專利名稱:能有效地增加色調(diào)數(shù)目的液滴噴射設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及從噴射口噴射諸如墨水的液滴的液滴噴射設(shè)備。
背景技術(shù):
在是液滴噴射設(shè)備的示例的噴墨型打印機(jī)中,已知這樣的技術(shù),即通過(guò)驅(qū)動(dòng)壓電致動(dòng)器來(lái)將噴射能量施加到壓力室內(nèi)的墨水,使得從與壓力室流體連通的噴嘴的噴射口噴射墨滴(參見(jiàn)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2009-226676)。
發(fā)明內(nèi)容
此外,在噴墨型打印機(jī)中,已知增加分辨率和色調(diào)的數(shù)目以便改進(jìn)記錄質(zhì)量。增加分辨率要求大幅度的成本增加。為了增加色調(diào)的數(shù)目,考慮增加一個(gè)記錄周期內(nèi)從一個(gè)噴射口噴射的墨滴的數(shù)目的類型(例如從0,1,2和3液滴的四種類型增加到0,1,2,3和4的五種類型)等等。這里,一個(gè)記錄周期是記錄介質(zhì)相對(duì)于頭移動(dòng)對(duì)應(yīng)于分辨率的單位距離所需的時(shí)間段。為實(shí)現(xiàn)此,需要增加在一個(gè)記錄周期內(nèi)施加到壓電層的脈沖電壓的數(shù)目。然而,記錄周期非常短,例如50 μ s (微秒),因此增加該周期內(nèi)的脈沖電壓的數(shù)目是極其困難的。
鑒于上文,本發(fā)明的目的是提供一種液滴噴射設(shè)備,其能相對(duì)容易地增加色調(diào)的數(shù)目并且實(shí)現(xiàn)記錄質(zhì)量的改進(jìn)。
為獲得上述和其他目的,本發(fā)明提供一種液體噴射設(shè)備,包括通道構(gòu)件、致動(dòng)器、 驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部、電壓組信息存儲(chǔ)部和電壓施加部。通道構(gòu)件形成有具有用于噴射液滴的噴射口的液體通道。通道構(gòu)件具有形成有暴露液體通道的一部分的開(kāi)口的表面。致動(dòng)器包括被布置在通道構(gòu)件的表面上面對(duì)開(kāi)口的分層體,以將能量施加到開(kāi)口中的液體。分層體包括從靠近通道構(gòu)件的表面一側(cè)按順序布置的第一壓電層和第二壓電層。第一和第二壓電層中的每一個(gè)包括部分面對(duì)開(kāi)口的活動(dòng)部?;顒?dòng)部相對(duì)于厚度方向插在電極之間。驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部被構(gòu)造為生成用于驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部被構(gòu)造為生成對(duì)應(yīng)于施加到第一壓電層的活動(dòng)部的第一電壓的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和對(duì)應(yīng)于施加到第二壓電層的活動(dòng)部的第二電壓的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。電壓組信息存儲(chǔ)部存儲(chǔ)兩種或更多種電壓組,每一電壓組包括用于在單個(gè)記錄周期內(nèi)從噴射口噴射的每一液滴數(shù)的第一和第二電壓的組合,其中,單個(gè)記錄周期是記錄介質(zhì)相對(duì)于通道構(gòu)件移動(dòng)對(duì)應(yīng)于要被記錄在記錄介質(zhì)上的圖像的分辨率的單位距離所需的時(shí)間段。電壓施加部被構(gòu)造為基于圖像的圖像數(shù)據(jù)將第一電壓施加到第一壓電層的活動(dòng)部并且將第二電壓施加到第二壓電層的活動(dòng)部。電壓施加部被構(gòu)造為選擇在電壓組信息存儲(chǔ)部中存儲(chǔ)的兩種或更多種電壓組中的一個(gè)并且將組成所選擇的電壓組的每一電壓施加到第一和第二壓電層的活動(dòng)部。按包括在第一和第二電壓中的脈沖形電壓的時(shí)間重疊程度來(lái)分類電壓組。
根據(jù)上述方面,電壓施加部選擇用于噴射的每一液滴數(shù)的兩種或更多種電壓組中的一個(gè),并且執(zhí)行電壓施加。對(duì)于每一種電壓組,電壓組具有包括在第一電壓和第二電壓中的脈沖形電壓的不同的時(shí)間重疊程度。因此,即使在相同液滴數(shù)的情況下,通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇電壓組的類型,能夠改變致動(dòng)器的變形量,由此改變施加到開(kāi)口內(nèi)的液體的能量的大小。因此,因?yàn)樵谙嗤旱螖?shù)的情況下改變液滴的大小和量,因此,能相對(duì)容易地增加色調(diào)數(shù),由此實(shí)現(xiàn)記錄質(zhì)量的改進(jìn)。
優(yōu)選地,第一和第二電壓中的每一個(gè)包括矩形脈沖電壓。
更優(yōu)選地,第一和第二電壓中的每一個(gè)表示二值電勢(shì)。
優(yōu)選地,第一和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一個(gè)是噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào),僅通過(guò)所述信號(hào),能使液滴從噴射口噴出;并且第一和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的另一個(gè)是不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào),僅通過(guò)所述信號(hào),不能使液滴從噴射口噴出,并且使在噴射口中形成的彎液面振動(dòng),而沒(méi)有使液滴從噴射口噴出。
優(yōu)選地,電壓施加部被構(gòu)造為選擇性地將對(duì)應(yīng)于噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)的噴射脈沖電壓施加到第一和第二壓電層中的一個(gè)中的多個(gè)活動(dòng)部,并且將對(duì)應(yīng)于不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)的不噴射脈沖電壓施加到第一和第二壓電層中的另一個(gè)中的多個(gè)活動(dòng)部,而與噴射脈沖電壓是否施加到面對(duì)第一和第二壓電層中的另一個(gè)中的活動(dòng)部的第一和第二壓電層中的一個(gè)中的活動(dòng)部無(wú)關(guān)。
優(yōu)選地,電壓施加部被構(gòu)造為在不施加對(duì)應(yīng)于噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)的噴射脈沖電壓的時(shí)間段中的一個(gè)時(shí)間段期間施加對(duì)應(yīng)于不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)的不噴射脈沖電壓。
優(yōu)選地,按第二壓電層基于噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)開(kāi)始變形從而液體通道的一部分的體積增加的時(shí)間點(diǎn)Tl和時(shí)間上最接近時(shí)間點(diǎn)Tl的第一壓電層基于不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)開(kāi)始變形從而液體通道的該部分的體積減小的時(shí)間點(diǎn)tl之間的時(shí)間差,對(duì)電壓組進(jìn)行分類。
優(yōu)選地,按第二壓電層基于噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)開(kāi)始變形從而液體通道的一部分的體積減小的時(shí)間點(diǎn)T2和時(shí)間上最接近時(shí)間點(diǎn)T2的第一壓電層基于不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)開(kāi)始變形從而液體通道的該部分的體積增加的時(shí)間點(diǎn)t2之間的時(shí)間差,分類電壓組。
優(yōu)選地,不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)被施加到的第一和第二壓電層中的一個(gè)形成有彼此分開(kāi)并且每個(gè)形成多個(gè)活動(dòng)部的多個(gè)單個(gè)電極,和將多個(gè)單個(gè)電極相互連接的連接電極。
更優(yōu)選地,液體通道包括多個(gè)壓力室,每個(gè)壓力室是包括開(kāi)口的部分,多個(gè)壓力室布置在沿表面的方向上并構(gòu)成多個(gè)行,并且連接電極將對(duì)應(yīng)于一行或多行的多個(gè)單個(gè)電極相互連接。
優(yōu)選地,第一和第二電壓中的一個(gè)的波形圖案在為單個(gè)記錄周期內(nèi)從噴射口噴出的每一液滴數(shù)提供的兩種或更多種電壓組中是公共的。
更優(yōu)選地,第一和第二電壓中的一個(gè)的波形圖案在為單個(gè)記錄周期內(nèi)從噴射口噴出的不同液滴數(shù)提供的電壓組中是公共的。
優(yōu)選地,第二壓電層是在分層體中包括的壓電層中離通道構(gòu)件的表面最遠(yuǎn)的最外層,并且第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)是噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào),僅通過(guò)所述信號(hào)能使液滴從噴射口噴出。
優(yōu)選地,致動(dòng)器進(jìn)一步包括位于分層體和通道構(gòu)件之間以密封開(kāi)口的振動(dòng)板。
優(yōu)選地,離通道構(gòu)件的表面最近的致動(dòng)器中的電極是地電極。
更優(yōu)選地,地電極在其上形成地電極的整個(gè)表面上延伸。
更優(yōu)選地,沿著厚度方向,第一和第二壓電層在相同方向上極化。
優(yōu)選地,電壓施加部被構(gòu)造為執(zhí)行電壓施加以在基于圖像數(shù)據(jù)將每一電壓施加到第一和第二壓電層的活動(dòng)部的時(shí)段期間不反轉(zhuǎn)在活動(dòng)部中生成的電場(chǎng)的方向。
將參考附圖,詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,其中 圖1是示出采用根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的液滴噴射設(shè)備的噴墨型打印機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意側(cè)視圖; 圖2是示出包括在圖1的打印機(jī)中的噴墨頭的通道單元和致動(dòng)器單元的平面視圖; 圖3是示出由圖2中的單點(diǎn)劃線包圍的區(qū)域III的放大視圖; 圖4是沿圖3中的線IV-IV的局部截面圖; 圖5是噴墨頭的垂直截面圖; 圖6A是示出圖2的致動(dòng)器單元中的一個(gè)的局部截面圖; 圖6B是示出包括在致動(dòng)器單元中的表面電極的平面視圖; 圖6C是示出包括在致動(dòng)器單元中的內(nèi)部電極的平面視圖; 圖7A至7C是用于示出記錄期間的致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)操作的視圖; 圖8A包括示出按照小S和小L的每一電壓組施加到表面電極和內(nèi)部電極的電壓的圖; 圖8B包括示出由每一電壓組生成的每一壓電層的電場(chǎng)強(qiáng)度的圖; 圖8C包括示出由每一電壓組生成的致動(dòng)器的移位量的圖; 圖8D包括示出在為每一像素液滴量提供的兩種電壓組中公共的不噴射驅(qū)動(dòng)電壓的示例的圖; 圖8E包括示出在為不同像素液滴量提供的電壓組中公共的不噴射驅(qū)動(dòng)電壓的示例的圖; 圖9A至9C是采用根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的液滴噴射設(shè)備的噴墨型打印機(jī)的說(shuō)明圖,其中圖9A是示出由某一電壓組施加到表面電極和內(nèi)部電極的電壓的圖,圖9B是示出由該電壓組生成的每一壓電層的電場(chǎng)強(qiáng)度的圖,并且圖9C是示出由該電壓組引起的致動(dòng)器的移位量的圖; 圖IOA至IOC是采用根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的液滴噴射設(shè)備的噴墨型打印機(jī)的說(shuō)明圖,其中,圖IOA是示出由某一電壓組施加到表面電極和內(nèi)部電極的電壓的圖,圖IOB 是示出由該電壓組生成的每一壓電層的電場(chǎng)強(qiáng)度的圖,并且圖IOC是示出由該電壓組引起的致動(dòng)器的移位量的圖; 圖IlA至IlC是采用根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的液滴噴射設(shè)備的噴墨型打印機(jī)的說(shuō)明圖,其中圖IlA是示出由某一電壓組施加到表面電極和內(nèi)部電極的電壓的圖,圖IlB是示出由該電壓組生成的每一壓電層的電場(chǎng)強(qiáng)度的圖,并且圖IlC是示出由該電壓組引起的致動(dòng)器的移位量的圖。
