專利名稱：控制壓電式噴墨打印頭噴墨精度的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電式噴墨打印機領(lǐng)域，具體地說是涉及一種控制壓電式噴墨打印頭驅(qū)動電壓的方法及其調(diào)整裝置，它可根據(jù)所測得的噴墨打印頭的溫度自動地調(diào)整其驅(qū)動電壓，使其基本不受打印頭的溫度變化的干擾，提高打印頭的噴墨精度和質(zhì)量。
背景技術(shù)：
壓電式噴墨打印機的打印頭內(nèi)裝有墨水，在打印頭內(nèi)的每一路腔體的兩側(cè)各裝有一塊壓電晶體，當控制器發(fā)出脈沖電壓信號，并施加于壓電晶體上時，即刻使其發(fā)生變形，由此產(chǎn)生的壓力擠壓腔體，使墨水從噴嘴中高速射出。因此，如何精確、自動、穩(wěn)定、適度地調(diào)整打印頭控制電壓一直頗受業(yè)內(nèi)廠家和技術(shù)人員的廣為關(guān)注?，F(xiàn)有調(diào)整電壓的方式主要有一種是直接將控制裝置置于打印機內(nèi)部，例如，英國Xaar(賽爾)公司等生產(chǎn)的打印頭。但該類產(chǎn)品調(diào)整電壓的方式由于電器件發(fā)熱量較大，易產(chǎn)生散熱不良等缺點，使整個打印頭溫升過快，溫度過高，從而嚴重影響打印性能，降低打印頭的使用壽命，而且該方式導致打印頭的生產(chǎn)成本較高。
另一種是置于打印頭外部，利用調(diào)整管的結(jié)構(gòu)形式。例如，日本EPSON(愛普生)公司制造的打印頭的驅(qū)動電壓調(diào)整裝置。該裝置的電壓調(diào)整系統(tǒng)中各調(diào)整部件體積較大，功率也相應(yīng)地較大，且均需另行安裝在一塊較大的控制板上，在實際使用中需接有高壓電源輸入線與溫度傳感器上的信息反饋線，因而在打印頭數(shù)量較多時，會造成連線較多的復(fù)雜情況，給打印頭的安裝、維護等帶來了諸多的不便(參見附圖1)。
經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，參考文獻FR-2636884公開了另一種方法。通過假定恒定的噴射速度，該方法基于作為墨溫度函數(shù)的操作壓力的變化。該方法不僅能確保墨質(zhì)量的反饋控制，而且由于恒定的噴射速度，還能保持墨質(zhì)量與溫度無關(guān)。該方法也要進行噴射速度的測量。期望的墨質(zhì)量值的特征曲線同時考慮到墨粘度和密度。然而，這種方法的實現(xiàn)需要打印頭和機器之間的距離是已知的。未經(jīng)過機器檢查的方面的任何誤差會導致墨質(zhì)量的偏差和打印質(zhì)量的惡化。另外，該方法需要操作者在參考機器的操作溫度改變前設(shè)定參考壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的打印頭發(fā)熱量較大，體積較大，較易受溫度的影響或溫控方法和裝置較為復(fù)雜等的技術(shù)問題。
本發(fā)明同時還解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的打印頭驅(qū)動電壓較易受工況條件的影響而發(fā)生偏移，使之難以確保墨水從噴嘴中噴出的狀態(tài)基本不變的技術(shù)問題。
此外，由于本發(fā)明可將溫度反饋信號就近處理，因而還解決了現(xiàn)有技術(shù)進行串、并聯(lián)連接時連線較為復(fù)雜，安裝、使用不甚方便的問題，而且就近對采集到的信號處理，減少傳輸環(huán)節(jié)可提高可靠性，節(jié)省器件空間。
本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述方法得以解決的它包括由設(shè)置在打印頭內(nèi)部的溫度傳感器及時檢測到打印頭的溫度變化；溫度信號由CPU經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，再由查表運算得到一個電壓基準值；其中，這個值表系根據(jù)打印頭本身的靈敏度系數(shù)、墨水特性預(yù)先計算好，并存放在CPU內(nèi)的ROM內(nèi)；用受軟件控制的閉環(huán)的脈寬調(diào)制方式來自動實現(xiàn)打印頭驅(qū)動電壓調(diào)整，使墨水從噴嘴中噴出的狀態(tài)基本不變。
