專利名稱：驅(qū)動(dòng)壓電型油墨噴頭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種利用壓電元件的變形來驅(qū)動(dòng)壓電型油墨噴頭，從而將油墨從噴嘴噴出的方法，更具體地說，涉及一種驅(qū)動(dòng)壓電型油墨噴頭的方法，用來改變噴出的墨滴量。
噴墨打印機(jī)應(yīng)用于打印機(jī)，傳真機(jī)等設(shè)備中。在這些噴墨打印機(jī)中，有利用壓電元件的壓電型噴墨打印機(jī)。壓電形噴墨打印機(jī)利用壓電元件的變形將油墨從噴嘴射出。
在這種類型的噴墨打印機(jī)中，要求打印點(diǎn)直徑可變，以反映打印的深淡程度。為此，上述打印機(jī)必需能改變噴出的墨滴量。
噴墨方法可分為噴墨后正極驅(qū)動(dòng)吸墨的方法，以及吸墨后負(fù)極驅(qū)動(dòng)噴墨的方法。按照負(fù)極驅(qū)動(dòng)方法，墨滴散射均勻，變成墨滴的機(jī)率大。
圖25A-25D和圖26A-26E是第一種現(xiàn)有技術(shù)的示意圖。
d31型是一種當(dāng)壓電元件在正電壓作用下收縮時(shí)可引起較在變形的型號(hào)。在這種型號(hào)中，壓電元件在電場(chǎng)方向的垂直方向上變形。在這種d31型中，當(dāng)圖25A虛線所示的電壓作用在壓電元件上時(shí)，吸墨后就進(jìn)行噴墨過程。
圖26A-26E是噴嘴的放大圖。在噴嘴1處形成彎液面10。這里，彎液面的速度矢量以“V”表示。
圖26A表示壓電元件位于初始狀態(tài)的噴嘴1和彎液面10的狀態(tài)。彎液面10的表面張力與壓腔內(nèi)平衡，彎液面10就存在于噴嘴口附近。
圖26B表示由于壓電元件收縮使得壓腔擴(kuò)大，從而使壓腔內(nèi)負(fù)壓增大時(shí)彎液面10的狀態(tài)。也就是說，它表明圖25A虛線所示的帶正斜率的正電壓作用時(shí)的情形。壓腔內(nèi)的負(fù)壓比彎液面10的表面張力大，因而彎液面10就向壓腔方向后退。
圖26C是由于油墨從供墨裝置中流入量足以降低壓腔內(nèi)的負(fù)壓、因而壓腔內(nèi)的負(fù)壓降低、彎液面10逐漸停止運(yùn)動(dòng)時(shí)的位置。此時(shí)，彎液面10被推到壓腔附近。
圖26D是壓電元件突然向使壓腔縮小的方向膨張時(shí)彎液面10的位置。也就是說，它表示圖25A虛線所示的帶負(fù)斜率的電壓作用時(shí)的情形。由于壓腔內(nèi)的正壓及彎液面的表面張力的作用，彎液面10產(chǎn)生層流，并具有朝向噴嘴口的較大的速度。因此，變液面10就快速向噴嘴口移動(dòng)。
圖26E表示壓電元件膨脹停止時(shí)彎液面10的狀態(tài)。由于油墨流入到供墨裝置及噴嘴1內(nèi)，壓腔內(nèi)的壓力變成較大的負(fù)壓。于是，噴嘴1的油墨突然減速。但是，噴嘴外的墨液速度足以散射出去，因而克服噴嘴1中油墨產(chǎn)生的表面張力，變成墨滴。然后，由于表面張力的作用，速度不足的油墨被迫退回到噴嘴1中。
上述的狀態(tài)不斷重復(fù)，即形成墨滴，然后射出。
控制墨滴量的第一種現(xiàn)有技術(shù)的方法是減小加在壓電元件上的電壓幅值至V2，如圖25A實(shí)線所示。因此就可減小墨滴量。圖25B至25D表示噴嘴1和彎液面10噴射小墨滴時(shí)的狀態(tài)。
圖25B表示開始吸墨時(shí)的狀態(tài)。彎液面10正向壓腔運(yùn)動(dòng)。
圖25C表示吸完墨開始噴射時(shí)噴嘴1和彎液面10的狀態(tài)。因?yàn)榧釉趬弘娫系碾妷悍到档?，彎液面后退量較圖26C小。
圖25D表示墨液變成墨滴時(shí)噴嘴1和彎液面10的狀態(tài)。因?yàn)閺澮好?0的后退量減小，墨滴也就減小。
第二種現(xiàn)有技術(shù)中控制墨滴量的方法將結(jié)合圖27A至27D予以說明。
按照第二種方法，是通過改變彎液面后退速度來減小墨滴量。利用這種方法，噴射速度是可控的。更具體地說，如圖27A實(shí)線所示，壓電元件的驅(qū)動(dòng)電壓保持不變，而驅(qū)動(dòng)電壓的上升斜率變陡。斜率越陡，墨滴的滴量就越小。產(chǎn)生正常墨滴量的驅(qū)動(dòng)波形如圖25A虛線所示。
圖27B表示開始吸墨時(shí)噴嘴1和彎液面10的狀態(tài)。此時(shí)，快速吸墨，使得彎液面10向壓腔方向的速度比噴射正常墨滴量時(shí)要大(如圖27A虛線所示)。這樣，彎液面10就被迫向壓腔附近移動(dòng)。
圖27C表示吸完墨后開始噴墨時(shí)噴嘴1和彎液面10的狀態(tài)。隨著油墨的吸入，彎液面10在噴嘴1內(nèi)向壓腔附近后退，于是油墨就被充分加速。
圖27D表示墨液變成墨滴時(shí)噴嘴1和彎液面10的狀態(tài)。具備足夠大速度的墨液變成墨滴，然后射出。
第三種現(xiàn)有技術(shù)中控制墨滴量的方法將結(jié)合圖28A至28D予以說明。
根據(jù)第三種方法，如圖28A實(shí)線所示，驅(qū)動(dòng)電壓減至V2，與第一種現(xiàn)有技術(shù)方法中相同，吸墨時(shí)彎液面的后退量降低。與此同時(shí)，噴墨時(shí)電壓變化速度更高，防止噴墨時(shí)彎液面速度降低。
圖28B表示開始吸墨時(shí)噴嘴和彎液面的狀態(tài)。圖28C表示吸完墨后噴嘴和彎液面的狀態(tài)。壓力幅值降低，因此彎液面10沒有退到壓腔附近。于是，如上所述，將油墨快速射出。此時(shí)，將接近噴嘴口附近的油墨射出，而沒有獲得足夠的速度。但是，這些油墨與后面的被充分加速的油墨混合，變成墨滴，墨滴從整體上達(dá)到所要求的速度。
圖28D表示墨液變成墨滴時(shí)，噴嘴和彎液面的狀態(tài)。被充分加速后的墨液變成墨滴，并散射出去。
第三種方法是為了補(bǔ)償由于彎液面后退量減小而引起速度的降低。
然而，在第一種現(xiàn)有技術(shù)的方法中存在以下問題。
在噴嘴中，墨液被壓腔中的正壓力所驅(qū)動(dòng)并被加速。但是，一旦油墨射出噴嘴口，墨液就不會(huì)被加速得更高。因此，采用這種方法時(shí)，如果彎液面10的后退量降低，在噴嘴口附近內(nèi)噴嘴口處的一些油墨從噴嘴口射出而沒有被充分加速。
因此，墨液沒有達(dá)到設(shè)定速度就不再被加速。然后，沒有被加速的墨液與后面的被充分加速的墨液混合。層流狀態(tài)消失，墨滴的速度矢量的方向被打亂。這就導(dǎo)致散射穩(wěn)定性下降。與此相關(guān)，墨液混合損失了動(dòng)能，墨滴的平均速度就降低。導(dǎo)致打印圖像紊亂。
而第二種現(xiàn)有技術(shù)的方法存在如下問題。
當(dāng)彎液面10突然后退時(shí)，壓腔內(nèi)壓力變?yōu)檎龎海鐖D27D所示，于是在噴嘴徑向的速度分布被打亂，導(dǎo)致墨滴的散布方向紊亂，于是，在圖27A所示的驅(qū)動(dòng)波形中，時(shí)間Trb不能被壓縮得太短，這樣，墨滴量的變化幅度不能太大。
而第三種現(xiàn)有技術(shù)的方法存在如下問題。
(1)正如在第一種現(xiàn)有技術(shù)的方法中，因?yàn)閺澮好婧笸肆拷档?，所以墨滴的散射方向紊亂。
(2)增加墨滴的滴量變化幅度，需要噴射時(shí)彎液面的速度能快速增加。即便噴射時(shí)彎液面的速度能快速增加，但是噴射時(shí)彎液面的速度受到壓電元件的固有頻率的限制。于是，墨滴滴量的變化幅度不能太大。
(3)如果噴射時(shí)彎液面的速度迅速增加，壓電元件的超調(diào)量增大，并且產(chǎn)生大量伴隨的墨滴。導(dǎo)致打印質(zhì)量下降，所以墨滴量的變化幅度不能太大。