具體實(shí)施例方式將參考附圖,描述根據(jù)本發(fā)明的一些方面的液滴噴射設(shè)備。在下文的描述中,當(dāng)液滴噴射設(shè)備放在意圖使用的方位中時(shí),表述“上”和“下”用來(lái)定義不同部分。
首先,將參考圖1描述采用根據(jù)第一實(shí)施例的液滴噴射設(shè)備的噴墨型打印機(jī)1的整體構(gòu)造。
打印機(jī)1具有外殼la,其具有長(zhǎng)方體形狀。在外殼Ia的頂板上提供出紙部31。外殼Ia的內(nèi)部空間從頂部開(kāi)始按順序分成空間A、B和C??臻gA和B是其中形成通向出紙部31的紙張傳送路徑的空間。在空間A中,執(zhí)行紙P的傳送和紙P上的圖像形成。在空間 B中,執(zhí)行用于送紙的操作。在空間C中,容納作為墨水供給源的墨盒40。
在空間A中排列四個(gè)噴墨頭10、傳送紙P的傳送單元21、引導(dǎo)紙P的引導(dǎo)單元(在下面描述)等等??刂破鱅p位于空間A的頂部??刂破鱅p控制包括這些機(jī)構(gòu)的打印機(jī)1 的每一部件的操作并管理打印機(jī)1的整體操作。
控制器Ip控制用于圖像形成的準(zhǔn)備操作,紙P的進(jìn)給、傳送和排出操作、與紙P的傳送同步的噴墨操作、恢復(fù)和維持噴射性能的操作(維護(hù)操作)等等,從而基于從外部提供的圖像數(shù)據(jù)在紙P上形成圖像。
控制器Ip包括CPU(中央處理單元)、R0M(只讀存儲(chǔ)器)、RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器, 包括非易失性RAM) ,ASIC (專用集成電路)、I/F (接口)、I/O (輸入/輸出端口)等等。ROM 存儲(chǔ)由CPU執(zhí)行的程序、各種常量數(shù)據(jù)等等。RAM臨時(shí)存儲(chǔ)當(dāng)執(zhí)行程序時(shí)所需的數(shù)據(jù)(例如圖像數(shù)據(jù))。ASIC執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的覆寫、重排等等(信號(hào)處理和圖像處理)。I/F將數(shù)據(jù)發(fā)送到上級(jí)設(shè)備和從其接收數(shù)據(jù)。I/O執(zhí)行各種信號(hào)的檢測(cè)信號(hào)的輸入/輸出。通過(guò)這些硬件構(gòu)造和ROM中的程序之間的協(xié)作實(shí)現(xiàn)控制器Ip的每一功能部。
每一頭10是具有在主掃描方向X中伸長(zhǎng)的基本上為長(zhǎng)方體形的行打印頭(line head)。四個(gè)頭10按預(yù)定節(jié)距排列在副掃描方向Y中,并經(jīng)由頭架3由外殼Ia支撐。每一頭10包括通道單元12、8個(gè)致動(dòng)器單元17 (見(jiàn)圖幻和儲(chǔ)墨單元11。在圖像形成期間,分別從四個(gè)頭10的相應(yīng)一個(gè)的下表面(噴射表面2a)噴射品紅、青色、黃色和黑色的墨滴。在下文中,將更詳細(xì)地描述頭10的更具體的構(gòu)造。
如圖1中所示,傳送單元21包括帶輥6和7、環(huán)繞在輥6和7上的環(huán)形傳送帶8、 布置在傳送帶8的外部的夾輥4和分離板5、布置在傳送帶8內(nèi)部的壓板9等等。
帶輥7是驅(qū)動(dòng)輥,并且通過(guò)驅(qū)動(dòng)傳送電機(jī)(未示出)而在圖1的順時(shí)針?lè)较蛏闲D(zhuǎn)。帶輥7的旋轉(zhuǎn)使傳送帶8在由圖1中的粗箭頭所示的方向上移動(dòng)。帶輥6是從動(dòng)輥, 并且通過(guò)跟隨傳送帶8的移動(dòng)而在圖1的順時(shí)針?lè)较蛏闲D(zhuǎn)。夾輥4被布置為面對(duì)帶輥6, 并且將從上游側(cè)引導(dǎo)部(在下面描述)提供的紙P壓到傳送帶8的外圍表面8a。分離板5 被布置為面對(duì)帶輥7,并且將紙P與外圍表面8a分離,并且將其引向下游側(cè)引導(dǎo)部(在下面描述)。壓板9被布置為面對(duì)四個(gè)頭10,并且從內(nèi)部支撐傳送帶8的上環(huán)。通過(guò)這種布置, 在外圍表面8a和頭10的噴射表面加之間形成了適于圖像形成的預(yù)定間隙。
引導(dǎo)單元包括上游側(cè)引導(dǎo)部和下游側(cè)引導(dǎo)部,它們被布置有插入在其間的傳送單元21。上游側(cè)引導(dǎo)部包括兩個(gè)引導(dǎo)27a和27b以及一對(duì)送紙輥沈。上游側(cè)引導(dǎo)部連接供紙單元Ib (在下面描述)和傳送單元21。下游側(cè)引導(dǎo)部包括兩個(gè)引導(dǎo)四3和^b以及兩對(duì)送紙輥觀。下游側(cè)引導(dǎo)部連接傳送單元21和出紙部31。
在空間B中,供紙單元Ib被布置為可從外殼Ia卸下。供紙單元Ib包括供紙托盤 23和供紙輥25。供紙托盤23是向上打開(kāi)并且能容納多個(gè)尺寸的紙P的盒。供紙輥25拾取供紙托盤23中最上位置的紙P并且將其提供給上游側(cè)引導(dǎo)部。
如上所述,在空間A和B中,從供紙單元Ib經(jīng)由傳送單元21到出紙部31形成紙傳送路徑。基于打印命令,控制器Ip驅(qū)動(dòng)用于供紙輥25的供紙電機(jī)(未示出)、用于每一引導(dǎo)部的進(jìn)給輥的進(jìn)給電機(jī)(未示出)、傳送電機(jī)等等。從供紙托盤23送出的紙P通過(guò)一對(duì)進(jìn)給輥沈提供給傳送單元21。當(dāng)紙P在副掃描方向Y上經(jīng)過(guò)每一頭10正下方的位置時(shí),順序地從噴射表面加噴射墨滴,從而在紙P上形成彩色圖像?;趤?lái)自紙傳感器32的檢測(cè)信號(hào)執(zhí)行墨滴的噴射操作。然后,通過(guò)分離板5分離紙P并且通過(guò)兩對(duì)進(jìn)給輥觀向上傳送。此外,紙P被通過(guò)裝置頂部的開(kāi)口 30排出到出紙部31上。
這里,副掃描方向Y是平行于通過(guò)傳送單元21的紙P的傳送方向的方向。主掃描方向X是平行于水平表面并且垂直于副掃描方向Y的方向。
在空間C中,墨水單元Ic被布置為可從外殼Ia卸下。墨水單元Ic包括墨盒托盤 35和在墨盒托盤35內(nèi)并排布置的四個(gè)墨盒40。每一墨盒40經(jīng)墨管(未示出)將墨水提供給頭10中的相應(yīng)一個(gè)。
將參考圖2至5,更詳細(xì)地描述頭10的構(gòu)造。注意,在圖3中,壓力室16和孔15 位于致動(dòng)器單元17下并且應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格地用虛線示出,但在圖3中為了簡(jiǎn)化,用實(shí)線示出這些。
如圖5中所示,頭10是其中堆疊通道單元12、致動(dòng)器單元17、儲(chǔ)墨單元11和板64 的分層體。在這些中,致動(dòng)器單元17、儲(chǔ)墨單元11和板64容納在由通道單元12的上表面 1 和蓋65限定的空間中。在該空間中,F(xiàn)PC(柔性印刷電路板)50電連接致動(dòng)器單元17 和板64。驅(qū)動(dòng)器IC57被安裝在FPC50上。
如圖5中所示,蓋65包括上蓋65和側(cè)蓋65b。蓋65是向下開(kāi)口的盒,并且被固定到通道單元12的上表面12x。在蓋6 和6 之間的界面以及在側(cè)蓋6 和上表面1 之間的界面中填充硅材料。側(cè)蓋65b由鋁板制成并且還用作散熱器。驅(qū)動(dòng)器IC 57緊靠側(cè)蓋 65b的內(nèi)表面并且熱耦合到側(cè)蓋65b。注意,為確保熱耦合,由固定到儲(chǔ)墨單元11的側(cè)表面的彈性構(gòu)件58 (例如海綿)將驅(qū)動(dòng)器IC 57推向側(cè)蓋6 側(cè)。
儲(chǔ)墨單元11是分層體,其中形成有貫通孔和凹部的四個(gè)金屬板Ila-Ilb相互結(jié)合。在儲(chǔ)墨單元11內(nèi)部形成墨水通道。板IlC形成有臨時(shí)存儲(chǔ)墨水的儲(chǔ)墨器72。墨水通道的一端經(jīng)由管等等連接到墨盒,而另一端在儲(chǔ)墨單元11的下表面開(kāi)口。如圖5中所示, 板Ild的下表面形成有凹凸。凹部提供板Ild和上表面1 之間的空間。致動(dòng)器單元17在該空間中固定到上表面12x。在板Ild的下表面的凹部和致動(dòng)器單元17上的FPC50之間形成一定間隙。板Ild形成有與儲(chǔ)墨器72流體連通的墨水流出通道73 (儲(chǔ)墨單元11的墨水通道的一部分)。墨水流出通道73在板Ild的下表面的凸部的末端表面(即與上表面1 結(jié)合的表面)中開(kāi)口。
通道單元12是分層體,其中,具有基本上相同大小(見(jiàn)圖4)的九個(gè)矩形金屬板 12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g、12h和12 相互結(jié)合。如圖2中所示,通道單元12的上表面1 形成有與墨水流出通道73的開(kāi)口 73a中相應(yīng)的一個(gè)面對(duì)的開(kāi)口 12y。在通道單元 12內(nèi),墨水通道形成為從開(kāi)口 12y連接到噴射口 14a。如圖2,3和4中所示,墨水通道包括
8在其一端具有開(kāi)口 12y的歧管通道13、從歧管通道13分支的子歧管通道13a和經(jīng)由壓力室 16從子歧管通道13a的出口流向噴射口 1 的單個(gè)墨水通道14。如圖4中所示,對(duì)每一噴射口 1 形成單個(gè)墨水通道14,并且單個(gè)墨水通道14包括用作用于調(diào)整通道阻力的孔的孔15。另外,多個(gè)壓力室16在上表面1 中開(kāi)口。每一壓力室16的開(kāi)口基本上具有菱形。 壓力室16的開(kāi)口以矩陣構(gòu)造排列,以形成總共8個(gè)壓力室組,每個(gè)組在平面視圖中基本上占據(jù)梯形區(qū)域。與壓力室16相同,在噴射表面加中開(kāi)口的噴射口 14a以矩形構(gòu)造排列,以形成總共8個(gè)噴射口組,每個(gè)組在平面視圖中基本上占據(jù)梯形區(qū)域。
如圖2中所示,每一致動(dòng)器單元17在平面視圖中具有梯形形狀。在通道單元12 的上表面1 上以交錯(cuò)構(gòu)造(在兩行中)排列致動(dòng)器單元17。此外,如圖3中所示,每個(gè)致動(dòng)器單元17被布置在由壓力室組(噴射口組)占據(jù)的梯形區(qū)域上。對(duì)每個(gè)致動(dòng)器單元 17,梯形形狀的下底邊在副掃描方向上與通道單元12的末端相鄰。致動(dòng)器單元17被布置為避開(kāi)儲(chǔ)墨單元11的下表面的凸部。每一致動(dòng)器單元17的梯形形狀的下底邊從主掃描方向X中的兩側(cè)插入開(kāi)口 12y(開(kāi)口 73a)之間。
