流的流动。
形成图像。喷墨头1A~1D除了喷出的墨的颜色不同,形成相同构造。墨的颜色例如为青色、
品红、黄、黑。
盒3A~3D配置于各喷墨头1A~1D的上方。在待机时,为了使墨不从喷墨头1A~1D的喷嘴51
(参照图2)漏出,各墨供给压力调整装置32A~32D将各喷墨头1A~1D内相对于大气压调整
为负压,例如‑1kPa。在图像形成时,各墨盒3A~3D的墨通过墨供给压力调整装置32A~32D
而供给到各喷墨头1A~1D。
送路15而从排出口27向排出托盘16传送。图中箭头A4表示片材S的传送路径。
墨供给部4供给。来自墨供给压力调整装置32A的墨流路31A连接于墨供给部4的上部侧。驱
动电路7是驱动信号供给电路的一例,构成驱动信号供给部。箭头A2表示已述的传送带14的
旋转方向(参照图1)。
的方式倾斜地排列。各喷嘴51在X轴方向上以距离X1、在Y轴方向上以距离Y1的间隔配置。作
为一例,距离X1设为42.3μm,距离Y1设为254μm。即,以在X轴方向上成为600DPI的记录密度
的方式确定距离X1。进而,以在Y轴方向上以1200DPI打印的方式,基于传送带14的旋转速度
与墨着陆为止所需要的时间的关系而确定距离Y1。喷嘴51将在Y轴方向上排列的8个喷嘴51
设为1组而在X轴方向上排列多组。图示省略,但在X轴方向上排列例如75组,进而将75组喷
嘴设为1群而在Y轴方向上排列2群,由此排列总数1200个喷嘴51。
器8与独立电极81分别电连接。进而,各致动器8通过公共电极82将在Y轴方向上排列的8个
致动器8电连接。各独立电极81以及各公共电极82进而与安装垫9分别电连接。安装垫9成为
向致动器8输入驱动信号(电信号)的输入端口。各独立电极81分别向各致动器8输入驱动信
号,各致动器8与输入的驱动信号相应而驱动。此外,为了说明方便,图3通过实线记载致动
器8、独立电极81、公共电极82以及安装垫9,但这些部件配置于喷嘴板5的内部(参照图4的
纵剖图)。
例如IC(Integrated Circuit)。驱动电路7生成向致动器8输入的驱动信号。
室(独立压力室)41。压力室41为例如将上部开放了的圆柱形的空间。各压力室41的上部开
口,与公共墨室42连通。墨流路31经由墨供给口43与公共墨室42连通。各压力室41以及公共
墨室42内被墨充满。公共墨室42有时也形成为例如使墨循环的流路状。压力室41为在例如
厚度500μm的单晶硅晶片上形成了例如直径200μm的圆柱形的孔的构成。墨供给部4为在例
如氧化铝(Al2O3)上形成了与公共墨室42相对应的空间的构成。
的构造。下部电极86与独立电极81电连接,上部电极84与公共电极82电连接。在保护层52与
振动板53的边界处存在防止独立电极81与公共电极82的短路的绝缘层54。绝缘层54由例如
厚度0.5μm的二氧化硅膜(SiO2)形成。上部电极84与公共电极82通过形成于绝缘层54的接
触孔55电连接。考虑压电特性与绝缘破坏电压,压电体85由例如厚度5μm以下的PZT(锆钛酸
铅)形成。下部电极86以及上部电极84由例如厚度0.15μm的铂形成。独立电极81与公共电极
82由例如厚度0.3μm的金(Au)形成。
电体85进行d31模式变形而向内侧弯曲,详细后述。而且在将向压电体85的电压施加停止时
复原。通过该可逆的变形,压力室(独立压力室)41的容积扩张以及收缩。在改变压力室41的
容积时,压力室41内的墨压变化。
达24、墨供给压力调整装置32A~32D、操作部18以及各种传感器。来自作为外部连接设备的
计算机2的打印数据通过I/O端口93而向控制基板17发送,并被保存于图像存储器94。CPU90
按照描画顺序向驱动电路7发送保存于图像存储器94的打印数据。
印数据来控制驱动器73。驱动器73基于解码器72的控制,输出使各致动器8动作的驱动信
号。驱动信号为向各致动器8施加的电压。
期中滴落3次墨的液滴的多重滴落的驱动波形。如果高速滴落,则墨成为一个液滴而着陆于