本發(fā)明的主要目的是提供一種驅(qū)動(dòng)壓電型油墨噴頭的方法，通過它，墨滴量的變化幅度可以加大。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種驅(qū)動(dòng)壓電型油墨噴頭的方法，通過它，墨滴量變化幅度可增大，并能防止墨滴速度減小。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種驅(qū)動(dòng)壓電型油墨噴頭的方法，通過它，墨滴量的變化幅度可以增大，并能防止墨滴的散射紊亂。
本發(fā)明提供了一種驅(qū)動(dòng)壓電型油墨噴頭的方法，壓電型油墨噴頭包括貯存油墨的壓腔，從壓腔中噴出墨滴的噴嘴，和一個(gè)壓電元件，用于給壓腔提供噴射墨滴以及改變所噴出墨滴量的壓力。驅(qū)動(dòng)方法包括第一步驅(qū)動(dòng)壓電元件使得油墨彎液面從噴嘴的初始位置后退到噴嘴內(nèi)的第一位置；第二步驅(qū)動(dòng)壓電元件使得彎液面迅速從第一位置前進(jìn)到噴嘴內(nèi)的第二位置；第三步驅(qū)動(dòng)壓電元件使得彎液面從第二位置緩慢前移到初始位置。
根據(jù)本發(fā)明，吸墨時(shí)彎液面的移動(dòng)量是固定的。然后，通過控制噴墨時(shí)彎液面快速向噴嘴口移動(dòng)的移動(dòng)量，來改變墨滴量。
根據(jù)本發(fā)明，吸墨時(shí)彎液面的移動(dòng)量是固定的，于是就易于防止數(shù)射紊亂和速度降低。這是從改變彎液面吸墨量的現(xiàn)有技術(shù)中得知的。再者，噴墨時(shí)彎液面快速向噴嘴口的移動(dòng)量是可控制的，因此與現(xiàn)有技術(shù)不同，它不要求急速的電壓變化。于是，墨滴量的變化幅度就可以增大。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)通過下面結(jié)合附圖的說明將更顯而易見。
附圖作為說明書的組成部分，描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，結(jié)合以上的概要敘述以及下面對(duì)最佳實(shí)施例的詳細(xì)說明，附圖起到解釋發(fā)明原理的作用。


圖1是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖2是用于本發(fā)明的油墨噴頭的結(jié)構(gòu)圖；圖3A、3B、3C和3D是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的運(yùn)作過程示意圖；圖4是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的特性圖；圖5A、5B和5C是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖6是圖5A、5B和5C所示的第二個(gè)實(shí)施例的特性表；圖7是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖8A、8B、8C、3D和8E是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的運(yùn)作過程示意圖；圖9是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的示意圖10A、10B、10C、10D和10E是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的運(yùn)作過程示意圖；圖11是本發(fā)明油墨噴頭的另一種結(jié)構(gòu)圖；圖12是本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖13是本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路的電路示意圖；圖14是圖13所示驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)序圖；圖15是本發(fā)明另一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的電路示意圖；圖16是本發(fā)明溫度與油墨粘度的關(guān)系示意圖；圖17是本發(fā)明溫度與壓電位移量的關(guān)系示意圖；圖18是本發(fā)明溫度補(bǔ)償時(shí)的波形示意圖；圖19是本發(fā)明溫度與噴墨量的關(guān)系示意圖；圖20是本發(fā)明的噴頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖21是本發(fā)明噴頭驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖22是本發(fā)明打印系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖23A和23B是本發(fā)明紙張與打印效果的關(guān)系示意圖；圖24是本發(fā)明的另一個(gè)打印系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖25A、25B、25C和25D是第一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的示意圖(第1部分)；圖26A、26B、26C、26D和26E是第一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的示意圖(第2部分)；圖27A、27B、27C和27D是第二個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的示意圖；圖28A、28B、28C和28D是第三個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的示意圖。
圖1是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖2是油墨噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3A至3D是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的運(yùn)作過程示意圖。
首先參見圖2來說明油墨噴頭的結(jié)構(gòu)。噴嘴1噴出油墨。噴嘴板2形成噴嘴1并構(gòu)成壓腔6的壁。噴嘴板2與壓板4之間是彈性元件3。它具有彈性。壓板4將壓電元件5產(chǎn)生的力傳遞到壓腔6上。壓電元件5靠在壓板4上，用電壓使其位移。壓腔6對(duì)油墨加壓。壓腔6與噴嘴1相連通并與油墨箱相連。
正電壓作用時(shí)，壓電元件5收縮，按d31型變化。然后，用相反極性驅(qū)動(dòng)壓電元件5。
其次，參見圖1、圖3A至3D，來介紹第一個(gè)實(shí)施例。
圖1表示壓電元件5的驅(qū)動(dòng)波形。圖1中的虛線表示噴射正常量墨滴時(shí)的驅(qū)動(dòng)波形。圖1中的實(shí)線表示噴射量相對(duì)較小的墨滴時(shí)的驅(qū)動(dòng)波形。圖3A至3D是在圖1實(shí)線所示波形作用下的運(yùn)作過程示意圖。
