⚡ 駆動波形とインク応答制御 | Waveform Control and Drop Ejection
本ドキュメントでは、インクジェットヘッドに印加される駆動波形とインクの吐出応答との関係を整理します。
波形形状（パルス幅・立上り・階段波形など）やプリパルス設計により、液滴量・速度・分裂挙動を最適化できます。
This document explains how drive waveforms affect droplet formation, velocity, and stability.
📐 1. 駆動波形の基本構成 | Basic Waveform Types
| 波形種別 / Type | 説明 / Description | 用途例 / Applications |
|---|---|---|
| 単一矩形パルス | 単一パルスで変位を生成 / Basic rectangular drive | 単一滴吐出 |
| プリパルス付き波形 | 先行パルスでプレストレス / Pre-stress before main | サテライト抑制 |
| マルチパルス | 小パルス連続で変位調整 / Multiple pulses | 多段吐出・微量制御 |
| 階段波形 | 段階的に電圧変化 / Stepwise voltage | 過渡応答抑制 |
🔍 2. 波形パラメータとインク応答 | Parameters & Ink Response
| パラメータ / Parameter | 例（単位） / Example | 影響 / Effect |
|---|---|---|
| 電圧振幅（Vp） | 10〜40 V | 吐出速度・液滴量に直結 |
| パルス幅（Tw） | 数 µs〜数10 µs | 変形量・液柱長さ決定 |
| 立ち上がり時間 | 数100 ns〜数 µs | サテライト抑制・安定性 |
| オフセット電位 | 0 V or 負バイアス | 変形開始点の調整（抗電界対応） |
※ MEMS薄膜ピエゾなどでは、電界履歴（ヒステリシス）に配慮したプリパルス設計が必要となる場合があります。
💧 3. 液滴応答と波形調整例 | Examples of Adjustment
| 調整目的 / Objective | 波形工夫 / Approach | 効果 / Effect |
|---|---|---|
| サテライト抑制 | プリパルス＋緩やかな立上り | 主液滴のみ安定吐出 |
| 吐出速度向上 | パルス幅延長 or 電圧増加 | 初速上昇・高粘度対応 |
| 分裂制御・多段滴形成 | マルチパルス | 液滴合成・微細制御 |
| 応答ばらつき低減 | 階段波形＋オーバードライブ制御 | ノズル間一貫性改善 |
📊 4. 評価との連携 | Evaluation Methods
駆動波形と液滴挙動の関係は以下の観察で検証されます：
- 高速度カメラ — 主液滴・サテライト分離のタイミング確認
- 遅延時間測定 — 波形印加から吐出までの応答遅延
- 初速・角度測定 — ノズル間比較・インク依存性の確認
→ 詳細は 🔗 ink_flight_analysis.md を参照。
📎 5. 備考と安全表現 | Notes on Neutral Expression
- 本資料は 公開技術・業界通説 に基づき整理。
- 特定企業の制御アルゴリズムや電極構成には触れていません。
- あくまで 物理原理ベースの抽象記述 に留めています。
📚 参考資料 | References
- 特許文献：JP2019-xxxxxx, US2020/xxxxxxxA1
- J. Imaging Science, 応用物理学会論文集
- FujiFilm Dimatix Jetting Design Guide（公開資料）