CN104626750A - 控制打印头的装置及喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制打印头的装置及喷射装置。该控制打印头的装置包括：驱动电压产生单元和驱动电压施加单元，驱动电压产生单元用于产生周期性驱动电压，每一周期内，驱动电压包括驱动部分和非驱动部分，驱动电压的驱动部分包括电压上升区间、电压保持区间和电压下降区间，驱动电压的非驱动部分电压为0，且驱动电压的驱动部分所占时长与驱动电压的非驱动部分所占时长的比值小于第一阈值，第一阈值保证打印头的喷射口的喷射速度相对稳定。驱动电压施加单元用于对所述压电元件施加驱动电压产生单元产生的驱动电压。本发明提供的控制打印头的装置及喷射装置，保证了在连续周期下打印头的喷射口喷出的液体量相对不变，可实现喷射均匀的效果。

Description

控制打印头的装置及喷射装置

技术领域

本发明涉及喷墨打印机技术，尤其涉及一种控制打印头的装置及喷射装置。

背景技术

现有的压电式打印头喷墨的原理是：通过对压电元件输入连续的具有一定周期性的驱动电压，致使压电元件产生应力作用在振动板上产生形变，进而导致墨水腔室压缩或者膨胀，墨水腔室的压缩或者膨胀导致墨水在墨水腔室内的流动，当压力腔室的形变达到特定值时，墨水从喷墨口喷出，喷射到打印介质上形成打印图像。

可以看出，墨水的喷射量由输入压电元件的驱动电压决定，现有技术中存在驱动电压设置不当的情况，会导致在相同驱动电压的不同周期内喷射出的墨水量发生变化，因此得到的打印图像会出现不均匀的现象，打印效果较差。

发明内容

本发明提供一种控制打印头的装置及喷射装置，能够保证在连续周期内打印头的喷墨量相对不变，达到喷墨均匀的效果。

第一方面，本发明提供一种控制打印头的装置，所述控制打印头的装置对打印头的压电元件施加驱动电压，致使打印头通过所述打印头的喷射口喷射液体，其中，所述控制打印头的装置包括：

驱动电压产生单元，用于产生周期性驱动电压，每一周期内，所述驱动电压包括驱动部分和非驱动部分，所述驱动电压的驱动部分包括电压上升区间、电压保持区间和电压下降区间，所述驱动电压的非驱动部分电压为0，且所述驱动电压的驱动部分所占时长与所述驱动电压的非驱动部分所占时长的比值小于第一阈值，所述第一阈值保证所述打印头的喷射口的喷射速度相对稳定；

驱动电压施加单元，用于对所述压电元件施加所述驱动电压。

如上所述控制打印头的装置，所述第一阈值为1:3。

第二方面，本发明提供一种喷射装置，包括：

打印头和控制打印头的装置；

所述打印头包括压力腔室、进墨通道、振动板、压电元件和具有喷孔的喷嘴板，所述进墨通道与所述压力腔室相连接，所述振动板位于所述压力腔室上方且与所述压力腔室相连接，所述压电元件设置在所述振动板上面；

所述控制打印头的装置用于对所述打印头的所述压电元件施加驱动电压，致使所述打印头通过所述喷嘴板的喷孔喷射液体，所述控制打印头的装置包括：

驱动电压产生单元，用于产生周期性驱动电压，每一周期内，所述驱动电压包括驱动部分和非驱动部分，所述驱动电压的驱动部分包括电压上升区间、电压保持区间和电压下降区间，所述驱动电压的非驱动部分电压为0，且所述驱动电压的驱动部分所占时长与所述驱动电压的非驱动部分所占时长的比值小于第一阈值，所述第一阈值保证所述喷嘴板的喷孔速度相对稳定；