圖3A表示彎液面從初始位置開始向壓腔移動(dòng)時(shí)噴嘴和彎液面的狀態(tài)。此時(shí)，如圖1所示，第一種帶正斜率的驅(qū)動(dòng)電壓加在壓電元件5上。在這種電壓作用下，壓電元件5收縮，因而壓腔6內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。彎液面從初始位置向壓腔后移。
圖3B表示壓電元件5剛剛從收縮變?yōu)榕蛎浐髲澮好骈_始快速向噴嘴口移動(dòng)時(shí)噴嘴和彎液面的狀態(tài)。更具體地說，如圖1所示，第一種帶正斜率的驅(qū)動(dòng)電壓作用在壓電元件5上一段時(shí)間t1后，接著施加第二種帶負(fù)陡斜率的驅(qū)動(dòng)電壓。經(jīng)過上述時(shí)間段t1后，帶正斜率的驅(qū)動(dòng)電壓達(dá)到驅(qū)動(dòng)電壓值V5。帶正斜率的驅(qū)動(dòng)電壓的最大值與圖中虛線所示噴射正常墨滴時(shí)的相同。因而，彎液面后退到噴嘴1內(nèi)的第一個(gè)設(shè)定位置。后退量與噴射正常量墨滴時(shí)的相同。
接著，在第二種帶負(fù)斜率的驅(qū)動(dòng)電壓作用下，壓電元件5轉(zhuǎn)為膨脹，因而彎液面快速向噴嘴1口處移動(dòng)。
圖3C表示彎液面剛剛達(dá)到噴嘴內(nèi)的第二位置后突然降低壓電元件5的膨脹速度時(shí)噴嘴和彎液面的狀態(tài)。更具體地說，如圖1所示，將第二種帶負(fù)的陡斜率的驅(qū)動(dòng)電壓加在壓電元件5上一段時(shí)間t2。第二種驅(qū)動(dòng)電壓的電壓差是V4。然后，經(jīng)過時(shí)間t2后，電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌N帶負(fù)的平緩斜率的驅(qū)動(dòng)電壓。于是壓電元件5的膨脹速率突然降低。
在這種情況下，存在于噴嘴1內(nèi)彎液面邊緣的少量油墨被充分加速。接著，噴嘴1內(nèi)后面的墨液呈快速減速狀態(tài)。于是，彎液面附近的墨液開始變?yōu)槟巍?br> 圖3D表示壓電元件5停止膨脹時(shí)噴嘴和彎液面的狀態(tài)。更具體地說，它是在第三種驅(qū)動(dòng)電壓作用時(shí)間t4后的狀態(tài)。在這種狀態(tài)中，充分加速后的少量墨液擺脫表面張力形成墨滴。而且，由于油墨流入到油墨供應(yīng)裝置和噴嘴后壓腔6內(nèi)呈負(fù)壓，因而噴嘴1內(nèi)的油墨被迫暫時(shí)沿噴嘴向后移動(dòng)。然后在表面張力作用下，油墨又返回到噴嘴口附近。
這樣，改變墨滴量時(shí)，油墨后退量的變化是不允許的。于是，墨液在噴嘴內(nèi)被充分加速。因而，從開始突然膨脹到壓電元件5的膨脹速度突然降低之前，通過改變電壓差V4就能改變從第一位置到第二位置的移動(dòng)量。于是墨滴就形成了，其數(shù)量與移動(dòng)量有關(guān)。
從開始突然膨脹到壓電元件5的膨脹速度突然下降之前，也可通過改變時(shí)間段t2來補(bǔ)償速度，例如，改變快速膨脹時(shí)電壓的斜率。
圖4是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的特性圖。
圖4表示改變上述電壓差V4時(shí)墨滴量的變化。噴射具有正常墨滴尺寸的墨滴時(shí)，測(cè)試使用一種噴頭，此時(shí)吸墨時(shí)間t1o 80μs，噴墨時(shí)間t3為8μs，電壓幅值V5設(shè)置為45V(如圖1虛線所示)。此時(shí)噴頭噴射墨滴為55pl。當(dāng)使用這種噴頭，改變電壓差V4時(shí)，墨滴量降為7pl。
這樣，墨滴量變化幅度加大，速度的波動(dòng)可限制在10％或更低。
圖5A、5B和5C是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖6是與圖5A至5C有關(guān)的特性表。
如圖6所示，相應(yīng)產(chǎn)生的墨滴量設(shè)置1-4級(jí)。第1級(jí)的驅(qū)動(dòng)波形如圖5A至5C的虛線所示。在這種驅(qū)動(dòng)波形中，電壓幅值V5是43.5V，吸墨時(shí)間t1為80μs，噴墨時(shí)間t2為6μs，壓差V4/V5為1.0。這設(shè)置為正常墨滴尺寸的墨滴量，其數(shù)量為56pl。
第2級(jí)的驅(qū)動(dòng)波形如圖5A的實(shí)線所示。在這種驅(qū)動(dòng)波形中，電壓幅值V5為43.5V，吸墨時(shí)間t1為70μs，噴墨時(shí)間t2為3μs，壓差V4/V5為0.7，恢復(fù)時(shí)間t4為22μs。這時(shí)墨滴量為31pl。
第3級(jí)的驅(qū)動(dòng)波形如圖5B的實(shí)線所示。在這種驅(qū)動(dòng)波形中，電壓幅值V5為43.5V，吸墨時(shí)間t1為60μs，噴墨時(shí)間t2為1μs，壓差V4/V5為0.5，恢復(fù)時(shí)間t4為24μs，此時(shí)墨滴量為12pl。
第4級(jí)的驅(qū)動(dòng)波形如圖5C的實(shí)線所示。在這種驅(qū)動(dòng)波形中，壓差V5為43.5V，吸墨時(shí)間t1為50μs，噴墨時(shí)間t2為1μs，壓差V4/V5為0.46，恢復(fù)時(shí)間t4為24μs。此時(shí)墨滴量為5pl。
這樣，在這種噴頭中墨滴量最大值為56pl，墨滴量可以改變至最小值5pl。而且，吸墨時(shí)間可稍稍改變，以改變吸墨速度。由于這種變化，墨滴量變化范圍可大大加寬。另外，噴墨速度可通過改變噴墨時(shí)間t2來補(bǔ)償。噴墨速度因而大致恒定。
圖7是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖8A至8E是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的運(yùn)作過程示意圖。
圖7中虛線表示噴射正常量墨滴時(shí)的驅(qū)動(dòng)波形。圖7中實(shí)線表示噴射較小量墨滴時(shí)的驅(qū)動(dòng)波形。圖8A至8B是噴射小量墨滴時(shí)的運(yùn)作過程示意圖。
圖8A表示彎液面開始從初始位置向壓腔移動(dòng)時(shí)噴嘴和彎液面的狀態(tài)。此時(shí)，如圖7所示，第一種帶有正斜率的驅(qū)動(dòng)電壓加在壓電元件5上。在這種電壓作用下，壓電元件5收縮，因而在壓腔6內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，于是彎液面從初始位置向壓腔方向后退。
圖8B表示壓電元件5剛剛從收縮轉(zhuǎn)為膨脹后彎液面開始快速向噴嘴1口處移動(dòng)時(shí)噴嘴和彎液面的狀態(tài)。更具體地說，如圖7所示，第一種帶正斜率的驅(qū)動(dòng)電壓作用在壓電元件5上一段時(shí)間t1，結(jié)果是，彎液面后退到噴嘴1內(nèi)第一設(shè)定位置處。因此，后退量與噴射正常墨滴時(shí)相同。
此時(shí)，墨液仍具有向壓腔移動(dòng)的殘余速度。如果立即轉(zhuǎn)為噴墨過程，相對(duì)于所需速度而言，必定存在對(duì)噴墨無益的能量。于是，如圖7所示，在向壓腔移動(dòng)完成后，停止運(yùn)動(dòng)一固定時(shí)間段(t5-t2)，直至墨液的速度消失而不會(huì)轉(zhuǎn)到下一階段。
如圖8C所示，在第二種帶負(fù)斜率的驅(qū)動(dòng)電壓作用下，壓電元件5轉(zhuǎn)為膨脹。于是彎液面快速向噴嘴1口處移動(dòng)。
