專利名稱：噴墨記錄裝置、執(zhí)行機構(gòu)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種向記錄介質(zhì)噴墨而進(jìn)行印刷的噴墨記錄裝置(INKJET PRINTING APPARATUS)、在該噴墨記錄裝置中使用的執(zhí)行機構(gòu)控制裝置和執(zhí)行機構(gòu)控制方法。
背景技術(shù)：
在噴墨打印機的噴墨頭中，設(shè)有墨水容器和多個壓力室(pressurechamber)，墨水從壓力容器向壓力室供給。當(dāng)通過驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)而使壓力室的容積變化時，壓力被施加在壓力室內(nèi)的墨水上，從而墨水從與壓力室連接的噴嘴(nozzle)中噴出。串行式噴墨打印機的印刷作業(yè)是通過使上述噴墨頭在紙張寬度方向上往復(fù)移動而進(jìn)行的。
此外，在噴墨打印機的噴墨頭中，使大小2個墨滴按照大·小的順序連續(xù)地從噴嘴中噴出的技術(shù)是公知的(參照U.S.PatentNo.6,527,354)。在該技術(shù)中，向執(zhí)行機構(gòu)順次施加2種不同的脈沖，即噴射脈沖以及用于將離開噴嘴之前的墨滴的一部分吸回墨水流路內(nèi)的附加脈沖。其中，噴射脈沖采用所謂的“噴射前充滿(fill before fire)”方式，脈沖寬度實質(zhì)上等于壓力室的聲音共振周期的1/2。
但是，由于使大小2個墨滴按照大·小的順序連續(xù)地從噴嘴中噴出，所以在向執(zhí)行機構(gòu)施加噴射脈沖和附加脈沖的2種不同的脈沖的結(jié)構(gòu)中，脈沖波形變得比較復(fù)雜。脈沖波形越復(fù)雜，為了噴出1組墨滴所需要的1組脈沖列所占的時間越長，所以難以進(jìn)行高速印刷。此外，還存在如下問題，即在特定的印刷速度的情況下，例如當(dāng)在噴墨動作之后進(jìn)行下一個噴墨動作時，難以消除由于第一次噴墨動作而在殘留在墨水流路內(nèi)的壓力波等，從而難以實現(xiàn)印刷品質(zhì)的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能使為了按照大·小的順序連續(xù)地從噴嘴噴出大小2個墨滴而向執(zhí)行機構(gòu)施加的脈沖的波形變得簡單的噴墨記錄裝置，用于該噴墨記錄裝置中的執(zhí)行機構(gòu)控制裝置以及執(zhí)行機構(gòu)控制方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種噴墨記錄裝置，具有一端與噴嘴連接的多個壓力室；執(zhí)行機構(gòu)，可以成為使壓力室的容積為V1的第一狀態(tài)和使壓力室的容積為V2(V2＞V1)的第二狀態(tài)的兩種狀態(tài)；以及執(zhí)行機構(gòu)控制部，通過向執(zhí)行機構(gòu)施加電壓脈沖，使執(zhí)行機構(gòu)從第一狀態(tài)變?yōu)榈诙顟B(tài)之后，再次變?yōu)榈谝粻顟B(tài)，從而使墨水從噴嘴噴出，電壓脈沖的脈寬Tw比從噴嘴噴出的墨水的噴出速度變?yōu)樽畲髸r的脈寬Tmax短。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種控制執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)控制裝置，用于噴墨記錄裝置(INKJET PRINTING APPARATUS)中，該噴墨記錄裝置具有一端與噴嘴連接的多個壓力室；以及執(zhí)行機構(gòu)，可以成為使壓力室的容積為V1的第一狀態(tài)和使壓力室的容積為V2(V2＞V1)的第二狀態(tài)的兩種狀態(tài)，在使墨水從噴嘴噴出時，執(zhí)行機構(gòu)控制裝置向執(zhí)行機構(gòu)施加電壓脈沖，使得執(zhí)行機構(gòu)從第一狀態(tài)變?yōu)榈诙顟B(tài)之后，再次變?yōu)榈谝粻顟B(tài)，電壓脈沖的脈寬Tw比從噴嘴噴出的墨水的噴出速度變?yōu)樽畲髸r的脈寬Tmax短。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種執(zhí)行機構(gòu)控制方法，是控制噴墨記錄裝置(INKJET PRINTING APPARATUS)中的執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動的方法，該該噴墨記錄裝置具有一端與噴嘴連接的多個壓力室；以及執(zhí)行機構(gòu)，可以成為使壓力室的容積為V1的第一狀態(tài)和使壓力室的容積為V2(V2＞V1)的第二狀態(tài)的兩種狀態(tài)，通過使執(zhí)行機構(gòu)從第一狀態(tài)變?yōu)榈诙顟B(tài)之后，再次變?yōu)榈谝粻顟B(tài)，從而使墨水從噴嘴噴出，該執(zhí)行機構(gòu)控制方法向執(zhí)行機構(gòu)施加電壓脈沖，該電壓脈沖具有比從噴嘴噴出的墨水的噴出速度變?yōu)樽畲髸r的脈寬Tmax短的脈寬Tw。