作為優(yōu)選，所述的溫度傳感檢測、脈寬調(diào)制方式的產(chǎn)生及模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換均由混合信號型的單片機實現(xiàn)。有利于實現(xiàn)高電壓、小電流、寬范圍的電壓調(diào)整以適應(yīng)打印頭在不同溫度時對控制電壓的要求。
所述的控制電壓經(jīng)采樣后被CPU的另一路模數(shù)轉(zhuǎn)換讀入，作為反饋值，與基準值進行比較，按比較值調(diào)整脈寬調(diào)制發(fā)生器的占空比，從而找到一個合適占空比的脈寬調(diào)制波，輸出符合設(shè)定要求的電壓。
所述的脈寬調(diào)制波經(jīng)開關(guān)管Q的放大及電感、電容的濾波，并由采樣電路將電壓信息反饋至CPU，CPU對脈寬調(diào)制波的占空比不斷調(diào)整，使輸出電壓不會因負載變化而變化。
一種采用上述方法的壓電式噴墨打印頭驅(qū)動電壓裝置，包括打印頭、溫度傳感器和數(shù)據(jù)線相接的接口板，其特征在于所述的溫度傳感器設(shè)置在打印頭內(nèi)，在所述打印頭附近設(shè)置有電壓調(diào)整裝置；由溫度傳感器獲取的信號輸至電壓調(diào)整裝置，經(jīng)其內(nèi)的CPU不斷調(diào)整脈寬調(diào)制波的占空比，以閉環(huán)結(jié)構(gòu)向打印頭輸入適宜的驅(qū)動電壓。
由溫度傳感器取得的檢測信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，查表計算電壓值，與基準值進行比較，并由調(diào)整脈寬的調(diào)制發(fā)生器輸出符合設(shè)定要求的電壓輸出；由采樣電路將電壓信息反饋至CPU，在CPU內(nèi)進行A/D轉(zhuǎn)換以及與基準值進行比較。
所述的電壓調(diào)整裝置為一個混合信號型的單片機，并采用貼片封裝的結(jié)構(gòu)將其獨立地安裝于每個打印頭的接口板上。由于本發(fā)明采用了技術(shù)較為成熟的混合信號型的單片機，它將溫度傳感檢測、脈寬調(diào)制方式的產(chǎn)生及模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換等功能均在小體積的CPU內(nèi)獨立完成，所有的器件都置于打印頭旁，所采集到的信號幾乎不用硬件過濾處理，具有功能強，速度快，體積小，可節(jié)省硬件空間，而DC/DC的轉(zhuǎn)換功能以及較高耐壓的分立元件來實現(xiàn)。
所述的脈寬調(diào)制波經(jīng)開關(guān)管Q放大，以及電感和電感L、電容C的濾波，二極管D續(xù)流，并由電阻R1和電阻R2組成的采樣電路反饋實際輸出電壓，控制打印頭工作所需的驅(qū)動電壓，其電壓值為15V-35V。
因此，本發(fā)明的方法及其裝置具有下述的特點1.直接從打印頭內(nèi)部檢測其溫度，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的墨水溫度特性、打印頭本身靈敏度系數(shù)等，采用閉環(huán)方式由微型單片機控制、處理，因而具有反應(yīng)迅速，控制精度高，抗溫度、電壓等工況條件的偏移、抗干擾能力較強，提高設(shè)備的穩(wěn)定性，改善打印的質(zhì)量和精度。
2.由于本發(fā)明選用體積小，發(fā)熱量小的電器元件靈活地安裝于各個打印頭上部的接口板上或者打印頭附近，這樣溫度反饋信號就近被處理，每個打印頭不需要傳回給控制器(僅需要高壓輸入)，大大減少了打印頭的出線數(shù)量，在減少連接線的同時，也降低的連線的復(fù)雜程度，有利于安裝和日常的維護。
3.整機功耗較低，發(fā)熱量較小，操作方便，使用成本較低，利于提高打印頭的使用壽命，可廣泛地適應(yīng)于單個或多個打印頭的安裝、連接。


附圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一種布線的簡圖；附圖2是本發(fā)明的一種布線的簡圖；附圖3是本發(fā)明的一種外圍分立器件的電路圖；附圖4是本發(fā)明的一種進行電壓調(diào)整的工作原理的流程圖；附圖5是本發(fā)明的一種打印頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