當(dāng)彎液面達(dá)到噴嘴內(nèi)第二位置時(shí)，壓電元件5的膨脹速度突然減小。圖8D表示此時(shí)噴嘴和彎液面的狀態(tài)。更具體地講，如圖7所示，將第二種具有負(fù)的陡斜率的驅(qū)動(dòng)電壓加在壓電元件5上一段時(shí)間t2。這里產(chǎn)生的壓差為V4。然后，經(jīng)過時(shí)間t2之后，電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌N帶負(fù)的平緩斜率的驅(qū)動(dòng)電壓。于是壓電元件5膨脹速度突然降低。
在這種情況下，存在于噴嘴1內(nèi)彎液面邊緣的少量油墨被充分加速，這時(shí)噴嘴1內(nèi)后面的油墨呈突然減速狀態(tài)。于是，彎液面附近的墨液開始變成墨滴。
圖8E表示壓電元件5停止膨脹時(shí)噴嘴和彎液面的狀態(tài)。更具體地講，它是第三種驅(qū)動(dòng)電壓作用時(shí)間段t4后的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，充分加速的少量墨液擺脫表面張力，成為墨滴。而且，由于油墨流入供墨裝置和噴嘴1內(nèi)使壓腔6內(nèi)呈負(fù)壓，因而噴嘴1內(nèi)的油墨被迫暫時(shí)沿噴嘴向后移動(dòng)。然后，由于表面張力作用，油墨返回到噴嘴口附近。
在第三個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)改變墨滴量時(shí)，油墨后退量的變化是不允許的，因而墨液在噴嘴內(nèi)就能被充分加速。這樣，從開始突然膨脹到壓電元件5的膨脹速度突然降低之前，通過改變壓差V4來改變從第一位置到第二位置的移動(dòng)量。因而，墨滴就形成了，其數(shù)量與移動(dòng)量有關(guān)。
從開始突然膨脹到壓電元件5膨脹速度突然降低之前，改變時(shí)間t2也可以補(bǔ)償速度，例如，改變快速膨脹時(shí)電壓的斜率。
而且在噴墨之前存在一個(gè)吸收墨液速度的過程，因而油墨噴射能量利用效率高。
圖9是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖10A至10E是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例運(yùn)作過程示意圖。
圖9的虛線表示噴射正常量墨滴時(shí)的驅(qū)動(dòng)波形。圖9的實(shí)線代表噴射較小量墨滴時(shí)的驅(qū)動(dòng)波形。圖10A至10E是噴射較小墨滴量時(shí)的運(yùn)作過程示意圖。
圖10A表示彎液面從初始位置開始向壓腔移動(dòng)時(shí)噴嘴和彎液面的狀態(tài)。這時(shí)，如圖9所示，第一種帶正斜率的驅(qū)動(dòng)電壓作用在壓電元件5上。在這種電壓作用下，壓電元件5收縮，因而在壓腔6內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。于是彎液面從初始位置向壓腔后退。
圖10B表示壓電元件5剛剛從收縮轉(zhuǎn)為膨脹后彎液面開始快速向噴嘴1口處移動(dòng)時(shí)噴嘴和彎液面的狀態(tài)。更具體地講，如圖9所示，第一種帶正斜率的驅(qū)動(dòng)電壓加在壓電元件5上一段時(shí)間t1。結(jié)果是，彎液面后退到噴嘴1內(nèi)第一個(gè)設(shè)定位置。后退量與噴射正常量墨滴時(shí)的相同。
當(dāng)?shù)诙N帶負(fù)斜率的驅(qū)動(dòng)電壓作用時(shí)，壓電元件5轉(zhuǎn)為膨脹。于是彎液面快速向噴嘴1口處移動(dòng)。
當(dāng)彎液面到達(dá)噴嘴內(nèi)第二位置時(shí)，壓電元件5的膨脹速度突然降低。圖10C表示此時(shí)噴嘴和彎液面的狀態(tài)。更具體地講，如圖9所示，第二種帶負(fù)的陡斜率的驅(qū)動(dòng)電壓作用在壓電元件5上一段時(shí)間t2，產(chǎn)生的壓差為V4。
在這種情況下，噴嘴1內(nèi)存在于彎液面邊緣的少量油墨被充分加速。然后，噴嘴1內(nèi)后面的墨液呈突然減速狀態(tài)。于是，彎液面附近的墨液開始變成墨滴。
墨液開始變成墨滴時(shí)，彎液面停止運(yùn)動(dòng)。圖10D表示此時(shí)噴嘴和彎液面的狀態(tài)。因此，通過暫時(shí)使彎液面停止運(yùn)動(dòng)，就易于防止具有充分動(dòng)能的墨液與不具備足夠動(dòng)能的墨液混合。由于這種措施，就可能防止墨滴速度降低及墨滴量增加。
然后經(jīng)過時(shí)間t5之后，電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌N帶負(fù)的平緩斜率的驅(qū)動(dòng)電壓。于是壓電元件5的膨脹速度減弱。
圖10E表示彎液面低速返回到初始位置時(shí)噴嘴和彎液面的狀態(tài)。在這種狀況下，被充分加速的少量墨液擺脫表面張力變成墨滴。而且，由于油墨流入到供墨裝置和噴嘴1內(nèi)而使壓腔6內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，因而噴嘴1內(nèi)的油墨被迫暫時(shí)向噴嘴內(nèi)移動(dòng)。然后，由于表面張力作用，油墨返回到噴嘴口附近。
同樣在第四個(gè)實(shí)施例中，改變墨滴量時(shí)，不允許改變油墨后退量，因而墨液在噴嘴內(nèi)被充分加速。這樣，從開始突然膨脹到壓電元件5的膨脹速度突然降低之前，通過改變電壓差V4就可改變從第一位置到第二位置的移動(dòng)量。于是，墨滴就產(chǎn)生了，其數(shù)量與移動(dòng)量有關(guān)。
從開始突然膨脹到壓電元件5的膨脹速度突然降低之前，通過改變時(shí)間t2也可以補(bǔ)償速度，例如改變快速膨脹時(shí)電壓斜率。
而且，在噴墨過程中使彎液面暫時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，因而就易于防止具備充分動(dòng)能的墨液與不具備充分動(dòng)能的墨液混合。由于這種措施，就可能防止墨滴的速度降低，也能防止墨滴量增加。因此，就能產(chǎn)生較小量的墨滴，能在較大范圍內(nèi)控制墨滴量。
圖11是油墨噴頭的另一種結(jié)構(gòu)圖。圖12是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的示意圖。
如圖11所示，噴嘴板2構(gòu)成噴嘴1。壁件11構(gòu)成壓腔6的壁。壓電元件7構(gòu)成壓腔6的壁。壓電元件7在兩面分別帶有電極8a、8b。
壓電元件7采用d33型，在電壓作用下壓電元件7膨脹。因?yàn)閴弘娫?構(gòu)成壓腔6的部分壁，所以噴頭制造費(fèi)用顯著降低。
圖12表示圖1所示的第一個(gè)實(shí)施例作用在d33型噴頭時(shí)的驅(qū)動(dòng)波形。也就說，在初始位置處加電壓V5。在此作用下，如圖11的虛線所示，壓電元件7膨脹，壓腔6縮小。
噴墨時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓向0V降低。因而壓電元件7收縮足以在壓腔6內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。于是油墨吸入到噴嘴1內(nèi)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓變?yōu)?V時(shí)，壓電元件7膨脹。接著，以陡的斜率提高驅(qū)動(dòng)電壓至正電壓V4。
