CN101077650A - 具有压电致动器的喷墨头的驱动方法 - Google Patents

具有压电致动器的喷墨头的驱动方法 Download PDF

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Abstract

一种具有压电致动器的喷墨头的驱动方法，该方法包括以下步骤：传送一个负脉冲，驱动压电致动器发生形变，从而使墨水填充到喷墨头的墨水室；传送一个正脉冲，驱动压电致动器发生形变，从而使墨水从墨水室喷出。

Description

具有压电致动器的喷墨头的驱动方法
技术领域
本发明涉及喷墨头的驱动方法，特别是具有压电致动器(PiezoelectricActuator)的喷墨头的驱动方法。
背景技术
压电致动器得到了广泛的应用。压电致动器包括分别形成在压电层的顶部和底部的电极。当电压加在压电层的顶部和底部时，形成压电层的材料发生形变。通过控制压电层顶部和底部的电极之间的电压，可以改变压电层的形状。将至少一个电极分为多个独立的电极，从而可以控制加在压电层各个部分的电压。压电致动器的其中一个用途是，驱动墨滴产生装置的喷墨头，比如说，驱动喷墨打印机中的喷墨头。
现有技术中的喷墨头，具有多个供墨通道及压电致动器。每一个供墨通道与一个喷嘴相连。通过激发压电致动器，特定的喷嘴可以喷出墨滴。
在目前的喷墨技术中，主要利用喷墨电压来控制墨滴的大小(质量)。然而，喷墨头具有好几百个喷嘴，要改变每个喷嘴的喷墨电压，在技术上是一个挑战。
为了简化设计，喷墨头使用了单极性的梯形波。然而，即使如此，在其工作范围内，电压与墨滴的大小的关系也并非总是线性的。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种更易于控制的方法，驱动具有压电致动器的喷墨头。
一种具有压电致动器的喷墨头的驱动方法，该方法包括以下步骤：传送一个负脉冲，驱动压电致动器发生形变，从而使墨水填充到喷墨头的墨水室；传送一个正脉冲，驱动压电致动器发生形变，从而使墨水从墨水室喷出。
上述负脉冲有峰值电压UL以及第一可调持续时间t1，上述正脉冲有峰值电压UH以及第二可调持续时间t2。在负脉冲的峰值电压UL、正脉冲的峰值电压UH以及第一可调持续时间t1均保持恒定时，墨滴的大小可以通过改变第二可调持续时间t2来精确控制。第二可调持续时间t2来与墨滴大小几乎是线性的，所以，可以容易而且精确地控制墨滴的大小。
附图说明
图1是本发明实施例具有喷墨头的墨滴产生装置的一部分的剖面示意图。
图2是本发明实施例脉冲的波形示意图。
图3是本发明实施例当墨水填充满喷墨头时，墨滴产生装置的一部分的剖面示意图。
图4是本发明实施例当喷墨头喷出墨滴时，墨滴产生装置的一部分的剖面示意图。
图5是本发明实施例第一例中电脉冲的波形示意图。
图6是本发明实施例第一例中正脉冲的第二可调持续时间t2与墨滴质量的变化关系图。
图7是本发明实施例第二例中电脉冲的波形示意图。
图8是本发明实施例第二例中正脉冲的第二可调持续时间t2与墨滴质量的变化关系图。
图9是本发明实施例第三例中电脉冲的波形示意图。
图10是本发明实施例第三例中正脉冲的第二可调持续时间t2与墨滴质量的变化关系图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步之详细说明。
如图1所示，为墨滴产生装置100的一部分。该墨滴产生装置100包括一个喷墨头10，为喷墨头10供应墨水的供墨池12，以及控制喷墨头10的脉冲发生器(Pulse Generator)14。
喷墨头10包括一个基板101，与基板101相对的压电致动器103，喷嘴板105，以及多个连接基板101与压电致动器103的侧板106。压电致动器103呈板状。基板101，压电致动器103，喷嘴板105，与侧板106共同构成一个墨水室102，用于收容墨水。喷嘴板105构成墨水室102的一个侧板。喷嘴板105上具有一个喷嘴109，墨水通过喷嘴109喷出。作为另一种实施方式，基板101与侧板106可以是一体形成的。
压电致动器103由压电材料制成，例如压电陶瓷，或者其它合适的压电材料。一般地，压电致动器103可以叠加或连接在墨水室102的壁上。压电致动器103具有一个内表面1031，以及与内表面1031相对的外表面1032。一对电极107、108分别设置在内表面1031及外表面1032。脉冲发生器14与电极107、108电连接，从而在电极107、108上施加电压。操作中，脉冲发生器14在电极107、108上施加一个电压，由于压电材料的偏振方向，在压电致动器103上产生一个剪力。从而，压电致动器103产生形变。当压电致动器103朝着墨水室102的方向发生形变，压力作用在墨水室103内的墨水，从而通过喷嘴109将墨滴喷出。