根據(jù)上述第一～第三方面的構(gòu)成，不必向執(zhí)行機構(gòu)施加具有復(fù)雜波形的脈沖，就能按照大·小的順序連續(xù)地從噴嘴噴出大小2個墨滴。因此，可以使用于驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的脈沖的波形變得比較簡單，同時可以消除殘留在墨水流路內(nèi)的壓力波等，從而實現(xiàn)印刷品質(zhì)的提高。


通過以下附圖的描述，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點將變得更加清楚。
圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的噴墨打印機(噴墨記錄裝置)的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1所示的并列的噴墨頭的底視圖。
圖3是圖1所示的噴墨頭的局部剖視圖。
圖4是表示圖1所示的噴墨頭主體中的流路單元(ink passageunit)內(nèi)的墨水流路的放大剖視圖。
圖5是表示執(zhí)行單元的詳細(xì)結(jié)構(gòu)、圖4的V-V剖視圖。
圖6是示意地表示圖1的噴墨打印機中的電氣結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖7A是示意地表示從驅(qū)動器IC供給執(zhí)行單元的電壓脈沖的波形的曲線圖。
圖7B是表示接收了圖7A的電壓脈沖的執(zhí)行單元中的獨立電極的電位變化的、與圖7A對應(yīng)的曲線圖。
圖8A～C是表示通過驅(qū)動執(zhí)行單元，墨水從噴嘴噴出的狀態(tài)隨時間變化的圖。
圖9是表示使圖7A所述的電壓脈沖的脈寬Tw進(jìn)行各種變化，分別計算出墨滴的噴出速度以及墨滴的尺寸比的結(jié)果的表。
圖10是表示圖9的結(jié)果的曲線圖。
圖11是表示執(zhí)行單元的變形例的、與圖5對應(yīng)的剖視圖。
圖12是表示流路單元的變形例的、與圖4對應(yīng)的剖視圖。
具體實施方式
圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的噴墨打印機(噴墨記錄裝置)的整體結(jié)構(gòu)圖。本實施方式的噴墨打印機1是設(shè)有4個噴墨頭2的彩色噴墨打印機。噴墨打印機1具有送紙部11(圖中左側(cè))和排紙部12(圖中右側(cè))，在裝置內(nèi)部形成從送紙部11向排紙部12輸送紙張的紙張輸送路徑。
在緊鄰送紙部11的下游側(cè)，配置有一對送紙輥5a、5b，將作為介質(zhì)的紙張從圖中左方向右方輸送。在紙張輸送路徑的中間部配置有兩個皮帶輥6、7；以及環(huán)繞的環(huán)形輸送帶8，架設(shè)在兩個皮帶輥6、7之間。
輸送皮帶8具有由浸漬了氨基甲酸乙酯的聚酯基材和硅橡膠構(gòu)成的二層結(jié)構(gòu)，并且輸送皮帶8表面的輸送面?zhèn)扔晒柘鹉z構(gòu)成。通過一對送紙輥5a、5b輸送來的紙張借助于吸附力而被保持在輸送皮帶8表面的輸送面上，同時借助于一個皮帶輥6向圖中順時針方向(箭頭50的方向)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而被向輸送方向下游側(cè)(圖中右側(cè))輸送。
在紙張相對于皮帶輥6的插入和排出位置上，分別配置有壓鎮(zhèn)部件9a、9b。壓鎮(zhèn)部件9a、9b用于將紙張壓在輸送皮帶8的輸送面上而輸送，以使輸送皮帶8上的紙張不從輸送面上浮起來。
在沿著紙張輸送路徑的輸送皮帶8的輸送方向下游側(cè)(圖中右側(cè))，設(shè)有剝離機構(gòu)10。剝離機構(gòu)10被構(gòu)成為，將借助于吸附力而保持在輸送皮帶8的輸送面上的紙張從該輸送面上剝離，然后向右方的排紙部12輸送。
4個噴墨頭2分別在其下端具有噴墨頭主體2a。噴墨頭主體2a分別具有矩形截面，并且彼此相鄰配置，使得其長度方向成為與紙張輸送方向垂直的方向(圖1的紙面垂直方向)。即，該打印機1是行式打印機。4個噴墨頭主體2a的各底面與紙張輸送路徑相對，在這些底面上設(shè)有噴嘴13，該噴嘴13形成具有微小孔徑的多個噴墨口13a(參照圖2)。從4個噴墨頭主體2a分別噴出深紅色、黃色、藍(lán)綠色、黑色的墨水。
噴墨頭主體2a被配置成，在其下表面和輸送皮帶8的輸送面之間形成有少量間隙，在該間隙部分中形成有紙張輸送路徑。因此，當(dāng)通過輸送皮帶8輸送的紙張按順序通過緊鄰4個噴墨頭主體2a的下方時，從噴嘴13(參照圖4)向該紙張的上表面(印刷面)噴射各色墨水，從而可以在紙張上形成所希望的彩色圖像。