達(dá)到V4后，又以平緩斜率提高驅(qū)動(dòng)電壓至V5。
在這個(gè)實(shí)施例中，與第一個(gè)實(shí)施例相同，實(shí)現(xiàn)了圖3A至3D的運(yùn)作過程。這個(gè)實(shí)施例也與第一個(gè)實(shí)施例具有相同的運(yùn)作效果。而且，第三和第四個(gè)實(shí)施例也可適用。
圖13是本發(fā)明一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)施例的示意圖。圖14是時(shí)序圖。按照此實(shí)施例，通過改變每個(gè)噴嘴上施加的電壓來反映點(diǎn)的深淺程度。
參見圖13，ROM20存貯用于產(chǎn)生深淺程度驅(qū)動(dòng)波形的數(shù)據(jù)。數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器30-32將ROM給定的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬量。積分電路33-35將D/A轉(zhuǎn)換器30-32的輸出量積分。放大電路36-38將積分電路33-35的輸出量放大。
打印波形發(fā)生單元21-23產(chǎn)生彼此不同的驅(qū)動(dòng)波形，它由D/A轉(zhuǎn)換器30-32、積分電路33-35和放大電路36-38組成。
在各噴嘴上都帶有壓電元件51-5n，用以驅(qū)動(dòng)壓腔。在各壓電元件51-5n上裝有開關(guān)電路61-6n，根據(jù)驅(qū)動(dòng)波形選擇單元24的選擇信號(hào)，選擇打印波形發(fā)生單元21-23產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)波形，將其加在壓電元件51-5n上。
驅(qū)動(dòng)波形選擇單元24由譯碼器40，移位寄存器41和寄存器42組成。譯碼器40將二位深淺程度數(shù)據(jù)信號(hào)，它代表從圖中未顯示的打印控制單元傳來的每個(gè)點(diǎn)深淺程度數(shù)值，轉(zhuǎn)化為并行的三位譯碼信號(hào)。移位寄存器41由3n位移位寄存器組成，根據(jù)各點(diǎn)產(chǎn)生的采樣時(shí)鐘信號(hào)來接收譯碼信號(hào)。寄存器42由3n位移位寄存器組成，數(shù)據(jù)每n個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生的鎖存時(shí)鐘信號(hào)來鎖存移位寄存器41的內(nèi)容。
下面解釋運(yùn)作過程。在未顯示的打印控制單元的控制下，ROM20將三種m位驅(qū)動(dòng)波形發(fā)生數(shù)據(jù)輸出到三個(gè)打印波形發(fā)生單元21-23上。打印波形發(fā)生單元21-23內(nèi)的D/A轉(zhuǎn)換器30-32產(chǎn)生與數(shù)據(jù)信號(hào)相應(yīng)的電壓值。接著，積分電路33-35將產(chǎn)生的電壓積分，輸出驅(qū)動(dòng)波形。驅(qū)動(dòng)波形取決于D/A轉(zhuǎn)換器30-32中時(shí)間和電壓值，以及積分電路33-35的積分常量。積分電路33-35的輸出值被放大電路36-38放大，輸出到開關(guān)電路61-6n上。
另一方面，代表所噴射各點(diǎn)深淺程度數(shù)值的二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)被輸入到譯碼器40上，將其轉(zhuǎn)換成三位譯碼信號(hào)。這些信號(hào)的各位與開關(guān)電路61-6n的開關(guān)相對(duì)應(yīng)。因此，根據(jù)深淺程度數(shù)據(jù)信號(hào)輸出3位譯碼信號(hào)，使得3位中1位固定為“通”，或所有的位均是“斷”。
這些三位譯碼信號(hào)根據(jù)采樣時(shí)鐘信號(hào)依次進(jìn)入到移位寄存器41內(nèi)。當(dāng)所有壓電元件51-5n的信號(hào)進(jìn)入到移位寄存器41內(nèi)，移位寄存器41的內(nèi)容根據(jù)鎖存時(shí)鐘信號(hào)寄存到寄存器42內(nèi)。因而，移位寄存器41處于等待輸入下一個(gè)打印信號(hào)的狀態(tài)。
寄存器42內(nèi)存貯的信號(hào)輸出到與壓電元件51-5n相連的開關(guān)電路61-6n上。在開關(guān)電路61-6n中，根據(jù)這些信號(hào)，三個(gè)開關(guān)中的一個(gè)為“通”，或所有開關(guān)均呈“斷”狀。
因此，壓電元件51-5n可以處于下列狀態(tài)不打印時(shí)不需施加波形，或施加由打印波形發(fā)生單元21-23產(chǎn)生的噴射高密點(diǎn)，正常密度點(diǎn)或低密度點(diǎn)的區(qū)動(dòng)波形。
參見圖14作出進(jìn)一步的解釋。深淺程度數(shù)據(jù)信號(hào)被定義為二位信號(hào)，具有值“0”-“3”。接著，將這些信號(hào)的每一個(gè)傳送到壓電元件51-5n上。這些信號(hào)代表下次噴墨時(shí)壓電元件51-5n噴射的油墨密度。例如，如果深淺程度數(shù)據(jù)信號(hào)是二位信號(hào)，這代表四種類型如“不印刷”、“高密度”、“正常密度”和“低密度”。
譯碼器40將深淺程度數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成三位譯碼信號(hào)。根據(jù)采樣時(shí)鐘信號(hào)，將轉(zhuǎn)換的深淺程度數(shù)據(jù)信號(hào)采入到移位寄存器41內(nèi)。所有的深淺程度數(shù)據(jù)信號(hào)采入到移位寄存器41后，根據(jù)鎖存信號(hào)，移位寄存器41的內(nèi)容復(fù)制到寄存器42上。寄存器42的信號(hào)可選擇開關(guān)電路61-6n的開關(guān)狀態(tài)。
ROM20將相應(yīng)于“高密度”、“正常密度”和“低密度”的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)輸出到打印波形發(fā)生單元21-23上。此時(shí)輸出的改變波形電壓的信號(hào)從D/A轉(zhuǎn)換器30-32輸出端輸出。轉(zhuǎn)換速度取決于D/A轉(zhuǎn)換器30-32輸出的電壓值。而且，提高輸出電壓的時(shí)間也取決于D/A轉(zhuǎn)換器30-32的信號(hào)輸出時(shí)間寬度。
圖14表示將上述的第二和第三個(gè)實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)波形結(jié)合起來的驅(qū)動(dòng)波形。時(shí)間t6設(shè)為“0”時(shí)，它代表第三個(gè)實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)波形。時(shí)間t7設(shè)為“0”時(shí)，它表示第二個(gè)實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)波形。如果時(shí)間t6和t7均為零，它表示第一個(gè)實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)波形。