而且，压电致动器103通过一个供墨通道122与供墨池12连接。供墨池12对墨水室102供给墨水。
请一起参阅图2至图4，以下结合本实施例对具有压电致动器的喷墨头的驱动方法进行介绍，为简化起见，以下只以一个喷墨周期为例进行描述。该方法包括以下步骤：
步骤一：传送一个负脉冲31，驱动压电致动器103发生形变，从而使墨水填充到喷墨头10的墨水室102；
步骤二：传送一个正脉冲32，驱动压电致动器103发生形变，从而使墨水从墨水室102喷出。
在步骤一中，来自供墨池12的墨水110将墨水室102填充满，脉冲发生器14在电极107、108上施加一个负脉冲31。压电致动器103往外发生变形，从而使墨水室102的容积增大，如图3所示。墨水110从供墨池12流进墨水室102，直到填充满墨水室102为止。
负脉冲31较低的电压极限值为-85伏(v)到-70伏，较高的电压极限值为-50伏到-40伏。优选地，负脉冲31的峰值UL在-80伏到-48伏的范围内。
负脉冲31有第一可调持续时间t1，实现迅速地完全填满墨水室102。第一可调持续时间t1的变化可能影响墨水室102中墨水110的体积，甚至导致步骤二中喷出的墨滴112的大小改变。优选地，第一持续时间t1的范围是2微秒到6微秒。
在步骤二中，墨滴112从墨水室102中喷出。脉冲发生器14在电极107、108上施加一个正脉冲32。从而压电致动器103向内发生形变，从而减少墨水室102的容积，如图4所示。从而，墨水通过喷嘴109从墨水室102喷出。
正脉冲32较低的电压极限值为+35伏到+55伏，较高的电压极限值为+75伏到+85伏。优选地，正脉冲32的峰值UH在+45伏到+80伏的范围内。
正脉冲32有第二可调持续时间t2，实现精确地喷出墨滴112。值得注意的是，墨滴112的大小可以通过改变第二持续时间t2来调整。优选地，第二持续时间t2的范围是2微秒到9微秒。
而且，每一个正脉冲和每一个负脉冲可以是梯形波、矩形波、或者其它合适的波形。在本实施例中，正脉冲和负脉冲都是梯形波(包括一个上升沿、一个平坦区以及一个下降沿)，因为梯形波有利于提供喷墨头10一段时间作为缓冲，以便为下一动作做准备。
可以理解，步骤一和步骤二可以依次序重复，对墨水室102填充墨水以及从墨水室102中喷出更多的墨滴。优选地，步骤一与步骤二在从70℃(摄氏度)到75℃的温度下进行。
在本实施例中，脉冲发生器14可以是任意波形产生器(ArbitraryWaveform Generator)。墨滴产生装置100可以用现场可程序化门阵列面板(Field Programmable Gate Array Panel，FPGA Panel)精确控制脉冲发生器14及喷墨头10的运作。喷墨头10可以是一个SpectraTM压电式(piezo-based)SX型号的喷墨头。墨滴产生装置100是用于制造彩色滤光片的红绿蓝(RGB)数组。作为替代的实施例，墨滴产生装置100可以是喷墨打印机或者类似的装置。
在本实施例，在负脉冲31的峰值电压UL、正脉冲32的峰值电压UH以及第一可调持续时间t1均保持恒定时，墨滴的大小可以通过改变第二可调持续时间t2来精确控制。第二可调持续时间t2来与墨滴大小几乎是线性的，所以，可以容易而且精确地控制墨滴的大小。以下结合三个例子说明。
第一例：
请一起参考图5及图6。在本例中，一个负脉冲311与一个正脉冲321交替地施加在喷墨头10上，如图5所示。负脉冲311的电压峰值UL311是-55伏。正脉冲321的电压峰值UH312是+45伏。负脉冲311的第一可调持续时间t1固定为4微秒。正脉冲321的第二可调持续时间t2从3微秒变化到6微秒。第二可调持续时间t2与墨滴质量的变化关系图如图6所示。第二可调持续时间t2的单位是微秒，墨滴质量的单位是毫克(mg)。
第二例：
请一起参考图7及图8。在本例中，一个负脉冲312与一个正脉冲322交替地施加在喷墨头10上，如图7所示。负脉冲312的电压峰值UL312是-48伏。正脉冲322的电压峰值UH322是+48伏。负脉冲312的第一可调持续时间t1固定为3微秒。正脉冲322的第二可调持续时间t2从1微秒变化到4微秒。第二可调持续时间t2与墨滴质量的变化关系图如图8所示。第二可调持续时间t2与墨滴质量的关系是线性的。
第三例：
请一起参考图9及图10。在本例中，一个负脉冲313与一个正脉冲323交替地施加在喷墨头10上，如图5所示。负脉冲313的电压峰值UL313是-60伏。正脉冲323的电压峰值UH323是+75伏。负脉冲313的第一可调持续时间t1固定为3微秒。正脉冲323的第二可调持续时间t2从0.5微秒变化到6微秒。第二可调持续时间t2与墨滴质量的变化关系图如图10所示。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (11)