片材S。图7的驱动波形为所谓的拉喷射的驱动波形。但是,驱动波形并不限于三脉冲。也可
以为例如单脉冲和/或双脉冲。另外,并不限于拉喷射,也可以为推喷射或推拉喷射。
0V)后,从时刻t2到时刻t3施加电压V3而进行第1次墨的滴落。进而,在从时刻t3到时刻t4设
为电压V2(=0V)后,在从时刻t4到时刻t5施加电压V3而进行第2次墨的滴落。进而,在从时
刻t5到时刻t6设为电压V2(=0V)后,从时刻t6到时刻t7施加电压V3而进行第3次墨的滴落。
如果高速滴落,则液滴成为一滴而着陆于片材S。在滴落结束后的时刻t7,施加偏置电压V1
而使压力室41内的残留振动衰减。
时间、从时刻t4到时刻t5的时间、从时刻t5到时刻t6的时间、从时刻t6到时刻t7的时间分别
设定为由墨的特性与头内构造确定的固有的振动周期λ的半周期。固有的振动周期λ的半周
期也称为AL(Acoustic Length,声学长度)。此外,一连串的动作中,公共电极82的电压为
0V,设为一定。
如图8的(b)所示在压电体85上产生d31模式的变形。具体地说,圆环状的压电体85在厚度方
向上伸长,在径向上缩短。通过该压电体85的变形,在振动板53上产生弯曲应力,致动器8向
内侧弯曲。即,致动器8以成为以喷嘴51为中心的洼地的方式变形,压力室41的容积收缩。
下降,但通过从公共墨室42向其供给墨,墨压力上升。然后,在变为时刻t2时向压力室41的
墨供给停止,墨压力的上升也停止。即,成为所谓的拉的状态。
室41的容积变小的方式通过致动器8按压而提高墨压力,如图8的(d)示意地所示从喷嘴51
按压出墨。电压V3的施加持续到时刻t3,如图8的(e)示意地所示,墨成为液滴而从喷嘴51喷
出。即,进行了第1次墨的滴落。
为电压V2(=0V)后,从时刻t6到时刻t7施加了电压V3时也通过同样的动作与作用进行第3
次墨的滴落(图8的(b)~(e))。
压力室41的容积收缩的方式驱动致动器8,将压力室41内的墨压实质设为0,使压力室41内
的墨的残留振动强制衰减。
振动的周期与振幅的大小。如图9所示,如果从第1行第1列的喷嘴(驱动喷嘴)51喷出墨,则
传递到在行方向上相邻的第1行第2列的喷嘴51、在列方向上相邻的第2行第1列的喷嘴51以
及在对角方向上相邻的第2行第2列的喷嘴51的流速振动大。因此,如果在来自第1行第1列
的喷嘴51的流速振动残留时从相邻的喷嘴51喷出墨,则干涉而产生串扰。虽然振幅变小,但
流速振动也传递到位于比相邻的喷嘴51远的位置的喷嘴51。
振动周期λ)。即,通过位于该喷墨头1A的压力室41内的墨确定的固有的振动周期。因此,固
有振动周期λ能够通过在充满了墨的状态下检测致动器8的阻抗的变化而测定。阻抗的检测
使用例如阻抗分析仪。作为测定固有振动周期λ的其他的方法,也可以从驱动电路7向致动
器8供给步进波形等电信号,通过激光多普勒振动计测定致动器8的振动。另外,也能够通过
使用了计算机的模拟通过运算求出。
喷嘴51的驱动定时也相互具有固有振动周期λ的半周期的时间差的方式,设定驱动定时。如
果具有半周期的时间差,则可以先驱动相互相邻的喷嘴51的任一方。例如从第1行第1列的
喷嘴51观察,在行方向上相邻的第1行第2列的喷嘴51相对于第1行第1列的喷嘴51使驱动定
时延迟,将其延迟时间设为固有振动周期λ的半周期。进而从第1行第1列的喷嘴51观察,在
列方向上相邻的第2行第1列的喷嘴51也相对于第1行第1列的喷嘴51使驱动定时延迟,将其
延迟时间设为固有振动周期λ的半周期。关注第1行第1列以外的喷嘴51,也相对于在行方向
以及列方向上相互相邻的喷嘴51,使驱动定时相互延迟固有振动周期λ的半周期。
nAL)。图11是通过AL表示向图10的各喷嘴51分配的延迟时间的矩阵。具体地说,将向图10的
各喷嘴51分配的延迟时间设为1群,在列方向上排列2群而设为64个(=8列×8行)的矩阵。
框内的数值将第1行第1列的喷嘴51的驱动定时设为基准(=0),通过AL的倍数表示其他的
喷嘴51的延迟时间(单位:AL)。