因而，打印波形發(fā)生單元21-23產(chǎn)生三種深淺程度的驅(qū)動(dòng)波形。因此，根據(jù)與深淺程度數(shù)據(jù)信號(hào)選擇與壓電元件51-5n相連的開關(guān)電路61-6n。將代表深淺程度數(shù)據(jù)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)波形加在壓電元件51-5n上。于是，由于壓電元件51-5n的驅(qū)動(dòng)就會(huì)噴出墨滴，其量與深淺程度相適應(yīng)。
圖15是本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。如圖15所示，與圖13相同的部件標(biāo)以同樣的數(shù)字。在本實(shí)施例中，唯一的打印波形發(fā)生單元21產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)波形以噴出具有一定深淺程度的墨滴。打印波形發(fā)生單元21將驅(qū)動(dòng)波形轉(zhuǎn)換為與時(shí)間有關(guān)的深淺程度數(shù)值，并將其輸出，這樣就形成了點(diǎn)的深淺程度。
開關(guān)電路6-1至6-n與壓電元件51-5n相對(duì)應(yīng)，決定是否將驅(qū)動(dòng)電壓加在壓電元件51-5n上。在未顯示出的打印控制單元的控制下，ROM20依次將三種m位驅(qū)動(dòng)波形發(fā)生數(shù)據(jù)輸出到唯一的打印波形發(fā)生單元21上。在這種打印波形發(fā)生單元21中，D/A轉(zhuǎn)換器30產(chǎn)生與數(shù)據(jù)信號(hào)相對(duì)應(yīng)的電壓。接著，積分電路33將產(chǎn)生的電壓積分，輸出驅(qū)動(dòng)波形。驅(qū)動(dòng)波形取決于D/A轉(zhuǎn)換器的時(shí)間和電壓值，以及積分電路33的積分常量。積分電路輸出量33被放大電路36放大，并將其輸出到每個(gè)壓電元件51-5n上。
另一方面，代表每個(gè)噴嘴噴墨通/斷狀態(tài)的1位打印選擇信號(hào)根據(jù)采樣時(shí)鐘信號(hào)依次傳送到移位寄存器41上。當(dāng)所有的壓電元件51-5n的信號(hào)傳送到移位寄存器41時(shí)，移位寄存器41的內(nèi)容根據(jù)鎖存時(shí)鐘信號(hào)寄存到寄存器42內(nèi)。于是，移位寄存器41處于等待輸出下一個(gè)打印信號(hào)的狀態(tài)。
將寄存器42寄存的信號(hào)輸出到與壓電元件51-5n相連的開關(guān)6-1至6-n上。這些信號(hào)控制6-1至6n通或斷。
因此，壓電元件會(huì)出現(xiàn)以下狀態(tài)不打印時(shí)不需施加驅(qū)動(dòng)波形，或施加打印波形發(fā)生器21產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)波形。驅(qū)動(dòng)波形依次為噴射高密度點(diǎn)、正常密度點(diǎn)和低密度點(diǎn)的波形。
ROM20依次將與“高密度”、“正常密度”和“低密度”相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)輸出到打印波形發(fā)生單元21內(nèi)，因而驅(qū)動(dòng)波形隨深淺程度而變化。在每種深淺程度的驅(qū)動(dòng)波形中，打印選擇信號(hào)置為通/斷狀態(tài)，將相應(yīng)于特點(diǎn)深淺程度的驅(qū)動(dòng)信號(hào)作用在特定的壓電元件51-5n上。于是在壓電元件51-5n驅(qū)動(dòng)下，將代表特定深淺程度的墨滴從噴嘴射出。
接著，將介紹周圍溫度與油墨噴射量間的關(guān)系。
圖16是溫度與油墨粘度之間的關(guān)系圖。圖17是溫度和壓電元件位移量之間的關(guān)系圖。圖18是溫度補(bǔ)償時(shí)的驅(qū)動(dòng)波形圖。圖19是溫度與油墨噴射量之間的關(guān)系圖。圖20是本發(fā)明噴頭的結(jié)構(gòu)圖。圖21是本發(fā)明的噴頭驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)圖。
如圖16所示的溫度與油墨粘度之間的關(guān)系。隨著溫度升高，油墨粘度降低。而且，如圖17所示，根據(jù)溫度與壓電位移量之間關(guān)系，隨著溫度升高，壓電件位移量變大。
因此，如圖19虛線所示，在較高溫度時(shí)，油墨噴射量變大。也就是說，低溫時(shí)壓電元件的位移量小，油墨粘度增加，導(dǎo)致油墨噴射量降低。于是打印密度降低。反之，高溫時(shí)壓電元件的位移量升高，油墨粘度降低，導(dǎo)致油墨噴射量增加。因此打印密度增加。
防止油墨噴量隨溫度變化涉及到隨溫度改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這就需要準(zhǔn)備與溫度有關(guān)的各項(xiàng)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)。與溫度有關(guān)的各項(xiàng)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備費(fèi)時(shí)，而且，ROM20也需要有一定的存貯空間。
為避免這點(diǎn)，按照本實(shí)施例，沒有隨驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)而改變驅(qū)動(dòng)幅度，如圖18所示。更具體地講，如圖18所示，低溫時(shí)提高驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅值，而高溫時(shí)降低驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅值。
由于這種調(diào)整，如圖19實(shí)線所示，油墨噴射量恒定，而與噴頭的溫度無關(guān)。
圖20和圖21表示實(shí)現(xiàn)這種無需改變驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)的方法。如圖20所示，油墨噴頭13有四個(gè)噴嘴單元12，并列設(shè)置。這種噴頭13的打印面板14上裝有測(cè)溫裝置15。由熱敏電阻構(gòu)成的測(cè)溫裝置15安裝在噴頭13附近，用來測(cè)定噴頭13的溫度。
如圖21所示，噴頭驅(qū)動(dòng)電路由參考電壓發(fā)生電路46、幅值電壓發(fā)生電路46、驅(qū)動(dòng)波形發(fā)生電路39和放大電路36組成。參考電壓發(fā)生電路46為電壓幅值發(fā)生電路45提供參考電壓Vr。
幅值電壓發(fā)生電路45由乘法型數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器組成。代表幅值電壓的幅值數(shù)據(jù)Dg輸入到幅值電壓發(fā)生電路45中，它就產(chǎn)生一個(gè)幅值電壓Vg，其大小與幅值數(shù)據(jù)Dg相應(yīng)。
由未顯示出的打印控制電踐來給定幅值數(shù)據(jù)Dg。打印控制電路通過測(cè)溫裝置15的測(cè)定值來決定幅值數(shù)據(jù)Dg，將它輸出到幅值電壓發(fā)生電路45上，如圖18所示，打印控制電路根據(jù)測(cè)溫裝置15測(cè)定的溫度來調(diào)整幅值數(shù)據(jù)Dg。例如，低溫時(shí)提高幅值，高溫時(shí)降低幅值。