圖3示出了噴墨頭2的局部剖視圖。該噴墨頭2相對于設(shè)在打印機1內(nèi)的適當(dāng)部件14，通過支架15而安裝。該支架15具有垂直部15a和水平部15b，在側(cè)視圖中形成逆“T”字形。垂直部15a借助于螺釘16安裝在部件14上，而在水平部15b的下表面，通過隔離部件(spacer)40，順序固定有基塊17和噴墨頭主體2a。
在基塊17的內(nèi)部，沿其長度方向(圖3的紙面垂直方向)，形成有墨水積存處17A。墨水積存處17A從未圖示的墨水容器，通過適當(dāng)?shù)墓艿琅渲枚还┙o墨水，所以總是充滿墨水。
如后所述，噴墨頭主體2a具有流路單元(ink passage unit)20，形成有包含壓力室的墨水流路；以及執(zhí)行單元(執(zhí)行機構(gòu))19，向壓力室內(nèi)的墨水施加壓力。流路單元20在基塊17一側(cè)開設(shè)入口20a(參照圖2和圖3)，并與基塊17接合，使得該入口20a和基塊17的墨水積存處17A連通。因此，墨水積存處17A內(nèi)的墨水通過該入口20a而被導(dǎo)入流路單元20內(nèi)。
執(zhí)行單元19與流路單元20的上表面接合，具體地講，與流路單元20上表面和基塊17之間的接合區(qū)域之外的區(qū)域接合，而與基塊17不接觸。即，基塊17在入口20a附近與流路單元20接合，但在除此之外的區(qū)域，與噴墨頭主體2a分離，在該分離部分上配置有執(zhí)行單元19。此外，如圖2的虛線所示，執(zhí)行單元19在平面圖中為梯形，多個執(zhí)行單元19沿噴墨頭2的長度方向呈交錯狀地配置成2列。各執(zhí)行單元19的平行對邊(上邊和下邊)沿流路單元20的長度方向配置。相鄰的執(zhí)行單元19的斜邊在流路單元20的寬度方向上彼此重疊。與執(zhí)行單元19的接合區(qū)域?qū)?yīng)的流路單元20的下表面成為噴墨區(qū)域。
上述流路單元20的入口20a每2個成為一對，交錯狀地配置，而與沒有設(shè)置執(zhí)行單元19的區(qū)域?qū)?yīng)。這樣，由于多個入口20a在流路單元20的長度方向上間隔配置，所以即使噴墨頭2尺寸較長，墨水積存處17A內(nèi)的墨水也能抵抗流路阻力，并穩(wěn)定地向流路單元20供給。
以下參照圖4，對流路單元20內(nèi)的墨水流路進(jìn)行詳細(xì)說明。圖4是表示圖1所示的噴墨頭主體2a中的流路單元20內(nèi)的墨水流路的放大剖視圖。
如圖4所示，流路單元20具有層疊了九枚薄金屬平板21、22、23、24、25、26、27、28、29的結(jié)構(gòu)。岐管流路30跨越從上數(shù)第五～第七層平板25～27而形成，該岐管流路30經(jīng)由未圖示的路徑，與上述入口20a連通。在位于其上方的第四平板24上形成有連絡(luò)孔31，該連絡(luò)孔31與在第三層平板23上形成的狹縫32連接。
狹縫32通過在第二層平板22上形成得連通孔33，與在第一層平板21上形成的壓力室34的一端連通。該壓力室34用于接受固定在流路單元20上表面的執(zhí)行單元(執(zhí)行機構(gòu))19的變形而對墨水施加壓力，它與各噴嘴13一一對應(yīng)設(shè)置。壓力室34的另一端，通過貫通第二～第八層平板而形成的噴嘴連絡(luò)孔35，與在第九層平板(噴嘴板)29上形成的纖細(xì)錐形的噴嘴13連通。在該噴嘴13的前端形成有噴墨口13a。
由此，在流路單元20內(nèi)構(gòu)成與各噴嘴13一一對應(yīng)的墨水流路，該墨水流路從岐管流路30開始，與狹縫32、壓力室34、噴嘴連絡(luò)孔35以及噴嘴13連通。
壓力室34的剖面形狀為圓角的細(xì)長菱形或平行四邊形，但其圖示被省略。
以下參照圖5，對執(zhí)行單元19進(jìn)行更詳細(xì)地說明。圖5是圖4的V-V剖視圖。
如圖5所示，執(zhí)行單元19包含厚度分別為15μm左右、同樣形成的五枚壓電板51、52、53、54、55。這些壓電板51～55是連續(xù)的層狀平板(連續(xù)平板層)，跨越在噴墨頭2內(nèi)的一個噴墨區(qū)域內(nèi)形成的多個壓力室34而配置。壓電板51～55形成連續(xù)平板層，跨越多個壓力室34而配置，從而可以使壓電元件保持較高的機械剛性，提高噴墨頭2的噴墨響應(yīng)性能。
在從上數(shù)第一層和第二層的兩枚壓電板51、52之間，存在厚度2μm左右的共用電極(common electrode)61a。同樣，在第三層和第四層壓電板53、54之間，也存在厚度2μm左右的共用電極61b。共用電極61a、61b是在一個執(zhí)行單元19內(nèi)的幾乎整個區(qū)域上延伸的1枚導(dǎo)電板。共用電極61a、61b在未圖示的適當(dāng)區(qū)域上被接地，從而在與所有壓力室34對應(yīng)的區(qū)域上保持為相等的接地電位。