的奇数倍。此外,框内的数值相同喷嘴51在同一驱动循环中以相同定时驱动。图11以矩阵表
示64个(=8×8)喷嘴51的延迟时间,但能够通过将该矩阵进一步在行方向和/或列方向上
排列而设定更多的喷嘴51的延迟时间。
间设定为(ai+bj)。例如第3行第3列的喷嘴51的延迟时间(4AL)成为满足了行方向的第3个
(第3行第1列)喷嘴51的延迟时间(2AL)以及列方向的第3个(第1行第3列)喷嘴51的延迟时
间(2AL)的值。其他的喷嘴51也同样。根据该规则,能够容易地进行较多的喷嘴51的驱动定
时的设定。
的延迟时间设为ai+1,j+1时,也能够设为包含设定为延迟时间ai,j=延迟时间ai+1,j-1或者延
迟时间ai,j=延迟时间ai+1,j+1的喷嘴51。
为1AL。当然,并不限定于1AL,只要设为AL的奇数倍即可。即,在致动器8的驱动开始后,将电
压变化成电压V1、电压V2以及电压V3的定时也成为固有振动周期λ的每半周期的间隔。
列方向上相邻的喷嘴51彼此的压力振动的周期互相偏移半周期而在公共墨室42内互相抵
消。进而然后的改变电压(V1,V2,V3)的驱动定时也设定为固有周期λ的每半周期的间隔,所
以对于通过改变电压而产生的压力振动也在公共墨室42内互相抵消。当然,并不限定于相
邻的喷嘴51,来自驱动定时成为AL的奇数倍的延迟时间的喷嘴51的压力振动的周期互相偏
移半周期,所以互相抵消。但是,如从图9的结果可知,向在行方向上相邻的喷嘴51以及在列
方向上相邻的喷嘴51传递的流速振动大,所以抑制来自在行方向以及列方向上相邻的喷嘴
51的压力振动的影响的优点大。
在行方向上而且在列方向上也设置AL的奇数倍的延迟时间,能够对于各种打印图案,减少
同一驱动循环中的延迟时间的一致。结果,与打印图案无关都能够抑制串扰,能够防止印刷
品质的恶化。
了确认与打印图案无关都能抑制串扰,而设定了各种喷出图案。如果喷出速度的变化较小,
则能够抑制串扰。
i行第j列的喷嘴51的延迟时间设定为ai+bj。另一方面,实施例4、8、12,在将第i行第j列的喷
嘴51的延迟时间设为ai,j、将第i+1行第j-1列的喷嘴51的延迟时间设为ai+1,j-1、将第i+1行
第j+1列的喷嘴51的延迟时间设为ai+1,j+1时,设定为延迟时间ai,j=延迟时间ai+1,j-1或者延
迟时间ai,j=延迟时间ai+1,j+1。
行的喷嘴51喷出墨,在第2次驱动循环中从偶数行的喷嘴51喷出墨。另外,实施例16以成为
方格图案的方式将驱动循环分为2个。此外,实施例13~16中的所谓相邻的喷嘴51,是在同
一驱动循环中喷出墨的喷嘴51之中相邻的喷嘴51。因此,在例如实施例13的情况下,对于第
1行第1列的喷嘴51,在同一驱动循环中在行方向上相邻的喷嘴51成为第3行第1列的喷嘴
51。在同一驱动循环中在列方向上相邻的喷嘴51成为第1行第2列的喷嘴51。
喷嘴51。另外,实施例16,在将行方向第i个且列方向第j个的第i行第j列的喷嘴51的延迟时
间设为ai,j、将第i+1行第j-1列的喷嘴51的延迟时间设为ai+1,j-1、将第i+1行第j+1列的喷
嘴51的延迟时间设为ai+1,j+1时,包含设定为延迟时间ai,j=延迟时间ai+1,j-1或者延迟时间
ai,j=延迟时间ai+1,j+1的喷嘴51。
1~29是根据经验将频率高的喷出图案体系化为64个(8行×8列)的矩阵的图案。而且对于
实施例1~16中的每一个,模拟了以喷出图案1~29喷出墨时的喷出速度的变化。进而作为
比较,对于图16的比较例1~3中的每一个也同样模拟了以喷出图案1~29喷出墨时的喷出
速度的变化。
间,能够减小喷出速度的变化。即,能够抑制串扰。与此相对,比较例1~3的喷出速度的变化
大。串扰引起的喷出速度的变化成为使印刷的品质下降的一个因素。
知,通过设定为0.6AL~1.5AL的范围,能够抑制喷出速度的变化。另外,通过设定为2.8AL~
3AL的范围,能够抑制喷出速度的变化。
连通。
为优选的一例,与图11同样通过64个(=8列×8行)的矩阵表示加上延迟时间偏移量Δt的