1.一种具有压电致动器的喷墨头的驱动方法，该方法包括以下步骤：
传送一个负脉冲，驱动压电致动器发生形变，从而使墨水填充到喷墨头的墨水室；
传送一个正脉冲，驱动压电致动器发生形变，从而使墨水从墨水室喷出。
2.如权利要求1所述的具有压电致动器的喷墨头的驱动方法，其特征在于，所述负脉冲的峰值变化范围是从-80伏到-48伏。
3.如权利要求1所述的具有压电致动器的喷墨头的驱动方法，其特征在于，所述正脉冲的峰值变化范围是从+45伏到+80伏。
4.如权利要求1所述的具有压电致动器的喷墨头的驱动方法，其特征在于，所述负脉冲的峰值是-48伏，正脉冲的峰值是+48伏。
5.如权利要求1所述的具有压电致动器的喷墨头的驱动方法，其特征在于，所述负脉冲具有第一可调持续时间t1，用于将墨水完全填充满墨水室。
6.如权利要求5所述的具有压电致动器的喷墨头的驱动方法，其特征在于，所述第一可调持续时间t1的变化范围是从2微秒到6微秒。
7.如权利要求1所述的具有压电致动器的喷墨头的驱动方法，其特征在于，所述正脉冲具有第二可调持续时间t2，用于喷出墨水。
8.如权利要求7所述的具有压电致动器的喷墨头的驱动方法，其特征在于，所述第二可调持续时间t2的变化范围是从2微秒到9微秒。
9.如权利要求1所述的具有压电致动器的喷墨头的驱动方法，其特征在于，所述负脉冲是梯形波。
10.如权利要求1所述的具有压电致动器的喷墨头的驱动方法，其特征在于，所述正脉冲是梯形波。
11.如权利要求1所述的具有压电致动器的喷墨头的驱动方法，其特征在于，所述步骤均是在70℃到75℃的温度下进行。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102139560A (zh) * 2009-10-22 2011-08-03 精工爱普生株式会社 液体喷射装置以及液体喷射装置的控制方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4768553B2 (ja) * 2006-09-12 2011-09-07 富士フイルム株式会社 液体吐出装置、液体吐出方法、及び画像形成装置
JP2018089911A (ja) * 2016-12-06 2018-06-14 エスアイアイ・プリンテック株式会社 液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置、及び液体噴射ヘッド駆動方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6059394A (en) * 1988-04-26 2000-05-09 Canon Kabushiki Kaisha Driving method for ink jet recording head
JP2756335B2 (ja) * 1990-02-13 1998-05-25 キヤノン株式会社 液体噴射記録装置
JPH07132590A (ja) * 1993-11-09 1995-05-23 Brother Ind Ltd インク噴射装置の駆動方法
CH691049A5 (de) * 1996-10-08 2001-04-12 Pelikan Produktions Ag Verfahren zum Ansteuern von Piezoelementen in einem Druckkopf eines Tropfenerzeugers.
US6488349B1 (en) * 1999-09-21 2002-12-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Ink-jet head and ink-jet type recording apparatus
JP4126976B2 (ja) * 2001-07-23 2008-07-30 セイコーエプソン株式会社 吐出装置及びその制御方法、吐出方法、マイクロレンズアレイの製造方法、並びに電気光学装置の製造方法
US7312554B2 (en) * 2004-04-02 2007-12-25 Adaptivenergy, Llc Piezoelectric devices and methods and circuits for driving same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102139560A (zh) * 2009-10-22 2011-08-03 精工爱普生株式会社 液体喷射装置以及液体喷射装置的控制方法

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Publication number Publication date
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