此外，在第一層壓電板51的上表面，與各壓力室34對應(yīng)而形成有厚度1μm左右的獨立電極62a。在第二層和第三層壓電板52、53之間，也配置有與上述獨立電極62a同樣形成的厚度2μm左右的獨立電極62b。配置有上述獨立電極62a、62b的部分相當(dāng)于對壓力室34內(nèi)的墨水施加壓力的壓力發(fā)生部A。
在第四層和第五層壓電板54、55之間、以及第五層壓電板55的下表面，沒有配置電極。
這些電極61a、61b、62a、62b由Ag-Pd系列等的金屬材料構(gòu)成。
如圖4和圖5所示，在執(zhí)行單元19上表面，接合有作為供電部件的柔性印刷電路板(FPCFlexible Printed Circuit)41。如圖3所示，該FPC 41從噴墨頭主體2a的側(cè)部引出，向上方彎曲，與配置在部件14側(cè)面的驅(qū)動器IC 80(參照圖1)連接。該驅(qū)動器IC 80進(jìn)而與基板81連接。獨立電極62a、62b通過在FPC 41內(nèi)部對于每個獨立電極62a、62b分別獨立形成的引線，與驅(qū)動器IC 80、進(jìn)而與搭載在基板81(參照圖1)上的MCU(Micro Controller Unit)82電連接，對于每個壓力室34獨立地控制電位。
在本實施方式的噴墨頭2中，第一層～第三層壓電板51～53在其厚度方向上被極化。因此，當(dāng)使獨立電極62a、62b成為與共用電極61a、61b不同的電位，對壓電板51～53在其極化方向上施加電場時，壓電板51～53的被施加電場的部分作為利用壓電效應(yīng)而變形的活性部工作，在其厚度方向即層疊方向上伸長或收縮，并利用橫向壓電效應(yīng)在與層疊方向垂直的方向即面方向上收縮或伸長。另一方面，剩余的2枚壓電板54、55成為不具有被獨立電極62a、62b和共用電極61a、61b夾在中間的區(qū)域的非活性層，所以不能自發(fā)地變形。也就是說，執(zhí)行單元19將上側(cè)(即遠(yuǎn)離壓力室34的一側(cè))的3枚壓電板51～53作為包含活性部的層，并且將下側(cè)(即靠近壓力室34一側(cè))的2枚壓電板54、55作為非活性層，形成所謂的單態(tài)(unimolf)型結(jié)構(gòu)。
在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)控制驅(qū)動器IC 80，使獨立電極62a、62b相對于共用電極61a、61b成為正或負(fù)的規(guī)定電位，使得電場和極化的方向相同時，壓電板51～53的被電極夾在中間的部分(活性部)在面方向上收縮。另一方面，由于非活性層的壓電板54、55不受電場的影響，所以不會自發(fā)地收縮，而是限制活性部的變形。其結(jié)果是，在上層壓電板51～53和下層壓電板54、55之間產(chǎn)生向極化方向的變形差，從而壓電板51～55向壓力室34一側(cè)凸出而變形(單態(tài)變形)。
以下參照圖6，對執(zhí)行單元19的控制進(jìn)行說明。圖6所示的MPU82配置在圖2的基板81上，是對噴墨打印機1進(jìn)行整體控制的控制器，它具有MPU(Micro Processor Unit)、ROM和RAM(均未圖示)。ROM中存儲有使根據(jù)圖像的灰度等級而噴出的墨滴的總體積不同的多種脈沖波形數(shù)據(jù)。RAM中可以隨時存儲印刷的圖像數(shù)據(jù)。MPU生成基于存儲在RAM中的圖像數(shù)據(jù)的串行印刷數(shù)據(jù)，并將該串行印刷數(shù)據(jù)以及存儲在ROM中的多種脈沖波形數(shù)據(jù)輸出給驅(qū)動器IC 80。
驅(qū)動器IC 80具有移位寄存器、多路復(fù)用器和驅(qū)動器緩沖器(driverbuffer)(均未圖示)。移位寄存器將從MCU 82輸出的串行印刷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，并分別輸出與噴墨頭2的各噴嘴13對應(yīng)的數(shù)據(jù)。多路復(fù)用器根據(jù)從移位寄存器輸出的數(shù)據(jù)，從與噴墨相關(guān)的多種脈沖波形數(shù)據(jù)中選擇合適的脈沖波形數(shù)據(jù)，然后將該數(shù)據(jù)輸出給驅(qū)動器緩沖器。驅(qū)動器緩沖器根據(jù)從多路復(fù)用器輸出的數(shù)據(jù)，生成具有規(guī)定電位的電壓脈沖，并通過FPC 41(參照圖3)將上述電壓脈沖供給與各噴嘴13對應(yīng)的執(zhí)行單元19的獨立電極62a、62b。由此，與各噴嘴13對應(yīng)的執(zhí)行單元19被驅(qū)動，從而在紙張上形成所希望的圖像。