喷嘴51的3个排列的图案。即,为按行分配延迟时间偏移量Δt的图案、按列分配延迟时间偏
移量Δt的图案和锯齿状分配延迟时间偏移量Δt的图案。按行分配延迟时间偏移量Δt的
图案为例如隔一行分配延迟时间偏移量Δt。按列分配延迟时间偏移量Δt的图案为例如隔
一列分配延迟时间偏移量Δt。锯齿状分配延迟时间偏移量Δt的图案为例如隔一行以及隔
一列分配延迟时间偏移量Δt。当然,对哪一喷嘴51加上延迟时间偏移量Δt也可以为图20
的排列的图案以外的情况。
51不同,但优选设为公共的值。在该情况下,如从后述的实施例的结果也可知,优选根据向
各喷嘴51分配的延迟时间的图案与加上延迟时间偏移量Δt的喷嘴51的排列的图案的组合
来确定延迟时间偏移量Δt的值。作为驱动信号供给部的驱动电路7向在同一驱动循环中被
驱动的喷嘴51的致动器8中的加上延迟时间偏移量Δt的喷嘴51的致动器8,在在延迟时间
中包含了延迟时间偏移量Δt的定时供给驱动信号。
间上进而加上延迟时间偏移量Δt而驱动致动器8时的墨的喷出速度的变化进行模拟。
量Δt的排列的图案。延迟时间偏移量Δt在‑0.4AL~0.4AL的范围内以0.05AL间隔进行各
种设定。此外,1AL≈2μs。图22通过曲线图表示实施例18~20的喷出速度的偏差。如从图22
的结果可知,实施例18中,如果将延迟时间偏移量Δt设定为+0.1AL,则能够比不应用延迟
时间偏移量Δt时(Δt=0AL)的喷出速度、即实施例6的喷出速度时将偏差改善9%。实施例
19中,如果将延迟时间偏移量Δt设定为‑0.15AL,则能够比不应用延迟时间偏移量Δt时
(Δt=0AL)的喷出速度、即实施例1的喷出速度将偏差改善7%。实施例20中,如果将延迟时
间偏移量Δt设定为+0.05AL,则能够比不应用延迟时间偏移量Δt时(Δt=0AL)的喷出速
度、即实施例5的喷出速度将偏差改善4%。即,通过按行加上延迟时间偏移量Δt而向延迟
时间给予相互偏移,串扰的降低效果提高。
量Δt的排列的图案。延迟时间偏移量Δt在‑0.4AL~0.4AL的范围内以0.05AL间隔进行各
种设定。此外,1AL≈2μs。图24通过曲线图表示实施例21~23的喷出速度的偏差。如从图24
的结果可知,实施例21中,如果将延迟时间偏移量Δt设定为+0.05AL,则能够比不应用延迟
时间偏移量Δt时(Δt=0AL)的喷出速度、即实施例6的喷出速度将偏差改善4%。实施例22
中,如果将延迟时间偏移量Δt设定为+0.2AL,则能够比不应用延迟时间偏移量Δt时(Δt
=0AL)的喷出速度、即实施例1的喷出速度将偏差改善2%。实施例23中,如果将延迟时间偏
移量Δt设定为‑0.05AL,则能够比不应用延迟时间偏移量Δt时(Δt=0AL)的喷出速度、即
实施例5的喷出速度将偏差改善6%。即,通过按列加上延迟时间偏移量Δt而向延迟时间给
予相互偏移,串扰的降低效果提高。
移量Δt的排列的图案。延迟时间偏移量Δt在‑0.4AL~0.4AL的范围内以0.05AL间隔进行
各种设定。此外,1AL≈2μs。图26通过曲线图表示实施例24~26的喷出速度的偏差。如从图
26的结果可知,实施例24中,如果将延迟时间偏移量Δt设定为+0.2AL,则能够比不应用延
迟时间偏移量Δt时(Δt=0AL)的喷出速度、即实施例6的喷出速度将偏差改善5%。实施例
25中,如果将延迟时间偏移量Δt设定为+0.2AL,则能够比不应用延迟时间偏移量Δt时(Δ
t=0AL)的喷出速度、即实施例1的喷出速度将偏差改善9%。实施例26中,如果将延迟时间
偏移量Δt设定为+0.05AL,则能够比不应用延迟时间偏移量Δt时(Δt=0AL)的喷出速度、
即实施例5的喷出速度将偏差改善1%。即,通过锯齿状加上延迟时间偏移量Δt而向延迟时
间给予相互偏移,串扰的降低效果提高。
驱动方式的致动器的喷墨头。
出头。
替换、变更。这些实施方式和/或其变形包含于发明的范围和/或宗旨,并且包含于权利要求
书所述的发明与其均等的范围。