對(duì)每一致動(dòng)器單元17提供FPC 50。對(duì)應(yīng)于致動(dòng)器單元17的每一電極的布線連接到驅(qū)動(dòng)器IC 57的輸出端子中相應(yīng)的一個(gè)。在控制器Ip (見(jiàn)圖1)的控制下,F(xiàn)PC 50將在板64中調(diào)整的各種驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器IC 57,并且將由驅(qū)動(dòng)器IC 57生成的每一驅(qū)動(dòng)電勢(shì)發(fā)送到致動(dòng)器單元17。驅(qū)動(dòng)電勢(shì)選擇性地施加到致動(dòng)器單元17的每一電極。
接著,將參考圖6A至6C,描述致動(dòng)器單元17的構(gòu)造。
如圖6A中所示,致動(dòng)器單元17包括兩個(gè)壓電層17a和17b的分層體,以及布置在分層體和通道單元12之間的振動(dòng)板17c。壓電層17a和17b以及振動(dòng)板17c均是由具有鐵電性的鋯鈦酸鉛(PZT)系列的陶瓷材料制成的片狀構(gòu)件。壓電層17a和17b以及振動(dòng)板 17c具有相同大小和形狀(梯形形狀),如在壓電層17a和17b的厚度方向(壓電層17a和 17b堆疊的堆疊方向)上所看到的。振動(dòng)板17c密封在通道單元12的上表面12x中形成的壓力室組(多個(gè)壓力室16)的開(kāi)口。是最外層的壓電層17a的厚度大于壓電層17b的厚度和振動(dòng)板17c的厚度的和。沿著堆疊方向,壓電層17a和17b在相同方向上極化。
壓電層17a的上表面形成有對(duì)應(yīng)于各個(gè)壓力室16的多個(gè)表面電極18。在壓電層 17a和壓電層17a下的壓電層17b之間形成內(nèi)部電極19。在壓電層17b和壓電層17b下的振動(dòng)板17c之間形成公共電極20。在振動(dòng)板17c的下表面上沒(méi)有形成任何電極。在本實(shí)施例中,內(nèi)部電極形成在壓電層17b的上表面上,并且公共電極20形成在振動(dòng)板17c的上表面上。
如圖6B所示,每一表面電極18包括基本上具有菱形形狀的主電極區(qū)域18a、 從主電極區(qū)域18a的銳角中的一個(gè)延伸的延伸部18b和在延伸部18b上形成的焊接區(qū) (land) 18c。主電極區(qū)域18a的形狀是與壓力室16的開(kāi)口的形狀類似的形狀,而主電極區(qū)域 18a的尺寸小于壓力室16的開(kāi)口的尺寸。在平面圖中,主電極區(qū)域18a被布置在壓力室16 的開(kāi)口中。延伸部18b延伸到壓力室16的開(kāi)口外的區(qū)域,并且焊接區(qū)18c被布置在延伸部 18b的遠(yuǎn)端。焊接區(qū)18c在平面圖中具有圓形形狀,并且不面對(duì)壓力室16。焊接區(qū)18c具有離壓電層17a的上表面約50 μ m(微米)的高度。焊接區(qū)18c電連接到FPC50的布線的電極。在除電連接點(diǎn)外的區(qū)域,壓電層17a和FPC 50彼此面對(duì),并且具有約50 μ m(微米) 的間隙。通過(guò)這種構(gòu)造,能確保致動(dòng)器單元17自由地變形。
內(nèi)部電極19是用于控制色調(diào)的電極。如圖6c中所示,內(nèi)部電極19包括面對(duì)壓力室16的各個(gè)開(kāi)口的多個(gè)單個(gè)電極19a,以及將單個(gè)電極19a相互連接的多個(gè)連接電極19b。
如在壓電層17a和17b的堆疊方向上所看到的,每一單個(gè)電極19a的形狀是與壓力室16的開(kāi)口的形狀類似的形狀。單個(gè)電極19a的尺寸大于壓力室16的開(kāi)口的尺寸。在平面圖中,單個(gè)電極19a在其中包括壓力室16的開(kāi)口。
在壓電層17b的上表面上,沿頭10的縱向(主掃描方向X)以規(guī)則間隔布置單個(gè)電極19a,從而構(gòu)成多個(gè)單個(gè)電極行。這些單個(gè)電極行彼此平行。單個(gè)電極19a沿主掃描方向X,以交錯(cuò)夠排列,并且構(gòu)成十六(16)個(gè)單個(gè)電極行。
連接電極19b將多個(gè)單個(gè)電極19a相互連接。如圖3中所示,壓力室16沿主掃描方向X構(gòu)成多個(gè)壓力室行,其中四個(gè)壓力室行共用一個(gè)子歧管通道13a。對(duì)應(yīng)于四個(gè)壓力室行的多個(gè)單個(gè)電極19a通過(guò)連接電極19b相互連接。如圖6C中所示,連接電極19b沿著單個(gè)電極行將單個(gè)電極19a相互連接。此外,連接電極19b沿菱形形狀的斜邊,橫跨單個(gè)電極行,將單個(gè)電極19a相互連接。連接電極19b是直線形狀的電極。
公共電極20是由對(duì)應(yīng)于一個(gè)致動(dòng)器單元17的所有壓力室16共用的電極。公共電極20形成在振動(dòng)板17c的整個(gè)表面上。通過(guò)該構(gòu)造,相對(duì)于壓力室16側(cè)隔離在壓電層 17a和17b的每一個(gè)中生成的電場(chǎng)。公共電極20總是保持在地電勢(shì)。
除用于表面電極的焊接區(qū)18c夕卜,壓電層17a的上表面形成有用于內(nèi)部電極的焊接區(qū)(未示出)和用于公共電極的焊接區(qū)(未示出)。用于內(nèi)部電極的焊接區(qū)經(jīng)由壓電層 17a的貫通孔電連接到內(nèi)部電極19。用于公共電極的焊接區(qū)經(jīng)由穿過(guò)壓電層17a和17b的貫通孔電連接到公共電極20。在壓電層17a的上表面中,基本上在梯形形狀的每一邊的中心布置用于內(nèi)部電極的焊接區(qū),而在梯形形狀的每一角附近布置用于公共電極的焊接區(qū)。 每一焊接區(qū)與FPC50的端子連接。在這些中,用于公共電極的焊接區(qū)與連接到地的布線連接,并且用于內(nèi)部電極的焊接區(qū)與從驅(qū)動(dòng)器IC 57的輸出端子延伸的布線連接。
壓電層17a和17b的每一個(gè)的一部分用作活動(dòng)部,該部分插入在電極18、19和20 之間。致動(dòng)器單元17通過(guò)垂直堆疊的壓電層17a和17b的活動(dòng)部的變形將能量提供給壓力室16內(nèi)的墨水,活動(dòng)部位于面對(duì)相應(yīng)壓力室組中的每一壓力室16的開(kāi)口的位置。對(duì)每一壓力室16,提供垂直堆疊的活動(dòng)部,并且對(duì)每一壓力室16,活動(dòng)部能獨(dú)立地變形。S卩,致動(dòng)器單元17包括用于每一壓力室16的壓電型致動(dòng)器。每一活動(dòng)部以從d31、(^和d15中選擇的至少一個(gè)振動(dòng)模式(在本實(shí)施例中,為d31)移位。即使當(dāng)施加電場(chǎng)時(shí),振動(dòng)板17c的一部分本身也不變形,該部分(非活動(dòng)部)在堆疊方向上面對(duì)活動(dòng)部。用這種方式,本實(shí)施例的致動(dòng)器是所謂單片(unimorph)型壓電致動(dòng)器,其中堆疊兩個(gè)活動(dòng)部和一個(gè)非活動(dòng)部。 例如,僅看壓電層17a,其是最上層,如果在與極化方向相同的方向上施加電場(chǎng),那么壓電層 17a的活動(dòng)部由于壓電橫向效應(yīng)而在表面方向上收縮。然而,壓電層17b和振動(dòng)板17c本身不變形,并用作限制壓電層17a的活動(dòng)部的移位的層。此時(shí),因?yàn)樽冃尾町惓霈F(xiàn)在兩者(致動(dòng)器單元17與壓電層17b和振動(dòng)板17c)之間,因此,致動(dòng)器整體變形成朝向壓力室16凸。 可以這樣說(shuō),每一致動(dòng)器是共用振動(dòng)板17c的兩個(gè)單片型壓電元件的分層體。
接著,將參考圖7A至8E,描述在記錄期間用于驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器單元17的每一致動(dòng)器的控制。
在本實(shí)施例中,假定在記錄時(shí)壓電層17a以振動(dòng)模式d31移位,并且采用其中在噴射墨滴之前將墨水提供到壓力室16的所謂的“拉引和噴射方法”。
在控制器Ip接收打印命令前,所有表面電極18的電勢(shì)保持在高電平(例如15V), 而內(nèi)部電極19和公共電極20的電勢(shì)保持在低電平(地電勢(shì)0V)。因此,保持在致動(dòng)器單元17的所有致動(dòng)器變形成朝向壓力室16凸的狀態(tài),從而壓力室16的體積為Vl (見(jiàn)圖7A)。 在接收打印命令時(shí),控制器Ip基于圖像數(shù)據(jù)開(kāi)始施加電壓。首先,表面電極18變?yōu)榕c公共電極20相同的地電勢(shì)。此時(shí),壓力室16的體積從Vl增加到V2 (見(jiàn)圖7A和7B),并且開(kāi)始從子歧管通道13a到壓力室16的墨水提供。在此之后,在用于供給的墨水到達(dá)壓力室16 時(shí),表面電極18回復(fù)到不同于公共電極20的電勢(shì)的電勢(shì)(例如15V)。此時(shí),致動(dòng)器變形成朝向壓力室16凸(見(jiàn)圖7C)。因此,因?yàn)閴毫κ?6的體積從V2減小到VI,并且壓力被施加到壓力室16內(nèi)的墨水,因此從噴射口 14a噴出墨水,作為墨滴。
在一個(gè)記錄周期(紙P相對(duì)于頭10移動(dòng)對(duì)應(yīng)于要被記錄在紙P上的圖像的分辨率的單位距離所需的時(shí)間段)內(nèi),包括將墨水提供給壓力室16并從噴射口 1 噴射墨滴的上述系列操作被重復(fù)與將噴射的墨滴的數(shù)目相同的次數(shù)。例如,如果驅(qū)動(dòng)頻率為20kHz,那么記錄周期為50 μ s (微秒)。
接著,將描述使用上述拉引和噴射方法的色調(diào)控制。
控制器Ip基于圖像數(shù)據(jù)生成用于驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器單元17的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)和不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)。噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)是如果被放大到預(yù)定電壓,則僅通過(guò)該信號(hào)能使墨滴從噴射口 Ha噴射的信號(hào)。不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)是即使被放大到預(yù)定電壓,則僅通過(guò)該信號(hào)不能使墨滴從噴射口 Ha噴射的信號(hào)。不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)使在噴射口 Ha中形成的彎液面振動(dòng),而沒(méi)有從噴射口 Ha噴射墨滴。
驅(qū)動(dòng)器IC57放大如上所述生成的噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)和不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的每一個(gè), 并且生成噴射驅(qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓。然后,驅(qū)動(dòng)器IC57將噴射驅(qū)動(dòng)電壓施加到表面電極18,并且將不噴射驅(qū)動(dòng)電壓施加到內(nèi)部電極19。公共電極20總是保持在地電勢(shì)(0V)。 因此,噴射驅(qū)動(dòng)電壓被施加到壓電層17a的活動(dòng)部(表面電極18和內(nèi)部電極19之間),并且不噴射驅(qū)動(dòng)電壓被施加到壓電層17b的活動(dòng)部(內(nèi)部電極19和公共電極20之間), 在一個(gè)記錄周期內(nèi)施加的噴射驅(qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓的組(電壓組)的數(shù)目等于對(duì)應(yīng)于色調(diào)的數(shù)目的數(shù)目。色調(diào)的數(shù)目表示用于形成一個(gè)像素的墨滴(在一個(gè)記錄周期內(nèi),將從一個(gè)噴射口 Ha噴射的墨滴)量的類型的數(shù)目。在本實(shí)施例中,色調(diào)的數(shù)目為7 個(gè)色調(diào),即,零(0)、小S、小L、中S、中L、大S和大L這七種墨滴量。這里,“零”、“大”、“中” 和“小”表示形成一個(gè)像素的墨滴的數(shù)目(在下文中,簡(jiǎn)單地稱為“像素液滴數(shù)”分別為0, 1,2,和3。此外,“S”表示一個(gè)液滴的尺寸為小,并且“L”表示一個(gè)液滴的尺寸為大。換句話說(shuō),在本實(shí)施例中,存在用于1,2和3 (除“零”外)的像素液滴數(shù)目中的每一個(gè)的兩種 (“S”*“L”)電壓組,這產(chǎn)生總共七個(gè)電壓組??刂破鱅p為每一記錄周期選擇上述七個(gè)電壓組中的一個(gè),并且將構(gòu)成電壓組的噴射驅(qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓分別施加到表面電極18和內(nèi)部電極19。