以下參照圖7A和圖7B，對在驅(qū)動器IC 80中生成并被提供給執(zhí)行單元19的獨立電極62a、62b的電壓脈沖的波形，以及接收該電壓脈沖的獨立電極62a、62b的電壓變化進(jìn)行說明。圖7A是表示從驅(qū)動器IC 80供給執(zhí)行單元19的電壓脈沖波形的示意曲線圖。圖7B是表示接收圖7A的電壓脈沖的執(zhí)行單元19中的獨立電極62a、62b的電位變化、與圖7A對應(yīng)的曲線圖。
在圖7A所示的電壓脈沖波形中(a)、(c)的范圍是電壓V0，(b)的范圍是電壓零。(b)的范圍的時間Tw在本發(fā)明中稱為“電壓脈沖的脈寬”。如圖5所示，接收了該電壓脈沖的執(zhí)行單元19中的獨立電極62a、62b形成與共電極61a、61b一起將作為電介質(zhì)的壓電板51、52和53夾在中間的狀態(tài)的電容器，產(chǎn)生與電容器的充電時間相當(dāng)?shù)难訒r，同時表示圖7B所示的電壓變化。圖7A所示的時刻T1、T2和時間Tw分別與圖7B所示的T1、T2和時間Tw對應(yīng)。
以下參照圖8A～C，對接收了圖7A所示的電壓脈沖的執(zhí)行單元19的驅(qū)動進(jìn)行說明。圖8A～C是表示隨時間變化，通過驅(qū)動執(zhí)行單元19而從噴嘴13噴出墨水的狀態(tài)圖。
圖8A與規(guī)定電壓V0施加在獨立電極62a、62b上的圖7B的(a)對應(yīng)。此時，執(zhí)行單元19的下表面在圖5所示的壓力發(fā)生部A的區(qū)域中向壓力室34一側(cè)凸出變形。此時的壓力室34的容積為V1，將該狀態(tài)作為執(zhí)行單元19的第一狀態(tài)。
圖8B與圖7B的(b)中的獨立電極62a、62b電壓為零的部分對應(yīng)。此時，執(zhí)行單元19沒有產(chǎn)生圖8A所示的凸?fàn)钭冃?。此時的壓力室34的容積V2比圖8A所示的壓力室34的容積V1增大，將該狀態(tài)作為執(zhí)行單元19的第二狀態(tài)。該壓力室34容積增大的結(jié)果是墨水從岐管流路30被吸入壓力室34中。
圖8C與圖7B的(c)中的獨立電極62a、62b再次變?yōu)殡妷篤0的部分對應(yīng)。此時，執(zhí)行單元19的下表面與圖8A同樣向壓力室34一側(cè)凸出變形。即，此時執(zhí)行單元19變?yōu)樯鲜龅谝粻顟B(tài)。其結(jié)果是，壓力被施加在壓力室34內(nèi)的墨水上，從而從噴嘴13前端的噴墨口13a噴出大小兩個分離的墨滴d1、d2。墨滴d1、d2滴落在紙張的印刷面上，形成墨點。
如上所述，驅(qū)動本實施方式的執(zhí)行單元19，使壓力室34的容積暫時增大(從圖8A到圖8B)，產(chǎn)生負(fù)的壓力波，然后當(dāng)該壓力波在流路單元20內(nèi)的墨水流路端部上反射，并向噴嘴13側(cè)前進(jìn)，形成正的壓力波而返回時，再次使壓力室34的容積減小(從圖8B到圖8C)。這種方法被稱為“噴射前充滿(fill before fire)”，這樣，由于反射來的正壓力波和由于執(zhí)行單元19的變形而產(chǎn)生的正壓力波疊加而形成的較強壓力施加在墨水上，可以相應(yīng)地減小壓力室34，或可以降低執(zhí)行單元19的驅(qū)動電壓。因此，具有以下優(yōu)點，即實現(xiàn)壓力室34的高集成化、噴墨頭2的小型化以及驅(qū)動噴墨頭2時的操作成本。
當(dāng)采用具有上述優(yōu)點的“噴射前充滿”方法時，利用在噴墨口13a部分上形成的墨水彎液面(ink meniscus)的振動和壓力波到達(dá)該墨水彎液面部分的時序之間的關(guān)系，可以通過一次噴墨動作而將兩個分離的墨滴噴出。
因此，在本實施方式中，進(jìn)行如下控制，使得如圖7A所示的施加在執(zhí)行單元19上的電壓脈沖的脈寬Tw比在從噴嘴13噴出的墨水的噴出速度最大時的脈寬Tmax(在本實施方式中，相當(dāng)于壓力波從與壓力室34一端連接的噴墨口13a到與另一端連接的狹縫32的壓力室34側(cè)出口(圖4的流路內(nèi)箭頭所示的部分)傳播的時間)短(Tmax＜Tw)，優(yōu)選0.7Tmax≤Tw≤0.8Tmax。換言之，從圖7B可以看出，進(jìn)行如下控制，使得從時刻T1到時刻T2的時間Tw比Tmax短，優(yōu)選0.7Tmax≤Tw≤0.8Tmax，上述時刻T1是執(zhí)行單元19從上述第一狀態(tài)開始變?yōu)榈诙顟B(tài)的時刻，上述時刻T2是執(zhí)行單元19從第二狀態(tài)開始變?yōu)榈谝粻顟B(tài)的時刻。
由此，可以使用于驅(qū)動執(zhí)行單元19的電壓脈沖的波形(參照圖7A)比施加2個脈沖時的簡單，同時能按照大·小的順序連續(xù)地噴出象圖8C的d1、d2那樣的大小2個墨滴。因此，可以消除殘留在墨水流路內(nèi)的壓力波等，從而實現(xiàn)印刷品質(zhì)的提高。