驅(qū)動(dòng)波形發(fā)生裝置39由乘法型數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器及積分電路組成，如圖13所示。這樣，乘法型D/A轉(zhuǎn)換器完成驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)(波形數(shù)據(jù))Dw的D/A轉(zhuǎn)換，此時(shí)幅值電壓發(fā)生電路45的幅值電壓起到參考電壓的作用。如圖13所示，將驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)Dw從ROM20中輸出。
這種乘法型D/A轉(zhuǎn)換器的輸出量由積分電路積分，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vw。接著，放大電路36將驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vw放大，并將輸出信號(hào)Vout輸出到壓電元件上。
這樣，不改變驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)(波形數(shù)據(jù))，而只改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅值。于是，不需要各種與溫度有關(guān)的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)。因此，既不需要準(zhǔn)備各種與溫度有關(guān)的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)，也不需要增大ROM20的容量。
如果在打印一頁時(shí)，對(duì)因溫度而產(chǎn)生的油墨噴量進(jìn)行了修正，那么就導(dǎo)致一頁中打印密度可能改變。因此，就需要頁間修正。
下面就如何控制油墨噴量適應(yīng)紙張類型作一說明。
打印介質(zhì)與油墨間的親合力應(yīng)對(duì)二者都是合適的。于是，油墨注入量因油墨和打印介質(zhì)的種類而改變。因此，用于本設(shè)備的油墨和打印介質(zhì)要有所限制，避免油墨注入量發(fā)生變化。
但是仍需要使用各種打印介質(zhì)。因此，在限定的打印介質(zhì)之外，打印質(zhì)量降低不可避免。特別是在再生紙上打印時(shí)，沿紙的纖維易出現(xiàn)污跡。而在涂層紙上打印時(shí)，是否容易出現(xiàn)污跡取決于與油墨的兼容性。
在這種情況下，通過改變與所使用的紙張相應(yīng)的油墨噴射量來獲得理想的打印效果。
圖22是本發(fā)明打印系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方塊圖。圖23A和23B分別是紙張和打印效果的關(guān)系圖。
打印設(shè)備7帶有圖像存儲(chǔ)器71。在當(dāng)?shù)湫偷挠涗浖埳洗蛴r(shí)，將打印字樣存在圖像存儲(chǔ)器71內(nèi)。如圖23A所示，已備好一個(gè)打印字樣，即通過調(diào)整油墨量為“大”、“中”、和“小”將楷體“odoroku”(字面意思是“驚”)打印在再生紙上。如圖23B所示，已準(zhǔn)備了一個(gè)打印字樣，即通過調(diào)整油墨量“大”“中”“小”將楷體“odoroku”印在涂層紙上。
于是，這些打印字樣就儲(chǔ)存在圖像存儲(chǔ)器71內(nèi)。
操作板72由選擇記錄紙類型的開關(guān)、用來顯示選擇的記錄紙打印字樣的顯示單元(如液晶板)、以及選擇油墨噴射量的開關(guān)，用來從顯示器上選擇合適的圖像質(zhì)量。
打印數(shù)據(jù)處理單元70處理由主機(jī)80傳送來的打印數(shù)據(jù)。例如，打印數(shù)據(jù)處理70將打印數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)，油墨噴射量計(jì)算單元73計(jì)算出與由操作板72設(shè)定的油墨噴射量相應(yīng)的油墨噴射量控制數(shù)據(jù)。噴頭控制單元74根據(jù)噴射量控制數(shù)據(jù)而產(chǎn)生上述驅(qū)動(dòng)波形，并根據(jù)打印數(shù)據(jù)來控制打印機(jī)打印單元75。打印機(jī)打印單元75即為上述的油墨噴頭。
下面介紹運(yùn)作過程。根據(jù)來自主機(jī)80的輸入指令，打印數(shù)據(jù)處理單元70產(chǎn)生要打印的全部或部分圖像。油墨噴射量計(jì)算單元計(jì)算出與此圖像相應(yīng)的油墨噴射量。噴頭控制單元74產(chǎn)生出與油墨噴射量相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)波形，通過控制打印機(jī)打印單元75來進(jìn)行打印。
在這種情況下，操作者從操作板72輸入所用紙的類型。所輸入的紙張類型的打印字樣從圖像存儲(chǔ)器71中讀出。將打印字樣顯示在操作板72的顯示單元上。例如，如果紙張?jiān)O(shè)定為再生紙，對(duì)于再生紙油墨量為“小”、“中”和“大”時(shí)，顯示出三種打印字樣，如圖23A所示。再者，如果紙張為涂層紙時(shí)，對(duì)于涂層紙油墨量為“小”、“中”和“大”時(shí)顯示出三種打印字樣，如圖23B所示。
看到顯示內(nèi)容后，操作者可選擇最佳的圖像質(zhì)量。然后通過損傷板72的開關(guān)，輸入“大”“中”“小”量油墨中的一種。油墨噴射量計(jì)算單元73根據(jù)選擇的油墨量計(jì)算出油墨噴射量，控制噴頭控制單元74。
參見圖23A和23B，對(duì)噴墨記錄紙?jiān)O(shè)置為“中”量油墨。從圖23A和23B可以看出，在設(shè)置為“中”量油墨時(shí)發(fā)絲和污跡很明顯。就能意識(shí)到將油墨量調(diào)為“小”就能提高圖像質(zhì)量。
因此，相應(yīng)于記錄紙類型要獲得最佳圖像質(zhì)量的打印效果是容易的。用于噴墨打印機(jī)的記錄紙各類可增多。而且，在打印前就可顯示圖像質(zhì)量，因此不需要打印實(shí)驗(yàn)。因而就避免記錄紙和油墨浪費(fèi)。
接著介紹另外一種可以根據(jù)所用紙張來改變油墨噴射量從而獲得最佳打印效果的打印系統(tǒng)。
圖24是本發(fā)明另一個(gè)打印系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
主機(jī)80帶有圖像存儲(chǔ)器71，它由ROM或硬盤組成。將在典型記錄紙上打印的打印字樣存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器71內(nèi)。例如，如圖23A所示，已備有油墨量設(shè)置為“大”、“中”和“小”時(shí)在再生紙上打印的打印字樣。如圖23B所示，就備有在油墨量設(shè)置為“大”、“中”和“小”時(shí)在涂層紙上打印的打印字樣。
操作板82包括選擇記錄紙類型的開關(guān)、用來顯示所選記錄紙的打印字樣的顯示單元(如顯示器)、以及選擇油墨量的開關(guān)用來從顯示器上選取合適的圖像質(zhì)量。