關(guān)于這些電壓組的信息被存儲(chǔ)在控制器Ip的ROM中。
按包括在構(gòu)成電壓組的每一電壓中的脈沖形電壓的時(shí)間重疊劃分為每一像素液滴數(shù)提供的兩種電壓組(小S和小L、中S和中L以及大S和大L的電壓組)。脈沖形電壓是矩形形狀的,并且脈沖形電壓改變由具有時(shí)間寬度(脈沖寬度)的上升沿和下降沿限定
11的部分。在下文中,脈沖形電壓將被稱為“脈沖電壓”。以為像素液滴數(shù)=1的情形提供的小S和小L的電壓組作為示例,更詳細(xì)地進(jìn)行描述。
在圖8A的左邊中示出的小S的電壓組由不噴射驅(qū)動(dòng)電壓P1和噴射驅(qū)動(dòng)電壓P2的組合組成。圖8A的右邊中示出的小L的電壓組由不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl和噴射驅(qū)動(dòng)電壓P2’ 的組合組成。在小S和小L的電壓組中,不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl是公共的,而噴射驅(qū)動(dòng)電壓P2 和P2’彼此不同。不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl包括具有預(yù)定脈沖寬度的在低電平(0V 地電勢(shì))和高電平(例如5V)之間變化的三個(gè)脈沖電壓。注意,圖8A僅示出三個(gè)脈沖電壓中最早施加的第一脈沖電壓。噴射驅(qū)動(dòng)電壓P2和P2’中的每一個(gè)包括具有預(yù)定脈沖寬度的在高電平 (例如15V)和低電平(例如OV 地電勢(shì))之間變化的一個(gè)脈沖電壓。
在小S的電壓組中,在時(shí)間點(diǎn)tl和時(shí)間點(diǎn)Tl之間的時(shí)間段期間和在時(shí)間點(diǎn)T2和時(shí)間點(diǎn)t2之間的時(shí)間段期間,不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl的第一脈沖電壓的高電平和噴射驅(qū)動(dòng)電壓P2的脈沖電壓的高電平重疊。在小L的電壓組中,在時(shí)間點(diǎn)tl和時(shí)間點(diǎn)Tl’之間的時(shí)間段期間以及在時(shí)間點(diǎn)T2’和時(shí)間點(diǎn)t2之間的時(shí)間段期間,不噴射驅(qū)動(dòng)電壓P 1的第一脈沖電壓的高電平和噴射驅(qū)動(dòng)電壓P2’的脈沖電壓的高電平重疊。
在本實(shí)施例中,如圖6A中所示,提供兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電源PS 1和PS2。驅(qū)動(dòng)電源PS 1包括輸出15V的脈沖電壓的驅(qū)動(dòng)器IC 57的一部分。驅(qū)動(dòng)電源PS 1的一端連接到地。驅(qū)動(dòng)電源PS2包括輸出5V的脈沖電壓的驅(qū)動(dòng)器IC 57的另一部分。驅(qū)動(dòng)電源PS2的一端連接到地。因此,在圖8A至8C的示例中,在脈沖電壓的時(shí)間重疊部分期間,即在從時(shí)間tl到時(shí)間點(diǎn)Tl或Tl’的時(shí)間段期間以及在從時(shí)間點(diǎn)T2或T2’到時(shí)間點(diǎn)t2的時(shí)間段期間,在壓電層17a中生成由于10(= 15-5)V的電壓導(dǎo)致的電場(chǎng)強(qiáng)度(見(jiàn)圖8B)。
注意,在小S和小L的電壓組中,在圖中未示出包括在不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl中的除上述第一脈沖電壓以外的兩個(gè)脈沖電壓。在沒(méi)有施加噴射驅(qū)動(dòng)電壓P2或P2’的時(shí)段期間, 在記錄周期內(nèi)的時(shí)間點(diǎn)t2后,施加這兩個(gè)脈沖電壓。
時(shí)間點(diǎn)tl是當(dāng)不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl的脈沖電壓上升時(shí)和當(dāng)壓電層17b的活動(dòng)部開(kāi)始變形從而壓力室16的體積開(kāi)始減小時(shí)的時(shí)間點(diǎn)。在該點(diǎn),表面電極18的電勢(shì)(在此,相對(duì)于地電勢(shì)為15V)不改變。然而,隨著內(nèi)部電極19的電勢(shì)增加(在此,從地電勢(shì)增加5V), 施加到壓電層17a的活動(dòng)部的電壓(表面電極18和內(nèi)部電極19之間的電勢(shì)差)減小施加到壓電層17b的電壓量(在此為5V)。即,這也是當(dāng)壓電層17a開(kāi)始改變以增加壓力室16 的體積時(shí)的時(shí)間點(diǎn)。此時(shí),壓電層17a的變化是主要的,并且如圖8C中所示,壓力室16的體積增加。該體積變化是與不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl的脈沖電壓的變化(增加)有關(guān)的變化。注意,如圖8B中所示,根據(jù)表面電極18和內(nèi)部電極19的電勢(shì),在壓電層17a和17b中生成在與極化方向相同的方向上的電場(chǎng)。
時(shí)間點(diǎn)Tl或Tl’是當(dāng)噴射驅(qū)動(dòng)電壓P2或P2’的脈沖電壓下降時(shí)并且當(dāng)致動(dòng)器 (壓電層17a的活動(dòng)部)基于噴射驅(qū)動(dòng)電壓開(kāi)始變形從而壓力室16的體積開(kāi)始增加時(shí)的時(shí)間點(diǎn)。在該點(diǎn),內(nèi)部電極19的電勢(shì)(這里,相對(duì)于地電勢(shì)為5V)不改變,并且施加到壓電層 17b的電壓保持在5V。另一方面,表面電極18變?yōu)榈仉妱?shì)。此時(shí),壓力室16的體積改變施加到壓電層17a的電壓的變化量,并且如圖8C中所示,壓力室16的體積增加。該體積變化是與噴射驅(qū)動(dòng)電壓P2或P2’的脈沖電壓的變化(減小)有關(guān)的變化。在本實(shí)施例中,根據(jù)內(nèi)部電極19的電勢(shì),在壓電層17a中生成與極化方向相反的方向上的電場(chǎng),并且在壓電層17b中生成與極化方向相同方向上的電場(chǎng)。施加到壓電層17a和17b中的每一個(gè)的電壓相同,均為5V。此時(shí),壓電層17a的變化是主要的。如圖8C中所示,與沒(méi)有電壓被施加到壓電層17a或17b的情形相比,壓力室16的體積稍微增加。
時(shí)間點(diǎn)T2或T2’是當(dāng)噴射驅(qū)動(dòng)電壓P2或P2’的脈沖電壓上升時(shí)以及當(dāng)壓電層 17a的活動(dòng)部基于噴射驅(qū)動(dòng)電壓開(kāi)始變形從而壓力室16的體積開(kāi)始減小時(shí)的時(shí)間點(diǎn)。在該點(diǎn),內(nèi)部電極19的電勢(shì)不改變,并且施加到壓電層17b的電壓保持在5V。另一方面,表面電極18變?yōu)?5V的電勢(shì)。此時(shí),根據(jù)表面電極18和內(nèi)部電極19的電勢(shì),在壓電層17a和 17b中,生成與極化方向相同的方向上的電場(chǎng)。壓電層17a被施加有IOV的電壓(表面電極 18和內(nèi)部電極19之間的電勢(shì)差),并且如圖8C中所示,壓力室16的體積減小。該體積變化是與噴射驅(qū)動(dòng)電壓P2或P2’的脈沖電壓的變化(增加)有關(guān)的變化。壓力室16的體積與當(dāng)在時(shí)間點(diǎn)tl施加不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl的脈沖電壓時(shí)相同。
時(shí)間點(diǎn)t2是當(dāng)不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl的脈沖電壓下降時(shí)并且當(dāng)壓電層17b的活動(dòng)部基于不噴射驅(qū)動(dòng)電壓開(kāi)始變形從而壓力室16的體積開(kāi)始增加時(shí)的時(shí)間點(diǎn)。在該點(diǎn),表面電極18的電勢(shì)不改變。另一方面,內(nèi)部電極19的電勢(shì)變?yōu)榈仉妱?shì)。如圖8B中所示,壓電層 17a的活動(dòng)部被施加有15V的電壓(表面電極18和內(nèi)部電極19之間的電勢(shì)差)。S卩,這也是當(dāng)壓電層17a開(kāi)始改變以減小壓力室16的體積時(shí)的時(shí)間點(diǎn)。此時(shí),壓電層17a的變化是主要的,并且如圖8C中所示,壓力室16的體積減小。該體積變化是與不噴射驅(qū)動(dòng)電壓P2 或P2’的脈沖電壓的變化(減小)有關(guān)的變化。
時(shí)間點(diǎn)tl之前的時(shí)段對(duì)應(yīng)于壓力室16的體積為體積Vl的狀態(tài)(見(jiàn)圖7A)。從時(shí)間點(diǎn)Tl (Tl’ )到時(shí)間點(diǎn)T2 (T2’ )的時(shí)段對(duì)應(yīng)于壓力室16的體積為體積V2的狀態(tài)(見(jiàn)圖 7B)。在時(shí)間點(diǎn)t2之后的時(shí)段對(duì)應(yīng)于壓力室16的體積為體積Vl的狀態(tài)(見(jiàn)圖7C)。通過(guò)從時(shí)間點(diǎn)tl到時(shí)間點(diǎn)Tl或Tl’的電壓變化,墨水被提供到壓力室16中,并且通過(guò)從時(shí)間點(diǎn)T2或T2’到時(shí)間點(diǎn)t2的電壓變化噴射墨滴(見(jiàn)圖8C)。
注意,壓力室16的體積變化(從體積Vl到體積V2的變化,或從體積V2到體積Vl 的變化)不會(huì)瞬時(shí)發(fā)生。如圖8C中所示,在從時(shí)間點(diǎn)tl到時(shí)間點(diǎn)Tl或Tl’的時(shí)段期間以及在從時(shí)間點(diǎn)T2或T2’到時(shí)間點(diǎn)t2的時(shí)段期間,壓力室16的體積處于體積Vl和體積V2 之間。在這些時(shí)段期間,如圖8B中所示,壓電層17a被施加有對(duì)應(yīng)于10(= 15-5)V電壓的電場(chǎng),并且壓電層17b被施加有對(duì)應(yīng)于5V電壓的電場(chǎng)。對(duì)于致動(dòng)器的整個(gè)變形,與壓電層 17b的變化相比,由于壓電層17a的變化導(dǎo)致的影響是主要的。因此,在這些時(shí)段期間的壓力室16的體積基本上與當(dāng)將通過(guò)10( = 15-5)V的電場(chǎng)施加到壓電層17a的活動(dòng)部時(shí)的體積相同。此外,在從時(shí)間點(diǎn)Tl或Tl’到時(shí)間點(diǎn)T2或T2’的時(shí)段期間,在與極化方向相反的方向上,在壓電層17a中生成對(duì)應(yīng)于電壓5V的電場(chǎng),并且在與極化方向相同的方向上,在壓電層17b中生成對(duì)應(yīng)于電壓5V的電場(chǎng)。因此,致動(dòng)器變形為稍微朝向壓力室16凹。