實施例在打印頭1內(nèi)設(shè)置有若干個腔體，每一路腔體的兩側(cè)各裝有一塊壓電晶體，并在墨水腔中設(shè)有溫度傳感器，在打印頭1的上部設(shè)有打印頭接口2；在數(shù)據(jù)控制線5的端部接有接口板3，其上設(shè)置有電壓調(diào)整裝置4，它系采用混合信號型的單片機和與之相接的電子元件，并采用貼片封裝的結(jié)構(gòu)將其獨立地安裝于每個打印頭接口板3上(參見附圖5)。其中，所述的混合信號型的單片機將溫度傳感檢測、脈寬調(diào)制波的產(chǎn)生及模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換等功能均由其集成解決。由于本發(fā)明將體積小巧的電器元件就近安裝在各個打印頭的接口板上或者打印頭附近，這樣溫度反饋信號就近被處理，每個打印頭不需要傳回給控制器(僅需要高壓輸入)，大大減少了打印頭的出線數(shù)量(參見附圖2)。這在減少連接線的同時，也降低的連線的復(fù)雜程度，有利于安裝和日常的維護。
由溫度傳感器6獲取的墨水即時溫度檢測信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，查表計算電壓值，與基準值進行比較，并由調(diào)整脈寬的調(diào)制發(fā)生器不斷調(diào)整脈寬調(diào)制波的占空比，以閉環(huán)結(jié)構(gòu)向打印頭1輸入適宜的驅(qū)動電壓，由采樣電路將電壓信息反饋至CPU8，在CPU8內(nèi)實現(xiàn)信號進行A/D轉(zhuǎn)換以及與基準值進行比較，自動調(diào)整驅(qū)動電壓的輸出(參見附圖4)。
其中，所述的脈寬調(diào)制波經(jīng)開關(guān)管Q放大，由電感L和電容C濾波，二極管D續(xù)流后，即輸出驅(qū)動電壓，同時，由電阻R1和電阻R2組成的采樣電路，將輸出電壓的信號反饋進入CPU8，由其控制和調(diào)整打印頭工作所需的驅(qū)動電壓(參見附圖3)。脈沖電壓信號施加于壓電晶體上時，即刻使其發(fā)生變形，由此產(chǎn)生的壓力擠壓腔體，使墨水從噴嘴中高速射出。由于本發(fā)明系采用受軟件控制的閉環(huán)的脈寬調(diào)制方式來自動實現(xiàn)打印頭驅(qū)動電壓調(diào)整，使墨水穩(wěn)定地從噴嘴中噴出。
權(quán)利要求
1.一種控制壓電式噴墨打印頭噴墨精度的方法，其特征在于所述的方法包括由設(shè)置在打印頭內(nèi)部的溫度傳感器及時檢測到打印頭的溫度變化；溫度信號由CPU(8)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，再由查表運算得到一個電壓基準值；其中，這個值表系根據(jù)打印頭本身的靈敏度系數(shù)、墨水特性預(yù)先計算好，并存放在CPU(8)內(nèi)的ROM內(nèi)；用受軟件控制的閉環(huán)的脈寬調(diào)制方式來自動實現(xiàn)打印頭驅(qū)動電壓調(diào)整，使墨水從噴嘴中噴出的狀態(tài)基本不變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制壓電式噴墨打印頭噴墨精度的方法，其特征在于所述的溫度傳感檢測、脈寬調(diào)制方式的產(chǎn)生及模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換均由混合信號型的單片機實現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制壓電式噴墨打印頭噴墨精度的方法，其特征在于所述的控制電壓經(jīng)采樣后被CPU(8)的另一路模數(shù)轉(zhuǎn)換讀入，作為反饋值，與基準值進行比較，按比較值調(diào)整脈寬調(diào)制發(fā)生器的占空比，從而找到一個合適占空比的脈寬調(diào)制波，輸出符合設(shè)定要求的電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制壓電式噴墨打印頭噴墨精度的方法，其特征在于所述的脈寬調(diào)制波經(jīng)開關(guān)管Q的放大及電感、電容的濾波，并由采樣電路將電壓信息反饋至CPU，CPU對脈寬調(diào)制波的占空比不斷調(diào)整，使輸出電壓不會因負載變化而變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制壓電式噴墨打印頭噴墨精度的方法，其特征在于所述的脈寬調(diào)制波經(jīng)開關(guān)管Q的放大及電感、電容的濾波，并由采樣電路將電壓信息反饋至CPU(8)，CPU對脈寬調(diào)制波的占空比不斷調(diào)整，使輸出電壓不會因負載變化而變化。