打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器(軟件)83具有打印圖像產(chǎn)生功能和打印密度指令產(chǎn)生功能。打印圖像產(chǎn)生功能產(chǎn)生打印機(jī)的打印圖像。打印密度指令產(chǎn)生功能根據(jù)從操作板82上傳來的油墨噴射量，產(chǎn)生打印機(jī)打印密度指令。
打印數(shù)據(jù)處理單元70處理從主機(jī)80的打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器83傳來的打印數(shù)據(jù)(包括油墨噴射量)。噴頭控制單元74根據(jù)油墨噴射量控制數(shù)據(jù)產(chǎn)生上述驅(qū)動(dòng)波形，并且根據(jù)打印數(shù)據(jù)來控制打印機(jī)的打印單元75。打印機(jī)打印單元75即為上述的油墨噴頭。
下面介紹操作過程。根據(jù)從主機(jī)80給定的打印數(shù)據(jù)，打印數(shù)據(jù)處理單元70產(chǎn)生要打印的全部或部分圖像。噴頭控制單元74產(chǎn)生與油墨噴射量相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)波形，并且通過控制打印機(jī)打印單元75來進(jìn)行打印。
在操作之前，操作者從操作板82上輸入所使用的紙張類型。從圖像存儲(chǔ)器81中讀取對(duì)應(yīng)輸入紙張類型的打印字樣。這種打印字樣顯示在操作板82的顯示單元(顯示器)上。例如，如果紙張為再生紙，對(duì)于再生紙當(dāng)油墨量為“小”、“中”和“大”時(shí)顯示三種打印字樣，如圖23A。另外，如果紙張為涂層紙時(shí)，對(duì)于涂層紙當(dāng)油墨量為“小”、“中”和“大”時(shí)顯示三種打印字樣，如圖23B所示。
看到顯示內(nèi)容后，損傷者可選擇最佳的圖像質(zhì)量。然后，通過操作板82的開關(guān)輸出“大”、“中”和“小”量油墨中的一種。打印機(jī)驅(qū)動(dòng)83的打印密度指令產(chǎn)生功能產(chǎn)生出與所選油墨量相一致的打印密度指令(油墨噴量)。然后，將打印密度指令和打印數(shù)據(jù)一起輸出到打印機(jī)7上。
這樣，就可獲得相應(yīng)記錄紙類型具有最佳圖像質(zhì)量的打印結(jié)果。因而用于這種噴墨打印機(jī)的記錄紙種類可以增多。而且，因?yàn)榇蛴∏帮@示了圖像質(zhì)量，就不需要打印實(shí)驗(yàn)或類似的工作。此外，主機(jī)用大量存貯空間存貯了字樣圖像，因此打印機(jī)本身就不需要大容量?jī)?nèi)存。
除了以上討論的實(shí)施例之外，本發(fā)明也可為下列情形(1)用三個(gè)實(shí)施例描述了驅(qū)動(dòng)方法。但是，例如，第二個(gè)實(shí)施例和第三個(gè)實(shí)施例結(jié)合起來也是能夠?qū)崿F(xiàn)的。
(2)用圖2和圖11所示的噴頭來說明油墨噴頭，但也可為其它形式。
到目前為止，本發(fā)明都是通過各實(shí)施例來予以討論的。在本發(fā)明要旨范圍內(nèi)的各種變化都是可以實(shí)現(xiàn)的。這些變化并不排除在本發(fā)明范圍之外。
總上所述，本發(fā)明有以下效果。
(1)吸墨時(shí)彎液面的移動(dòng)量固定，因此就易于防止墨滴散射紊亂及速度的降低。
(2)噴墨時(shí)，彎液面快速向噴嘴口移動(dòng)時(shí)移動(dòng)量是可以控制的，因而墨滴量的變化幅度就增大了。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)壓電型噴墨頭的方法，壓電型噴墨頭包括接收油墨的壓腔，將墨滴從該壓腔噴出的噴嘴，以及為該壓腔提供壓力的壓電元件用來噴射墨滴和改變所噴墨滴量，該方法包括第一步驅(qū)動(dòng)上述壓電元件使得油墨彎液面從上述噴嘴的初始位置退到噴嘴內(nèi)第一位置；第二步驅(qū)動(dòng)上述壓電元件使得彎液面快速從第一位置前進(jìn)到噴嘴內(nèi)的第二位置；第三步驅(qū)動(dòng)上述壓電元件使得彎液面從第二位置緩慢前移到初始位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)壓電型噴墨頭的方法，所述第二步是根據(jù)所噴射的墨滴尺寸來改變彎液面從第一位置到第二位置的移動(dòng)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)壓電型噴墨頭的方法中，還包括在上述的第一步和第二步之間存在第四步，驅(qū)動(dòng)壓電元件使得彎液面在第一位置處緩慢停止一段預(yù)定時(shí)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)壓電型噴墨頭的方法中，還包括在上述第二步和第三步之間存在第五步，驅(qū)動(dòng)壓電元件使得彎液面在第二位置處緩慢停止一段預(yù)定時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)壓電型油墨噴頭的方法中，還包括在上述第二步和第三步之間存在第五步，驅(qū)動(dòng)壓電元件，使得彎液面在第二位置處緩慢停止一段預(yù)定時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)壓電型油墨噴頭的方法中，上述第二步是根據(jù)所噴墨滴量來改變彎液面從第一位置到第二位置的移動(dòng)速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)壓電型油墨噴頭的方法中，上述第二步是根據(jù)所噴墨滴量的減少來降低彎液面從第一位置到第二位置的移動(dòng)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)壓電型油墨噴頭的方法中，所述第二步是根據(jù)所噴墨滴量的減少來提高彎液面從第一位置到第二位置的移動(dòng)速度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)壓電型油墨噴頭的方法中，所述第一步是在所述壓電元件上作用帶第一斜率特性的第一驅(qū)動(dòng)電壓；所述第二步是在所述壓電元件上作用與第一斜率特性相反的第二陡斜率特性的第二驅(qū)動(dòng)電壓；所述第三步是在所述壓電元件上作用比第二斜率特性平緩的第三斜率特性的第三驅(qū)動(dòng)電壓。
全文摘要
本發(fā)明所披露的是利用壓電元件的變形來驅(qū)動(dòng)壓電型油墨噴頭將油墨從噴嘴射出的方法。驅(qū)動(dòng)方法包括第一步驅(qū)動(dòng)壓電元件使得油墨彎液面從噴嘴的初始位置后退到噴嘴內(nèi)的第一位置,第二步驅(qū)動(dòng)壓電元件使得彎液面快速從第一位置前進(jìn)到噴嘴內(nèi)的第二位置,以及第三步驅(qū)動(dòng)壓電元件使得彎液面從第二位置緩慢前移到初始位置。通過改變第二步中從第一位置到第二位置的移動(dòng)量來改變墨滴量。
文檔編號(hào)B41J2/045GK1172732SQ971155
公開日1998年2月11日 申請(qǐng)日期1997年6月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月11日
發(fā)明者中村盛吉, 納浩史, 仙波聰史, 三上知久 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社