在小S和小L的電壓組中,時(shí)間點(diǎn)Tl和時(shí)間點(diǎn)Tl’不同,并且時(shí)間點(diǎn)T2與時(shí)間點(diǎn) T2’也不同。具體地,與時(shí)間點(diǎn)Tl’相比,時(shí)間點(diǎn)Tl處于較晚的時(shí)序,并且與時(shí)間點(diǎn)T2’相比,時(shí)間點(diǎn)T2處于較早的時(shí)序。因此,在小L的電壓組中的時(shí)間點(diǎn)tl和時(shí)間點(diǎn)Tl’之間的時(shí)間差δ a’小于在小S的電壓組中的時(shí)間點(diǎn)tl和時(shí)間點(diǎn)Tl之間的時(shí)間差δ a。類似地, 在小L的電壓組中的時(shí)間點(diǎn)T2’和時(shí)間點(diǎn)t2之間的時(shí)間差δ b’小于在小S的電壓組中的時(shí)間點(diǎn)T2和時(shí)間點(diǎn)t2之間的時(shí)間差δ b。
在本實(shí)施例中,與在小S的電壓組中的時(shí)間點(diǎn)Tl和時(shí)間點(diǎn)T2之間的時(shí)間差(脈沖寬度)相比,在小L的電壓組中的時(shí)間點(diǎn)Tl’和時(shí)間點(diǎn)T2’之間的時(shí)間差(脈沖寬度) 更接近AL(聲長(zhǎng)單個(gè)墨水通道14中的壓力波的單向傳播的時(shí)長(zhǎng))。因此,小L的電壓組更易于噴射更大墨滴。此外,還因?yàn)闀r(shí)間差Sa’小于時(shí)間差Sa的事實(shí),小L的電壓組更易于噴射更大墨滴。用這種方式,設(shè)計(jì)成從脈沖寬度和脈沖電壓的變化的時(shí)間兩方面,小L 的電壓組比小S的電壓組更易于噴射更大墨滴。
如圖8A至8C中所示,由于這些時(shí)間差δ a、δ a,、Sb、Sb,的差異(脈沖電壓的時(shí)間重疊程度),導(dǎo)致在壓電層17a中生成的電場(chǎng)強(qiáng)度E2和E2’ (見(jiàn)圖8B中的實(shí)線)和致動(dòng)器的移位量(見(jiàn)圖8C)具有在小S的電壓組和小L的電壓組之間不同的時(shí)間變化模式。 注意,因?yàn)椴粐娚潋?qū)動(dòng)電壓Pl在小S的電壓組和小L的電壓組之間是公共的,因此,在壓電層17b中生成的電場(chǎng)強(qiáng)度El的時(shí)間變化模式是相同的。
將詳細(xì)地描述致動(dòng)器的移位量的變化模式的差異。由于時(shí)間差δ a、δ a’、Sb、 δ b’的差異,使得在小S的電壓組和小L的電壓組之間,供墨期間和噴射期間的致動(dòng)器的有效移位速率(圖8C中所示的角度θ a、θ a’、0 b、θ b’)不同。角度θ a小于角度θ a’ 并且角度θ b小于角度9 b’。用這種方式,在小S的電壓組中的在供墨期間和在噴射期間的致動(dòng)器的移位速率小于在小L的電壓組中的移位速率,并且因此在小S的電壓組中的噴射的墨滴的尺寸小于在小L的電壓組中的尺寸。
以用于像素液滴數(shù)=1的小S和小L的電壓組作為示例,對(duì)于為每一像素液滴數(shù)提供的兩種電壓組之間的差異進(jìn)行說(shuō)明。類似的說(shuō)明適用于用于像素液滴數(shù)=2和3(中 S和中L,以及大S和大L)的電壓組。換句話說(shuō),中S、中L、大S和大L的電壓組中的每一個(gè)由不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl和噴射驅(qū)動(dòng)電壓的組合組成。不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl公共地用于所有七個(gè)電壓組(零、小S、小L、中S、中L、大S和大L的電壓組)。噴射驅(qū)動(dòng)電壓在中S和中L 的電壓組之間是不同的,并且在大S和大L的電壓組之間也是不同的。包括在每一噴射驅(qū)動(dòng)電壓中的脈沖電壓的數(shù)目與像素液滴數(shù)相同。即,噴射驅(qū)動(dòng)電壓包括用于像素液滴數(shù)= 2(中S和中L)的情形的兩個(gè)脈沖電壓,并且包括用于像素液滴數(shù)=3(大S和大L)的情形的三個(gè)脈沖電壓。在像素液滴數(shù)=2(中S和中L)的每一電壓組中,包括在噴射驅(qū)動(dòng)電壓中的兩個(gè)脈沖電壓分別具有與包括在不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl中的第一和第二脈沖電壓的時(shí)間重疊。在像素液滴數(shù)=3(大S和大L)的每一電壓組中,包括在噴射驅(qū)動(dòng)電壓中的三個(gè)脈沖電壓分別具有與包括在不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl中的三個(gè)脈沖電壓的時(shí)間重疊。對(duì)每一像素液滴數(shù),按該時(shí)間重疊程度劃分電壓組。
在本實(shí)施例中,中S的電壓組是電壓Pl和包括電壓P2的兩個(gè)脈沖電壓的電壓的組合,并且中L的電壓組是電壓Pl和包括電壓P2’的兩個(gè)脈沖電壓的電壓的組合。類似地, 大S的電壓組是電壓Pl與包括電壓P2的三個(gè)脈沖電壓的電壓的組合,并且大L的電壓組是電壓Pl與包括電壓P2’的三個(gè)脈沖電壓的電壓的組合。電壓Pl對(duì)每一電壓組來(lái)說(shuō)是公共的。
構(gòu)成每一電壓組的噴射驅(qū)動(dòng)電壓可以包括消除脈沖。消除脈沖是用于衰減當(dāng)前記錄周期中通過(guò)噴射墨滴在墨水通道中生成的殘余壓力波的脈沖電壓。消除脈沖的施加能幫助穩(wěn)定后續(xù)記錄周期中的墨滴的噴射。例如,在每一電壓組中,可以在施加不噴射驅(qū)動(dòng)電壓 Pl的三個(gè)脈沖電壓后的預(yù)定時(shí)間段中施加消除脈沖。消除脈沖可以包括在噴射驅(qū)動(dòng)電壓或
14不噴射驅(qū)動(dòng)電壓中。
如上所述,根據(jù)本實(shí)施例的打印機(jī)1,控制器Ip為每一像素液滴數(shù)選擇兩種電壓組中的一個(gè)并執(zhí)行電壓施加。對(duì)于兩種電壓組中的每一個(gè),電壓組具有包括在噴射驅(qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓中的脈沖電壓的不同的時(shí)間重疊程度。因此,通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇電壓組的類型,即使在相同的像素液滴數(shù)的情況下,也能夠改變致動(dòng)器的變形量,因此改變施加到壓力室16的開(kāi)口內(nèi)的墨水的能量大小。由此,因?yàn)槟軌蛟谙嗤南袼匾旱螖?shù)的情況下改變墨滴的大小和量,因此,能相對(duì)容易地增加色調(diào)數(shù),從而實(shí)現(xiàn)記錄質(zhì)量的改進(jìn)。
此外,通過(guò)堆疊壓電層17a和17b,能實(shí)現(xiàn)部件的高集成以及上述效果。
在每一電壓組中,噴射驅(qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓中的每一個(gè)包括矩形脈沖電壓。在這種情況下,比當(dāng)脈沖電壓具有復(fù)雜形狀(例如包括電勢(shì)以分段方式增加或減小的臺(tái)階部分的形狀)時(shí)的情形更容易進(jìn)行控制。
如果在每一電壓組中,由噴射驅(qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓中的每一個(gè)表示的電勢(shì)超過(guò)兩個(gè)值(二元)(如果在包括在每一電壓中的多個(gè)脈沖電壓之間,高電平或低電平是不同的),那么會(huì)產(chǎn)生需要增加電源數(shù)的結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)上的不便以及控制變得更難的不便。相反地,在本實(shí)施例中,因?yàn)橛蓢娚潋?qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓中的每一個(gè)表示的電勢(shì)是二值的,因此能避免諸如上述的各種不便。具體地,在對(duì)應(yīng)于七個(gè)色調(diào)的所有電壓組中,由噴射驅(qū)動(dòng)電壓表示的電勢(shì)為OV和15V的兩個(gè)值,并且由不噴射驅(qū)動(dòng)電壓表示的電勢(shì)是OV和5V 的兩個(gè)值。
每一電壓組包括不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl。因此,通過(guò)施加不噴射驅(qū)動(dòng)電壓P1,能夠振動(dòng)彎液面(即通過(guò)執(zhí)行不噴射沖洗)并且良好地保持記錄質(zhì)量。另外,因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用為振動(dòng)例如彎液面(用于不噴射沖洗)而提供的壓電層17b能增加色調(diào)數(shù),因此這是非常有利的。
不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl被施加到致動(dòng)器單元17的所有致動(dòng)器,與是否施加噴射驅(qū)動(dòng)電壓無(wú)關(guān)(即,也施加到像素液滴數(shù)=0的致動(dòng)器)。因此,在不噴射墨滴的噴射口 14a,通過(guò)施加不噴射驅(qū)動(dòng)電壓P1,能振動(dòng)彎液面(即能執(zhí)行不噴射沖洗)。因此,能抑制噴射口 14a中的墨水的粘滯性的增加。
在本實(shí)施例中,在像素液滴數(shù)=0的情況下,通過(guò)包括在不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl中的三個(gè)脈沖電壓生成彎液面的振動(dòng)(即執(zhí)行不噴射沖洗),并且在像素液滴數(shù)=1或2(小S 和小L,或中S和中L)的情況下,通過(guò)包括在不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl的后部中的兩個(gè)或一個(gè)脈沖電壓生成彎液面的振動(dòng)(即執(zhí)行不噴射沖洗)。在像素液滴數(shù)=1或2的情況下,在一個(gè)記錄周期內(nèi),在完成噴射驅(qū)動(dòng)電壓的施加,即完成墨滴的噴射后,接下來(lái)執(zhí)行彎液面的振動(dòng) (不噴射沖洗)。用這種方式,通過(guò)也在噴射墨滴的噴射口 14a中施加不噴射驅(qū)動(dòng)電壓,能振動(dòng)彎液面(即,能執(zhí)行不噴射沖洗)。
根據(jù)上述時(shí)間差δ a或δ a’(見(jiàn)圖8A),出現(xiàn)了致動(dòng)器變形的時(shí)間段差,其改變?cè)趬毫κ?6中生成的壓力波的負(fù)壓力值。因此,在當(dāng)噴射墨滴時(shí)的時(shí)間(通過(guò)施加噴射驅(qū)動(dòng)電壓,壓力室16的體積減小的時(shí)間點(diǎn)),在子歧管通道13a的出口附近其極性反轉(zhuǎn)并且返回到壓力室16的壓力波的正壓力值中生成相對(duì)大的變化,這改變將噴射的墨滴的大小和量。 因此,通過(guò)為每一像素墨滴數(shù)適當(dāng)?shù)剡x擇通過(guò)時(shí)間差Sa和Sa’劃分的電壓組的類型,能更容易地執(zhí)行色調(diào)的控制。
根據(jù)上述時(shí)間差δ b或δ b’(見(jiàn)圖8A),出現(xiàn)致動(dòng)器變形的時(shí)間段差,這改變?cè)趬毫κ?6中生成的壓力波的正壓力值。因此,在當(dāng)噴射墨滴時(shí)的時(shí)間(通過(guò)施加噴射驅(qū)動(dòng)電壓,壓力室16的體積減少的時(shí)間點(diǎn)),墨滴的噴射速率改變以及將噴射的墨滴的大小和量也改變。因此,通過(guò)為每一像素液滴數(shù)適當(dāng)?shù)剡x擇通過(guò)時(shí)間差Sb和Sb’劃分的電壓組的類型,能更容易地執(zhí)行色調(diào)的控制。
壓電層17b形成有多個(gè)單個(gè)電極19a和將單個(gè)電極19a相互連接的連接電極19b。 通過(guò)該布置,能簡(jiǎn)化用于單個(gè)電極19a的布線構(gòu)造和信號(hào)提供構(gòu)造。