以上是根據(jù)本發(fā)明人進(jìn)行的實驗結(jié)果而得到的，以下對該實驗進(jìn)行詳細(xì)說明。
在實驗中使壓力室34的形狀變化，形成Tmax＝5.4μs、Tmax＝5.2μs、Tmax＝5.0μs等三種噴墨頭主體2a。然后，對各噴墨頭主體2a分別施加具有不同脈寬Tw的圖7A所示的電壓脈沖，然后測定從噴墨口13a噴出的2個墨滴d1、d2的噴出速度，并且對噴出的墨滴進(jìn)行照片拍攝、圖像處理，從而計算出墨滴d1、d2的尺寸。
圖9是表示對于Tmax＝5.4μs、Tmax＝5.2μs、Tmax＝5.0μs等各種情況，分別改變圖7A所示的電壓脈沖的脈寬Tw，計算出的各個墨滴的噴出速度以及墨滴的尺寸比的結(jié)果的表。圖10是表示圖9的結(jié)果的曲線圖。其中，尺寸比是將從噴墨口13a最初噴出的墨滴d1作為第一墨滴，將隨后噴出的墨滴d2作為第二墨滴，而計算出的上述尺寸的比(第一墨滴d1的直徑)/(第二墨滴d2的直徑)。因此，在尺寸比大于1的情況下，第一墨滴d1比隨后的第二墨滴d2大。此外，圖10的橫軸表示脈寬Tw，左側(cè)的縱軸表示墨滴的噴出速度，右側(cè)的縱軸表示墨滴的尺寸比。
上述“噴射前充滿”方式中合成的壓力波越大，墨滴的噴出速度越大。
此外，從圖9和圖10中可以看出，當(dāng)增大電壓脈沖的脈寬Tw時，墨滴的噴出速度逐漸變大，在達(dá)到峰值之后降低。該峰值時的脈寬為Tmax(參照圖10)。
當(dāng)Tmax＝5.4μs時，如圖10上側(cè)的曲線圖所示，在脈寬Tw為4.3μs(約0.8Tmax)以下的范圍內(nèi)，墨滴的尺寸比超過1。墨滴的尺寸比超過1意味著最初噴出的第一墨滴d1比隨后的第二墨滴d2的體積大。由于較小的第二墨滴d2比較大的第一墨滴d1的速度快，所以從第一墨滴d1附著在印刷面上到第二墨滴d2附著在印刷面上的時間差很小。同樣，當(dāng)Tmax＝5.2μs時，如圖10中央的曲線圖所示，在脈寬Tw為4.0μs(約0.8Tmax)以下、Tmax＝5.0μs時，如圖10下側(cè)的曲線圖所示，在脈寬Tw為4.0μs(0.8Tmax)以下的范圍內(nèi)，墨滴的尺寸比超過1。
此外，在Tw≤0.8Tmax的范圍內(nèi)，當(dāng)使脈寬Tw減小時，圖10的3個曲線圖中的任何一個都表現(xiàn)出墨滴的噴出速度下降的趨勢(即施加在墨水上的壓力下降的趨勢)。如果考慮墨滴噴射的穩(wěn)定性、為了實現(xiàn)高分辨率的噴墨頭而減小壓力室34尺寸、實現(xiàn)高集成化的要求，以及降低執(zhí)行單元19消耗功率的要求等，則在相同條件下，墨滴的噴出速度越大越好。綜合考慮以上方面，將脈寬Tw設(shè)定為0.7Tmax≤Tw≤0.8Tmax，可以實現(xiàn)印刷品質(zhì)的提高、壓力室34的高集成化、噴墨頭2的小型化以及執(zhí)行單元19消耗功率的降低，所以是最優(yōu)的。
此外，當(dāng)壓力室34被高集成化時，對每個分壓力室34的控制，即對與各壓力室34對應(yīng)的每個執(zhí)行單元19的控制將變得復(fù)雜，但通過采用本實施方式的方法，可以在實現(xiàn)壓力室34高集成化的同時，高效地控制執(zhí)行單元19。
另一方面，脈寬Tw為Tmax以上的情況(Tmax≤Tw)與Tw小于Tmax的情況相比，由于脈沖周期變長，所以印刷動作的時間變長，效率低下。此外，如圖10下側(cè)的曲線圖所示，墨滴的噴出速度下降得很快。由于上述原因，優(yōu)選脈寬Tw比Tmax短。
此外，在本實施方式中，通過從驅(qū)動器IC 80提供圖7A所示的電壓脈沖來驅(qū)動執(zhí)行單元19，所以能如圖8A～圖8C所示，在噴墨時使執(zhí)行單元19進(jìn)行第一狀態(tài)→第二狀態(tài)→第一狀態(tài)的變化，并且如圖7B所示，能使從時刻T1到時刻T2的時間Tw與電壓脈沖的脈寬Tw等價，從而高精度且可靠地進(jìn)行控制，上述時刻T1是執(zhí)行單元19從第一狀態(tài)開始變?yōu)榈诙顟B(tài)的時刻，上述時刻T2是執(zhí)行單元19從第二狀態(tài)開始變?yōu)榈谝粻顟B(tài)的時刻。
本發(fā)明除了適用于向被固定的噴墨頭主體2a輸送紙張并進(jìn)行印刷的、上述實施方式所述的行式打印的噴墨打印機之外，還適用于例如在輸送紙張的同時，使噴墨頭主體2a在垂直于紙張的方向上反復(fù)移動并進(jìn)行印刷的串行打印方式的噴墨打印機。
此外，本發(fā)明不限于噴墨打印機，也適用于例如噴墨式傳真機或復(fù)印機。