6.一種控制壓電式噴墨打印頭噴墨精度的裝置，包括打印頭、溫度傳感器和數(shù)據(jù)線相接的接口板(3)，其特征在于所述的溫度傳感器設(shè)置在打印頭(1)內(nèi)，在所述打印頭(1)附近設(shè)置有電壓調(diào)整裝置(4)；由溫度傳感器獲取的信號輸至電壓調(diào)整裝置(4)，經(jīng)其內(nèi)的CPU不斷調(diào)整脈寬調(diào)制波的占空比，以閉環(huán)結(jié)構(gòu)向打印頭(1)輸入適宜的驅(qū)動電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制壓電式噴墨打印頭噴墨精度的裝置，其特征在于由溫度傳感器取得的檢測信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，查表計算電壓值，與基準值進行比較，并由調(diào)整脈寬的調(diào)制發(fā)生器輸出符合設(shè)定要求的功率輸出；由采樣電路將電壓信息反饋至CPU，在CPU(8)內(nèi)實現(xiàn)信號進行A/D轉(zhuǎn)換以及與基準值進行比較。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的控制壓電式噴墨打印頭噴墨精度的裝置，其特征在于所述的電壓調(diào)整裝置(4)為一個混合信號型的單片機，并采用貼片封裝的結(jié)構(gòu)將其獨立地安裝于每個打印頭(1)的接口板(3)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的控制壓電式噴墨打印頭噴墨精度的裝置，其特征在于所述的脈寬調(diào)制波經(jīng)開關(guān)管Q放大，以及電感和電感L、電容C的濾波，二極管D續(xù)流，并由電阻R1和電阻R2組成的采樣電路反饋實際輸出電壓，控制打印頭工作所需的驅(qū)動電壓，其電壓值為15V-35V。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制壓電式噴墨打印頭噴墨精度的裝置，其特征在于所述的脈寬調(diào)制波經(jīng)開關(guān)管Q放大，以及電感和電感L、電容C的濾波，二極管D續(xù)流，并由電阻R1和電阻R2組成的采樣電路反饋實際輸出電壓，控制打印頭工作所需的驅(qū)動電壓，其電壓值為15V-35V。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制壓電式噴墨打印頭驅(qū)動電壓的方法及其調(diào)整裝置。它包括由設(shè)置在打印頭內(nèi)部的溫度傳感器及時檢測到打印頭的溫度變化；溫度信號由CPU經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，再由查表運算得到一個電壓基準值；其中，這個值表系根據(jù)打印頭本身的靈敏度系數(shù)、墨水特性預(yù)先計算好，并存放在CPU內(nèi)的ROM內(nèi)；用受軟件控制的閉環(huán)的脈寬調(diào)制方式來自動實現(xiàn)打印頭驅(qū)動電壓調(diào)整，使墨水從噴嘴中噴出的狀態(tài)基本不變。因而具有反應(yīng)迅速，控制精度高，抗干擾能力較強，提高設(shè)備的穩(wěn)定性，改善打印的質(zhì)量和精度；并降低連線的復(fù)雜度，有利于安裝和日常的維護，整機功耗較低，利于提高打印頭的使用壽命等特點。
文檔編號B41J2/125GK1481992SQ0213698
公開日2004年3月17日 申請日期2002年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月12日
發(fā)明者葛晨文 申請人:杭州宏華數(shù)碼科技股份有限公司