連接電極19b使對(duì)應(yīng)于共用子歧管通道13a的四個(gè)壓力室行的多個(gè)單個(gè)電極19a 相互連接。通過(guò)該構(gòu)造,能基于用于每一行的分時(shí)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行色調(diào)控制。此外,通過(guò)對(duì)于包含用于共用一個(gè)子歧管通道13a的壓力室16的每一行執(zhí)行包含延遲時(shí)間等等的色調(diào)控制,能抑制結(jié)構(gòu)串?dāng)_(經(jīng)由子歧管通道13a的殘余壓力波的相互傳播的現(xiàn)象)。
在為每一像素液滴數(shù)提供的兩種電壓組中(小S和小L、中S和中L以及大S和大L的電壓組),不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl的波形模式是公共的。因此,控制變得更容易。例如, 圖8D示出在像素液滴數(shù)=2的情況下的兩種電壓組(中S和中L)。上面的圖是用于中S 的電壓組,其由不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl和噴射驅(qū)動(dòng)電壓Ph組成。下面的圖是用于中L的電壓組,其由不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl和噴射驅(qū)動(dòng)電壓P2’a組成。不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl的波形圖案在兩個(gè)電壓組中是公共的。
不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl在所有七個(gè)電壓組(零、小S、小L、中S、中L、大S和大L的電壓組)中是公共的。即,在為不同像素液滴數(shù)提供的電壓組中,不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pi的波形圖案是公共的。因此,控制變得更容易。作為示例,圖8E示出在像素液滴數(shù)=2的情況下的電壓組(中S)和在像素液滴數(shù)=3的情況下的電壓組(大S)。上面的圖是用于中S的電壓組,其由不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl和噴射驅(qū)動(dòng)電壓P2a(兩個(gè)脈沖)組成。下面的圖是用于大S的電壓組,其由不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl和噴射驅(qū)動(dòng)電壓P2b(三個(gè)脈沖)組成。不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl的波形圖案在兩個(gè)電壓組中是公共的。
在構(gòu)成每一電壓組的噴射驅(qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓中,相對(duì)較大的噴射驅(qū)動(dòng)電壓被施加到是最外層的并且變形效率高的壓電層17a。因此,能有效地執(zhí)行用于記錄的噴射,并且能實(shí)現(xiàn)記錄質(zhì)量的改進(jìn)。
致動(dòng)器單元17包括位于壓電層17a、17b和通道單元12之間以便關(guān)閉壓力室16的開(kāi)口的振動(dòng)板17c。通過(guò)該布置,在致動(dòng)器單元17中,能夠使用振動(dòng)板17c來(lái)實(shí)施單片型、 雙片型、多片型等等的變形。此外,通過(guò)在壓電層17a、17b和通道單元12之間插入振動(dòng)板 17c,能夠防止當(dāng)電壓施加到壓電層17a和17b中的每一個(gè)時(shí)由于壓力室16內(nèi)的墨水成分的移動(dòng)而可能產(chǎn)生的諸如短路的電氣缺陷。
在致動(dòng)器單元17中,最接近通道單元12的上表面12x的公共電極20是地電極。 如果公共電極20沒(méi)有電連接到地,那么在壓力室16內(nèi)的墨水和公共電極20之間產(chǎn)生電勢(shì)差,并且壓力室16內(nèi)的墨水成分的電滲透會(huì)產(chǎn)生短路。然而,在本實(shí)施例中,能避免該問(wèn)題。
公共電極20在壓電層17b和振動(dòng)板17c的整個(gè)表面上延伸。通過(guò)該布置,能防止由于泄漏電場(chǎng)引起的電氣缺陷(例如由于壓力室16的開(kāi)口中墨水成分的電滲透引起的電氣短路)。
沿著厚度方向,壓電層17a和17b在相同方向上極化。如果壓電層17a和17b的堆疊方向上的極化方向彼此相反,則除公共電極20外,需要新增加切斷電極,以便在同一方向上移位壓電層17a和17b。切斷電極是連接到地的電極,與公共電極20—樣。切斷電極針對(duì)墨水切斷由與公共電極20 —起夾持壓電層17a和17b的表面電極18和內(nèi)部電極19 生成的電場(chǎng)。在這種情況下,新增加的切斷電極用作剛性體,并且變?yōu)樽璧K致動(dòng)器變形的因素。相反地,在本實(shí)施例中,僅有一個(gè)地電極,其是公共電極20,從而抑制了致動(dòng)器的變形的效率的弱化。
接著,將參考圖9A至9C,描述采用根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的液滴噴射設(shè)備的噴墨型打印機(jī)。第二實(shí)施例的打印機(jī)與第一實(shí)施例的不同之處僅在于噴射驅(qū)動(dòng)電壓的構(gòu)造, 并且其他構(gòu)造與第一實(shí)施例相同。
在第二實(shí)施例中,色調(diào)的數(shù)目為7,與第一實(shí)施例相同。此外,與第一實(shí)施例相同的是,對(duì)應(yīng)于每一色調(diào)的電壓組由噴射驅(qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓的組合組成;對(duì)所有電壓組來(lái)說(shuō),不噴射驅(qū)動(dòng)電壓是公共的;為每一像素液滴數(shù)提供兩種電壓組(S和L);按包括在構(gòu)成組的每一電壓中的脈沖電壓的時(shí)間重疊程度劃分兩種電壓組等等。然而,第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于組成每一電壓組的噴射驅(qū)動(dòng)電壓中的每一脈沖電壓的低電平不是OV(地電勢(shì))而是5V,其與不噴射驅(qū)動(dòng)電壓P 1的高電平相同。組成每一電壓組的不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl與第一實(shí)施例中的相同。
圖9A示出對(duì)于像素液滴數(shù)=1的情形提供的兩種電壓組中的一個(gè)。組成電壓組的噴射驅(qū)動(dòng)電壓P22包括具有預(yù)定脈沖寬度的在高電平(例如15V)和低電平(5V)之間改變的一個(gè)脈沖電壓。該低電平的電勢(shì)值與不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl的高電平的電勢(shì)值相同。因此,在基于圖像數(shù)據(jù)的電壓的施加期間,在壓電層17a的活動(dòng)部中生成的電場(chǎng)強(qiáng)度E22不會(huì)變?yōu)樨?fù)值(見(jiàn)圖9B中的實(shí)線),由此在壓電層17a的活動(dòng)部中沒(méi)有生成與極化方向相反的方向上的電場(chǎng)。
盡管圖9A示出了一個(gè)電壓組,但是對(duì)除該組之外的電壓組,包括在噴射驅(qū)動(dòng)電壓中的每一脈沖電壓具有5V的低電平,與噴射驅(qū)動(dòng)電壓P22相同。
如上所述,根據(jù)第二實(shí)施例的打印機(jī),除與第一實(shí)施例類似的效果外,還能獲得下述效果。即,因?yàn)樵趬弘妼?7a的活動(dòng)部中生成的電場(chǎng)的方向在基于圖像數(shù)據(jù)施加電壓的時(shí)段期間不反向,因此能提高致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)的可靠性。
接著,將參考圖IOA至10C,描述采用根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的液滴噴射設(shè)備的噴墨型打印機(jī)。第三實(shí)施例的打印機(jī)與第一實(shí)施例的不同之處僅在于噴射驅(qū)動(dòng)電壓的構(gòu)造,并且其他構(gòu)造與第一實(shí)施例相同。
在第三實(shí)施例中,色調(diào)數(shù)為七,與第一實(shí)施例相同。此外,與第一實(shí)施例相同的是, 對(duì)應(yīng)于每一色調(diào)的電壓組由噴射驅(qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓的組合組成;對(duì)于每一像素液滴數(shù),提供兩種電壓組(S和L);按包括在構(gòu)成組的每一電壓中的脈沖電壓的時(shí)間重疊程度劃分兩種電壓組等等。然而,第三實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于在用于像素液滴數(shù) =2和3的情形的每一電壓組中,由噴射驅(qū)動(dòng)電壓表示的電勢(shì)值為三個(gè)值。即,在當(dāng)噴射驅(qū)動(dòng)電壓包括多個(gè)脈沖電壓時(shí)的情況下,在多個(gè)脈沖電壓當(dāng)中,低電平值彼此不同。
圖IOA示出對(duì)于像素液滴數(shù)=2的情形提供的兩種電壓組中的一個(gè)。組成電壓組的噴射驅(qū)動(dòng)電壓P32包括具有預(yù)定脈沖寬度的在高電平(例如15V)和低電平(OV)之間改變的一個(gè)脈沖電壓和具有預(yù)定脈沖寬度的在高電平(例如15V)和低電平(5V)之間改變的一個(gè)脈沖電壓。用這種方式,在兩個(gè)脈沖電壓中,低電平的電勢(shì)值彼此不同。因此,致動(dòng)器的移位量(見(jiàn)圖10C)的時(shí)間變化圖案在第一脈沖電壓和第二脈沖電壓之間是不同的。此外, 因?yàn)楣┠陂g和噴射期間致動(dòng)器的移位速率在第一和第二脈沖電壓之間是不同的,因此將噴射的墨滴的大小也不同。
組成像素液滴數(shù)=3的每一電壓組的噴射驅(qū)動(dòng)電壓包括在圖IOA中的噴射驅(qū)動(dòng)電壓P32的第二脈沖電壓后的與第二脈沖電壓相同的脈沖電壓。
如上所述,根據(jù)第三實(shí)施例的打印機(jī),除由噴射驅(qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓中的每一個(gè)表示的電勢(shì)值為兩個(gè)值獲得的效果外,還能獲得與第一實(shí)施例相同的效果。此外,在第三實(shí)施例中,因?yàn)槌聞?dòng)器的移位速率外,致動(dòng)器的移位量也是可調(diào)整的,因此能執(zhí)行更精細(xì)的色調(diào)控制。
接著,將參考圖IlA至11C,描述采用根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的液滴噴射設(shè)備的噴墨型打印機(jī)。第四實(shí)施例的打印機(jī)與第一實(shí)施例的不同之處僅在于噴射驅(qū)動(dòng)電壓的構(gòu)造,并且其他構(gòu)造與第一實(shí)施例相同。
在第四實(shí)施例中,色調(diào)數(shù)為七,與第一實(shí)施例相同。此外,與第一實(shí)施例相同的是, 對(duì)應(yīng)于每一色調(diào)的電壓組由噴射驅(qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓的組合組成;對(duì)于每一像素液滴數(shù),提供兩種電壓組(S和L);通過(guò)包括在組成組的每一電壓中的脈沖電壓的時(shí)間重疊程度,劃分兩種電壓組等等。然而,第四實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于組成某一電壓組 (例如圖IlA中所示的用于像素液滴數(shù)=1的電壓組)的噴射驅(qū)動(dòng)電壓P42不是矩形,而是包括其中電勢(shì)以逐步方式上升的脈沖電壓,即在脈沖電壓的上升部形成臺(tái)階部P4k。