此外，包含執(zhí)行單元19、壓力室34等的噴墨頭的結(jié)構(gòu)不限于上述實施方式。例如，執(zhí)行單元可以是圖11所述的結(jié)構(gòu)。該執(zhí)行單元119包含2枚壓電板151、152，在2枚壓電板151、152之間存在共用電極161，在上側(cè)的壓電板151的FPC 41一側(cè)，與壓力室34對應(yīng)而形成有獨立電極162。這樣，在執(zhí)行單元的結(jié)構(gòu)與上述實施方式不同的情況下，通過使用本發(fā)明，也可以進(jìn)行有效的控制。此外，壓力室34的形狀不限于菱形或平行四邊形，也可以構(gòu)成為例如長方形。只要構(gòu)成在適當(dāng)?shù)姆较蛏暇哂虚L度方向，并且一端與噴嘴13連接即可。
在上述實施方式中，“壓力波從流路單元20的墨水流路中的噴墨口13a傳播到狹縫32的壓力室34一側(cè)出口的時間”與墨水噴出速度最大時的脈寬Tmax相當(dāng)，但不限于此。例如圖12所示，在噴墨頭主體102不具有狹縫32(參照圖4)，而是形成從壓力室34到岐管流路30的圓筒狀連通孔133的情況下，可以認(rèn)為“壓力波從流路單元20的墨水流路中的噴墨口13a傳播到狹縫32的壓力室34一側(cè)出口的時間”與本發(fā)明中的“Tmax”相當(dāng)。即，墨水噴出速度最大時的脈寬“Tmax”的值隨著流路單元20內(nèi)的墨水流路的結(jié)構(gòu)等而不同。
盡管根據(jù)上述實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但很顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種替換、修改和變形。因此，上述優(yōu)選實施方式僅是為了說明本發(fā)明，而不是限定性的。在不違背本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變更。
權(quán)利要求1.一種噴墨記錄裝置(INKJET PRINTING APPARATUS)，具有一端與噴嘴連接的多個壓力室；執(zhí)行機構(gòu)，可以成為使上述壓力室的容積為V1的第一狀態(tài)和使上述壓力室的容積為V2(V2＞V1)的第二狀態(tài)的兩種狀態(tài)，并且與上述壓力室相向的面，在上述第一狀態(tài)在上述壓力室一側(cè)呈凸?fàn)?，且在上述第二狀態(tài)與上述壓力室的平面平行；以及執(zhí)行機構(gòu)控制部，通過向上述執(zhí)行機構(gòu)施加電壓脈沖，使上述執(zhí)行機構(gòu)從上述第一狀態(tài)變?yōu)樯鲜龅诙顟B(tài)之后，再次變?yōu)樯鲜龅谝粻顟B(tài)，從而使墨水從上述噴嘴噴出，其特征在于上述電壓脈沖的脈寬Tw比從上述噴嘴噴出的墨水的噴出速度變?yōu)樽畲髸r的脈寬Tmax短。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴墨記錄裝置(INKJET PRINTINGAPPARATUS)，其中，上述電壓脈沖的脈寬Tw滿足0.7Tmax≤Tw≤0.8Tmax。
3.一種噴墨記錄裝置(INKJET PRINTING APPARATUS)，具有一端與噴嘴連接的多個壓力室；執(zhí)行機構(gòu)，可以成為使上述壓力室的容積為V1的第一狀態(tài)和使上述壓力室的容積為V2(V2＞V1)的第二狀態(tài)的兩種狀態(tài)，并且與上述壓力室相向的面，在上述第一狀態(tài)在上述壓力室一側(cè)呈凸?fàn)?，且在上述第二狀態(tài)與上述壓力室的平面平行；以及執(zhí)行機構(gòu)控制部，通過使上述執(zhí)行機構(gòu)從上述第一狀態(tài)變?yōu)樯鲜龅诙顟B(tài)之后，再次變?yōu)樯鲜龅谝粻顟B(tài)，從而使墨水從上述噴嘴噴出，其特征在于上述執(zhí)行機構(gòu)控制部使從時刻T1到時刻T2的時間Tw比從上述噴嘴噴出的墨水的噴出速度變?yōu)樽畲髸r的脈寬Tmax短，上述時刻T1是上述執(zhí)行機構(gòu)從上述第一狀態(tài)開始變?yōu)樯鲜龅诙顟B(tài)的時刻，上述時刻T2是上述執(zhí)行機構(gòu)從上述第二狀態(tài)開始變?yōu)樯鲜龅谝粻顟B(tài)的時刻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴墨記錄裝置(INKJET PRINTINGAPPARATUS)，其中，從時刻T1到時刻T2的時間Tw滿足0.7Tmax≤Tw≤0.8Tmax，上述時刻T1是上述執(zhí)行機構(gòu)從上述第一狀態(tài)開始變?yōu)樯鲜龅诙顟B(tài)的時刻，上述時刻T2是上述執(zhí)行機構(gòu)從上述第二狀態(tài)開始變?yōu)樯鲜龅谝粻顟B(tài)的時刻。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴墨記錄裝置(INKJET PRINTINGAPPARATUS)，其中，通過從上述執(zhí)行機構(gòu)控制部向上述執(zhí)行機構(gòu)施加電壓脈沖，使上述執(zhí)行機構(gòu)從上述第一狀態(tài)變?yōu)樯鲜龅诙顟B(tài)之后，再次變?yōu)樯鲜龅谝粻顟B(tài)，從而使墨水從上述噴嘴噴出。