如上所述,根據(jù)第四實(shí)施例的打印機(jī),除由脈沖電壓具有矩形獲得的效果和通過(guò)由噴射驅(qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓中的每一個(gè)表示的電勢(shì)值為二個(gè)值獲得的效果外,還能獲得與第一實(shí)施例類似的效果。此外,在第四實(shí)施例中,向噴射驅(qū)動(dòng)電壓P42提供臺(tái)階部 P42s,從而電壓的上升是逐步的,從而獲得能平滑在噴射墨滴期間的致動(dòng)器的移位量的時(shí)間變化的優(yōu)點(diǎn)(見(jiàn)圖11C)。平滑變化抑制壓力室16內(nèi)的不必要的壓力波的出現(xiàn),并且能實(shí)現(xiàn)高效噴射。
盡管參考上述實(shí)施例詳細(xì)地描述本發(fā)明,但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不偏離權(quán)利要求的范圍的情況下,可以進(jìn)行各種變化和修改。
在上述實(shí)施例的每一個(gè)中,對(duì)于每一像素液滴數(shù),提供兩種電壓組(S和L)。然而, 可以提供三種或更多種電壓組。例如,除第一實(shí)施例中對(duì)應(yīng)于七個(gè)色調(diào)中的各個(gè)的七個(gè)電壓組之外,通過(guò)適當(dāng)?shù)卦黾釉诘诙?、第三、第四?shí)施例等等中所示的電壓組,能增加色調(diào)數(shù)。
在組成電壓組的噴射驅(qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓中,不需要所有脈沖電壓都具有彼此時(shí)間重疊,并且可以存在不具有彼此時(shí)間重疊的脈沖電壓。例如,在上述第一實(shí)施例中,在組成中L和大L的每一電壓組的噴射驅(qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓中,可以存在不具有彼此時(shí)間重疊的脈沖電壓。
此外,也可以構(gòu)造成在組成某一電壓組的噴射驅(qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓中完全沒(méi)有脈沖電壓的時(shí)間重疊。例如,在上述第一實(shí)施例中,可以被構(gòu)造為在組成小L、中L和大 L的每一電壓組的噴射驅(qū)動(dòng)電壓和不噴射驅(qū)動(dòng)電壓中,完全沒(méi)有脈沖電壓的時(shí)間重疊。
脈沖電壓的重疊的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間點(diǎn)、重疊的時(shí)間段等等不限于特定的時(shí)間點(diǎn)或時(shí)間段。
在上述實(shí)施例中,不噴射驅(qū)動(dòng)電壓被施加到致動(dòng)器單元17的所有致動(dòng)器,與是否施加噴射驅(qū)動(dòng)電壓無(wú)關(guān)。然而,操作不限于此。不噴射驅(qū)動(dòng)電壓可以僅施加到被施加有噴射驅(qū)動(dòng)電壓的致動(dòng)器。
可以構(gòu)造成在被施加有噴射驅(qū)動(dòng)電壓的致動(dòng)器處不執(zhí)行通過(guò)施加不噴射驅(qū)動(dòng)電壓的彎液面振動(dòng)(不噴射沖洗)。例如,在上述第一實(shí)施例中,包括在像素液滴數(shù)=1的電壓組中的不噴射驅(qū)動(dòng)電壓可以僅包括具有與噴射驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)間重疊的一個(gè)脈沖電壓。
可以構(gòu)造為在為每一像素液滴數(shù)提供的兩種或更多種電壓組中不噴射驅(qū)動(dòng)電壓不是公共的(換句話說(shuō),在為每一像素液滴數(shù)提供的兩種或更多種電壓組中,不噴射驅(qū)動(dòng)電壓可以是不同的)。此外,也可以構(gòu)造為在對(duì)應(yīng)于所有色調(diào)的電壓組中,不噴射驅(qū)動(dòng)電壓不是公共的(換句話說(shuō),在對(duì)應(yīng)于所有色調(diào)中的至少一些的電壓組中,不噴射驅(qū)動(dòng)電壓可以是不同的)。
組成電壓組的第一電壓和第二電壓不限于不噴射和噴射驅(qū)動(dòng)電壓。更具體地,能夠根據(jù)周圍溫度、墨水粘滯性等等的各種條件適當(dāng)?shù)馗淖冏鳛槊恳浑妷旱奶卣鞯牟ㄐ?、脈沖寬度、上升和下降的時(shí)序、低電平和高電平的電勢(shì)值等等。例如,包括在每一電壓中的脈沖電壓不限于矩形,并且可以具有包括臺(tái)階部的形狀,與第四實(shí)施例相同。此外,由每一脈沖電壓表示的電勢(shì)可以是三值或四值或更多,與第三和第四實(shí)施例相同。
在第二實(shí)施例中,包括在噴射驅(qū)動(dòng)電壓中的每一脈沖電壓的低電平值是與不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl的高電平值相同的電勢(shì)值(5V)。然而,只要大于或等于不噴射驅(qū)動(dòng)電壓Pl的高電平的電勢(shì)值,在壓電層17a的活動(dòng)部中生成的電場(chǎng)的方向就不會(huì)反向。因此,能獲得第二實(shí)施例的上述效果。
表面電極18和內(nèi)部電極19可以在通常時(shí)間(在除當(dāng)執(zhí)行記錄、不噴射沖洗等等時(shí)之外的時(shí)間)保持在浮置電勢(shì)。
包括在致動(dòng)器中的電極和壓電層的布置和形狀以及致動(dòng)器的變形模式不限上述實(shí)施例中所描述的,并且可以以各種方式修改。
致動(dòng)器的變形模式不限于單片型,并且可以是其他變形模式,諸如單體型、雙片型、多片型和單體型的修改型等等。
在致動(dòng)器單元17中,可以在壓電層17a上堆疊另一壓電層作為上層,或可以在壓電層17a和17b之間夾持一個(gè)或多個(gè)壓電層。此外,可以省略振動(dòng)板17c。
在上述實(shí)施例中,壓電層17a的厚度大于壓電層17b的厚度和振動(dòng)板17c的厚度之和。因?yàn)橐赃@種方式將用于記錄噴射操作的壓電層17a的厚度設(shè)計(jì)成相對(duì)較大,因此,能改進(jìn)用于記錄噴射操作的致動(dòng)器單元的變形效率。然而,包括在致動(dòng)器中的每一壓電層的厚度不限于這種關(guān)系,并且可以適當(dāng)?shù)馗淖?。例如,壓電?7a的厚度與壓電層17b的厚度之和可以與振動(dòng)板17c的厚度相同,或可以大于振動(dòng)板17c的厚度。
在上述實(shí)施例中,噴射驅(qū)動(dòng)電壓被施加到作為上壓電層的壓電層17a,而不噴射驅(qū)動(dòng)電壓被施加到作為下壓電層的壓電層17b。然而,電壓的施加不限于此。例如,不噴射驅(qū)動(dòng)電壓可以被施加到作為上壓電層的壓電層17a,而噴射驅(qū)動(dòng)電壓可以被施加到作為下壓電層的壓電層17b。
可以沿著堆疊方向,在彼此相反的方向上極化壓電層17a和17b。
不需要每一表面電極18均具有與壓力室16的開(kāi)口的形狀類似的形狀并且具有小于開(kāi)口的大小,如在壓電層17a和17b的堆疊方向上所看到的。只要表面電極18被布置為面對(duì)壓力室16,表面電極18可以具有各種形狀和大小。
如圖6C中所示,內(nèi)部電極19的每一單個(gè)電極19a具有與壓力室16的開(kāi)口類似的形狀,如在壓電層17a和17b的堆疊方向上所看到的。然而,該形狀不限于這種設(shè)計(jì)。例如, 可以構(gòu)造成單個(gè)電極19a不是與壓力室16的開(kāi)口類似的形狀。只要單個(gè)電極19a具有比開(kāi)口大的大小,當(dāng)其上形成內(nèi)部電極19的壓電層17a和17b由于燒制而收縮時(shí),能高精度并且容易地執(zhí)行相對(duì)于開(kāi)口的單個(gè)電極19a的對(duì)準(zhǔn)。此外,也可以構(gòu)造成內(nèi)部電極19的每一單個(gè)電極19a不具有大于壓力室16的開(kāi)口的尺寸。此外,不需要內(nèi)部電極19包括面對(duì)壓力室16的各開(kāi)口的單個(gè)電極19a和將單個(gè)電極19a相互連接的連接電極19b。例如,與表面電極18 —樣,可以構(gòu)造成面對(duì)壓力室16的各開(kāi)口的單個(gè)電極相互分離,而沒(méi)有通過(guò)連接電極連接。
在上述實(shí)施例中,以子歧管通道13a作為單元,連接電極19b連接對(duì)應(yīng)于共享一個(gè)子歧管通道13a的壓力室16的單個(gè)電極19a。然而,連接模式不限于此。例如,連接電極 19b可以連接對(duì)應(yīng)于每一壓力室行的單個(gè)電極19a,而不將子歧管通道13a作為單元。替代地,連接電極19b可以連接包括在一個(gè)致動(dòng)器單元17中的所有單個(gè)電極19a。在連接電極 19b連接包括在一個(gè)致動(dòng)器單元17中的所有單個(gè)電極19a的情況下,僅將布線提供給單個(gè)電極19a或連接電極19b的一個(gè)點(diǎn)就足夠了,從而簡(jiǎn)化布線構(gòu)造,同時(shí)也簡(jiǎn)化用于提供信號(hào)的構(gòu)造。
不需要以包括單個(gè)電極19a和連接電極19b的模式形成內(nèi)部電極19。內(nèi)部電極 19可以形成在壓電層17b的整個(gè)表面上,象公共電極20 —樣。
可以構(gòu)造成致動(dòng)器單元17中離通道單元12的上表面1 最近的電極(在上述實(shí)施例中為公共電極20)不是地電極。此外,不需要電極在整個(gè)表面上延伸,并且可以例如, 以與內(nèi)部電極19相同的模式形成電極。
在上述實(shí)施例中,描述了致動(dòng)器單元17包括對(duì)應(yīng)于多個(gè)壓力室16中的各個(gè)的多個(gè)活動(dòng)部。然而,本發(fā)明的致動(dòng)器不限于該構(gòu)造??梢灾聞?dòng)器可以被單獨(dú)地提供給頭10的每一壓力室16,其中,壓電層布置成僅面對(duì)一個(gè)壓力室16,而沒(méi)有橫跨多個(gè)壓力室16。
壓電層17a的振動(dòng)模式、致動(dòng)器的變形模式等等不限于特定模式。例如,上述實(shí)施例為壓電層17a的振動(dòng)模式屯采用了“拉引和噴射方法”。然而,可以為壓電層17a的振動(dòng)模式d31采用“拉進(jìn)和噴射方法”。此外,可以為壓電層的振動(dòng)模式d33采用“拉進(jìn)和噴射方法”或“拉引和噴射方法”。如果采用“拉進(jìn)和噴射方法”,則噴射驅(qū)動(dòng)電壓包括例如具有預(yù)定脈沖寬度的在低電平(0V 地電勢(shì))和高電平(例如15V)之間改變的一個(gè)或多個(gè)脈沖電壓。在脈沖電壓的上升的時(shí)序,從噴射口 Ha噴射墨滴,并且在脈沖電壓的下降的時(shí)序,將墨提供給壓力室16。在這種情況下,不噴射驅(qū)動(dòng)電壓可以包括例如具有預(yù)定脈沖寬度的在高電平(例如5V)和低電平(0V:地電勢(shì))之間改變的一個(gè)或多個(gè)脈沖電壓。
在上述實(shí)施例中,脈沖電壓之間的時(shí)間重疊的形式具有噴射驅(qū)動(dòng)電壓的脈沖電壓的施加時(shí)段被包括在不噴射驅(qū)動(dòng)電壓的脈沖電壓的施加時(shí)段內(nèi)的關(guān)系。然而,可以具有相反關(guān)系。替代地,可以具有一個(gè)脈沖電壓部分重疊另一脈沖電壓的關(guān)系。例如,時(shí)間點(diǎn)可以是時(shí)間點(diǎn)tl、時(shí)間點(diǎn)Tl(時(shí)間點(diǎn)Tl’)、時(shí)間點(diǎn)t2和時(shí)間點(diǎn)T2(時(shí)間點(diǎn)T2’ )的時(shí)間順序。
20此外,時(shí)間點(diǎn)可以是時(shí)間點(diǎn)Tl (時(shí)間點(diǎn)Tl’)、時(shí)間點(diǎn)tl、時(shí)間點(diǎn)T2(時(shí)間點(diǎn)Τ2’)和時(shí)間點(diǎn) t2的時(shí)間順序。此外,一個(gè)脈沖電壓的下降的時(shí)序可以與另一脈沖電壓的上升的時(shí)序一致。
記錄周期中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的定義不僅包括紙P相對(duì)于位于固定位置的頭10移動(dòng)的情形,而且包括頭10相對(duì)于位于固定位置的紙P移動(dòng)的情形。
本發(fā)明能應(yīng)用于行式和串型打印機(jī)。此外,不限于打印機(jī),而是能應(yīng)用于傳真裝置、復(fù)印機(jī)等等。此外,也能應(yīng)用于噴射除墨滴外的液滴的裝置。
權(quán)利要求
1.一種液體噴射設(shè)備,包括通道構(gòu)件,所述通道構(gòu)件形成有具有用于噴射液滴的噴射口的液體通道,所述通道構(gòu)件具有形成有下述開(kāi)口的表面,其中通過(guò)所述開(kāi)口暴露所述液體通道的一部分;致動(dòng)器,所述致動(dòng)器包括分層體,所述分層體以面對(duì)所述開(kāi)口的方式被放置在所述通道構(gòu)件的所述表面上,用于將能量施加到所述開(kāi)口中的液體,所述分層體包括從靠近所述通道構(gòu)件的所述表面的一側(cè)按順序布置的第一壓電層和第二壓電層,所述第一和第二壓電層中的每一個(gè)在面對(duì)開(kāi)口的部分中包括活動(dòng)部,所述活動(dòng)部相對(duì)于厚度方向介于電極之間;驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部,所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部被構(gòu)造為生成用于驅(qū)動(dòng)所述致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)信號(hào),所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成部被構(gòu)造為生成與施加到所述第一壓電層的所述活動(dòng)部的第一電壓相對(duì)應(yīng)的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和與施加到所述第二壓電層的所述活動(dòng)部的第二電壓相對(duì)應(yīng)的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào);電壓組信息存儲(chǔ)部,所述電壓組信息存儲(chǔ)部存儲(chǔ)兩種或更多種電壓組,每一電壓組包括用于在單個(gè)記錄周期內(nèi)從所述噴射口噴射的每一液滴數(shù)的第一和第二電壓的組合,其中單個(gè)記錄周期是記錄介質(zhì)相對(duì)于所述通道構(gòu)件移動(dòng)與將被記錄在所述記錄介質(zhì)上的圖像的分辨率相對(duì)應(yīng)的單位距離所需的時(shí)間段;以及電壓施加部,所述電壓施加部被構(gòu)造為基于所述圖像的圖像數(shù)據(jù)將所述第一電壓施加到所述第一壓電層的所述活動(dòng)部并且將所述第二電壓施加到所述第二壓電層的所述活動(dòng)部,所述電壓施加部被構(gòu)造為選擇所述電壓組信息存儲(chǔ)部中存儲(chǔ)的兩種或更多種電壓組中的一個(gè),并且將組成所選擇的電壓組的每一電壓施加到所述第一和第二壓電層的所述活動(dòng)部,其中,按包括在所述第一和第二電壓中的脈沖形電壓的時(shí)間重疊程度分類所述電壓組。
2.如權(quán)利要求1所述的液體噴射設(shè)備,其中所述第一和第二電壓中的每一個(gè)包括矩形脈沖電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的液體噴射設(shè)備,其中所述第一和第二電壓中的每一個(gè)表示二值電勢(shì)。
4.如權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的液體噴射設(shè)備,其中第一和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一個(gè)是噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào),僅通過(guò)所述噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)能使液滴從所述噴射口噴出;并且其中所述第一和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的另一個(gè)是不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào),僅通過(guò)所述不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)不能使液滴從所述噴射口噴出,并且使在所述噴射口中形成的彎液面振動(dòng)而沒(méi)有使液滴從所述噴射口噴出。
5.如權(quán)利要求4所述的液體噴射設(shè)備,其中,所述電壓施加部被構(gòu)造為選擇性地將與所述噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對(duì)應(yīng)的噴射脈沖電壓施加到所述第一和第二壓電層中的一個(gè)中的多個(gè)活動(dòng)部,并且將與所述不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對(duì)應(yīng)的不噴射脈沖電壓施加到所述第一和第二壓電層中的另一個(gè)中的多個(gè)活動(dòng)部,而與所述噴射脈沖電壓是否被施加到面對(duì)所述第一和第二壓電層中的所述另一個(gè)中的所述活動(dòng)部的所述第一和第二壓電層中的所述一個(gè)中的所述活動(dòng)部無(wú)關(guān)。
6.如權(quán)利要求4所述的液體噴射設(shè)備,其中,所述電壓施加部被構(gòu)造為在不施加與所述噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對(duì)應(yīng)的噴射脈沖電壓的時(shí)間段中的一個(gè)時(shí)間段期間,施加與所述不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對(duì)應(yīng)的不噴射脈沖電壓。
7.如權(quán)利要求4所述的液體噴射設(shè)備,其中按下述時(shí)間差分類所述電壓組,所述時(shí)間差是所述第二壓電層基于所述噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)開(kāi)始變形從而所述液體通道的一部分的體積增加的時(shí)間點(diǎn)Tl ;和時(shí)間上最接近所述時(shí)間點(diǎn)Tl的所述第一壓電層基于所述不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)開(kāi)始變形從而所述液體通道的所述部分的體積減小的時(shí)間點(diǎn)ti之間的時(shí)間差。
8.如權(quán)利要求4所述的液體噴射設(shè)備,其中按下述時(shí)間差分類所述電壓組,所述時(shí)間差是所述第二壓電層基于所述噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)開(kāi)始變形從而所述液體通道的一部分的體積減小的時(shí)間點(diǎn)T2 ;和時(shí)間上最接近所述時(shí)間點(diǎn)T2的所述第一壓電層基于所述不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)開(kāi)始變形從而所述液體通道的所述部分的體積增加的時(shí)間點(diǎn)t2之間的時(shí)間差。
9.如權(quán)利要求4所述的液體噴射設(shè)備,其中被施加有所述不噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)的所述第一和第二壓電層中的一個(gè)形成有相互分離并且每一個(gè)形成多個(gè)活動(dòng)部的多個(gè)單個(gè)電極,和將所述多個(gè)單個(gè)電極相互連接的連接電極。
10.如權(quán)利要求9所述的液體噴射設(shè)備,其中所述液體通道包括多個(gè)壓力室,每個(gè)壓力室是包括所述開(kāi)口的部分,所述多個(gè)壓力室被布置在沿所述表面的方向上并構(gòu)成多個(gè)行; 并且其中所述連接電極將與一行或多行相對(duì)應(yīng)的所述多個(gè)單個(gè)電極相互連接。
11.如權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的液體噴射設(shè)備,其中在為在單個(gè)記錄周期內(nèi)從所述噴射口噴出的每一液滴數(shù)提供的兩種或更多種電壓組中,所述第一和第二電壓中的一個(gè)的波形圖案是公共的。
12.如權(quán)利要求11所述的液體噴射設(shè)備,其中在為在單個(gè)記錄周期內(nèi)從所述噴射口噴出的不同液滴數(shù)提供的電壓組中,所述第一和第二電壓中的所述一個(gè)的波形圖案是公共的。
13.如權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的液體噴射設(shè)備,其中所述第二壓電層是所述分層體中包括的壓電層當(dāng)中離所述通道構(gòu)件的所述表面最遠(yuǎn)的最外層;并且其中所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)是噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào),僅通過(guò)所述噴射驅(qū)動(dòng)信號(hào)能使液滴從所述噴射口噴出。
14.如權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的液體噴射設(shè)備,其中所述致動(dòng)器進(jìn)一步包括被放置在所述分層體和所述通道構(gòu)件之間以密封所述開(kāi)口的振動(dòng)板。
15.如權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的液體噴射設(shè)備,其中所述致動(dòng)器中的離所述通道構(gòu)件的所述表面最近的電極是地電極。
16.如權(quán)利要求15所述的液體噴射設(shè)備,其中所述地電極在所述地電極上形成有所述地電極的整個(gè)表面上延伸。
17.如權(quán)利要求15所述的液體噴射設(shè)備,其中沿著厚度方向,所述第一和第二壓電層在相同方向上極化。
18.如權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的液體噴射設(shè)備,其中所述電壓施加部被構(gòu)造為以下述方式執(zhí)行電壓施加,使得在基于所述圖像數(shù)據(jù)將每一電壓施加到所述第一和第二壓電層的所述活動(dòng)部的時(shí)段期間不反轉(zhuǎn)在所述活動(dòng)部中生成的電場(chǎng)的方向。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能有效地增加色調(diào)數(shù)目的液滴噴射設(shè)備。電壓組信息存儲(chǔ)部存儲(chǔ)兩種或更多種電壓組,每一個(gè)電壓組包括用于在單個(gè)記錄周期內(nèi)從噴射口噴出的每一液滴數(shù)的第一和第二電壓的組合。電壓施加部被構(gòu)造為基于圖像的圖像數(shù)據(jù)將第一電壓施加到第一壓電層的活動(dòng)部并且將第二電壓施加到第二壓電層的活動(dòng)部。電壓施加部被構(gòu)造為選擇電壓組信息存儲(chǔ)部中存儲(chǔ)的兩種或更多種電壓組中的一個(gè),并且將組成所選擇的電壓組的每一電壓施加到第一和第二壓電層的活動(dòng)部。按包括在第一和第二電壓中的脈沖形電壓的時(shí)間重疊程度分類電壓組。
文檔編號(hào)B41J2/045GK102189790SQ201110041
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月19日
發(fā)明者鈴木義文 申請(qǐng)人:兄弟工業(yè)株式會(huì)社