6.一種控制執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)控制裝置，用于噴墨記錄裝置(INKJET PRINTING APPARATUS)中，該噴墨記錄裝置具有一端與噴嘴連接的多個壓力室；以及執(zhí)行機構(gòu)，可以成為使上述壓力室的容積為V1的第一狀態(tài)和使上述壓力室的容積為V2(V2＞V1)的第二狀態(tài)的兩種狀態(tài)，并且與上述壓力室相向的面，在上述第一狀態(tài)在上述壓力室一側(cè)呈凸?fàn)?，且在上述第二狀態(tài)與上述壓力室的平面平行，在使墨水從上述噴嘴噴出時，上述執(zhí)行機構(gòu)控制裝置向上述執(zhí)行機構(gòu)施加電壓脈沖，使得上述執(zhí)行機構(gòu)從上述第一狀態(tài)變?yōu)樯鲜龅诙顟B(tài)之后，再次變?yōu)樯鲜龅谝粻顟B(tài)，其特征在于上述電壓脈沖的脈寬Tw比從上述噴嘴噴出的墨水的噴出速度變?yōu)樽畲髸r的脈寬Tmax短。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的執(zhí)行機構(gòu)控制裝置，其中，上述電壓脈沖的脈寬Tw滿足0.7Tmax≤Tw≤0.8Tmax。
8.一種控制執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)控制裝置，用于噴墨記錄裝置(INKJET PRINTING APPARATUS)中，該噴墨記錄裝置具有一端與噴嘴連接的多個壓力室；以及執(zhí)行機構(gòu)，可以成為使上述壓力室的容積為V1的第一狀態(tài)和使上述壓力室的容積為V2(V2＞V1)的第二狀態(tài)的兩種狀態(tài)，并且與上述壓力室相向的面，在上述第一狀態(tài)在上述壓力室一側(cè)呈凸?fàn)?，且在上述第二狀態(tài)與上述壓力室的平面平行，在使墨水從上述噴嘴噴出時，上述執(zhí)行機構(gòu)控制裝置控制上述執(zhí)行機構(gòu)，使得上述執(zhí)行機構(gòu)從上述第一狀態(tài)變?yōu)樯鲜龅诙顟B(tài)之后，再次變?yōu)樯鲜龅谝粻顟B(tài)，其特征在于上述執(zhí)行機構(gòu)控制裝置使從時刻T1到時刻T2的時間Tw比從上述噴嘴噴出的墨水的噴出速度變?yōu)樽畲髸r的脈寬Tmax短，上述時刻T1是上述執(zhí)行機構(gòu)從上述第一狀態(tài)開始變?yōu)樯鲜龅诙顟B(tài)的時刻，上述時刻T2是上述執(zhí)行機構(gòu)從上述第二狀態(tài)開始變?yōu)樯鲜龅谝粻顟B(tài)的時刻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的執(zhí)行機構(gòu)控制裝置，其中，從時刻T1到時刻T2的時間Tw滿足0.7Tmax≤Tw≤0.8Tmax，上述時刻T1是上述執(zhí)行機構(gòu)從上述第一狀態(tài)開始變?yōu)樯鲜龅诙顟B(tài)的時刻，上述時刻T2是上述執(zhí)行機構(gòu)從上述第二狀態(tài)開始變?yōu)樯鲜龅谝粻顟B(tài)的時刻。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的執(zhí)行機構(gòu)控制裝置，其中，通過向上述執(zhí)行機構(gòu)施加電壓脈沖，使上述執(zhí)行機構(gòu)從上述第一狀態(tài)變?yōu)樯鲜龅诙顟B(tài)之后，再次變?yōu)樯鲜龅谝粻顟B(tài)，從而使墨水從上述噴嘴噴出。
專利摘要本實用新型的執(zhí)行單元通過從驅(qū)動器IC被施加電壓脈沖，可以獲得使壓力室的容積為V1的第一狀態(tài)和使壓力室的容積為V2(V2＞V1)的第二狀態(tài)的兩種狀態(tài)，并且與上述壓力室相向的面，在上述第一狀態(tài)在上述壓力室一側(cè)呈凸?fàn)?，且在上述第二狀態(tài)與上述壓力室的平面平行。通過使執(zhí)行單元從第一狀態(tài)變?yōu)榈诙顟B(tài)之后，再次變?yōu)榈谝粻顟B(tài)，可以從與壓力室一端連接的噴嘴噴出墨水。向執(zhí)行單元施加的電壓脈沖的脈寬Tw比從噴嘴噴出的墨水的噴出速度變?yōu)樽畲髸r的脈寬Tmax短。由此，可以使電壓脈沖的波形變得簡單，同時可以按照大·小的順序連續(xù)地噴出大小2個墨滴。
文檔編號B41J2/045GK2709166SQ03280118
公開日2005年7月13日 申請日期2003年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月24日
發(fā)明者巖尾直人, 松元步 申請人:兄弟工業(yè)株式會社, 京瓷株式會社