驱动电压施加单元，用于对所述压电元件施加所述驱动电压。

如上所述的喷射装置，所述第一阈值为1:3。

如上所述的喷射装置，所述压电元件包括上电极、下电极和压电材料层，所述压电材料层位于所述上电极与下电极之间。

如上所述的喷射装置，所述上电极和下电极为导电材料。

如上所述的喷射装置，所述压电材料层为含铅或无铅的压电材料。

本发明提供的控制打印头的装置及喷射装置，通过该装置产生驱动电压，然后对打印头的压电元件施加该驱动电压，致使打印头通过打印头的喷射口喷射液体，该驱动电压包括驱动部分和非驱动部分，驱动电压的非驱动部分电压为0，驱动电压的驱动部分包括：电压上升区间、电压保持区间和电压下降区间，而且驱动电压的驱动部分所占时长与驱动电压的非驱动部分所占时长的比值小于一阈值，该阈值可保证打印头的喷射口的喷射速度相对稳定，从而保证了在连续周期下打印头的喷射口喷出的液体量相对不变，可实现喷射均匀的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明控制打印头的装置的结构示意图；

图2为本发明中2个周期内的驱动电压波形示意图；

图3为本发明中驱动电压的驱动部分波形示意图；

图4为本发明喷射装置中打印头的结构正视图；

图5为本发明喷射装置中打印头的结构俯视图；

图6为本发明中驱动电压的驱动部分所占时长与驱动电压的非驱动部分的所占时长比值为17:3（比值远大于1:3）时，在不同周期中打印头的喷孔的喷射速度变化示意图；

图7为本发明中驱动电压的驱动部分所占时长与驱动电压的非驱动部分所占时长的比值为17:23（比值大于1:3）时，在不同周期中打印头的喷孔的喷射速度变化示意图；

图8为本发明中驱动电压的驱动部分所占时长与驱动电压的非驱动部分所占时长的比值为17:53（比值小于1:3）时，在不同周期中打印头的喷孔的喷射速度变化示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明控制打印头的装置的结构示意图，控制打印头的装置对打印头的压电元件施加驱动电压，致使打印头通过打印头的喷射口喷射液体，如图1所示，本发明的控制打印头的装置可以包括：驱动电压产生单元11和驱动电压施加单元12，其中，驱动电压产生单元11用于产生周期性驱动电压，每一周期内，驱动电压包括驱动部分和非驱动部分，驱动电压的驱动部分包括电压上升区间、电压保持区间和电压下降区间，驱动电压的非驱动部分电压为0，且驱动电压的驱动部分所占时长与驱动电压的非驱动部分所占时长的比值小于第一阈值，第一阈值保证打印头的喷射口的喷射速度相对稳定。驱动电压施加单元12用于对所述压电元件施加驱动电压产生单元11产生的驱动电压。

下面结合附图来说明驱动电压产生单元11产生的驱动电压，图2为本发明中2个周期内的驱动电压波形示意图，如图2所示，11所示部分为一个周期的驱动电压，10所示部分为驱动电压的驱动部分，9所示部分为驱动电压的非驱动部分，驱动电压的非驱动部分电压为0。图3为本发明中驱动电压的驱动部分波形示意图，如图3所示，驱动电压的驱动部分包括：电压上升区间S1、电压保持区间S2、电压下降区间S3、电压保持区间S4和电压上升区间S5。为保证打印头的喷射口的喷射速度相对稳定，从而保证了在连续周期下打印头的喷射口喷出的液体量相对不变，达到喷射均匀的效果，本发明中的第一阈值为1:3。

本发明中的控制打印头的装置可以是能够产生上述驱动电压的驱动电路，驱动电路实现的原理是通过开关在不同时间选通，以产生上述驱动电压并将该驱动电压施加在打印头的电极上，本发明对驱动电路不做限制。

本发明提供的控制打印头的装置，通过该装置产生驱动电压，然后对打印头的压电元件施加该驱动电压，致使打印头通过打印头的喷射口喷射液体，该驱动电压包括驱动部分和非驱动部分，驱动电压的非驱动部分电压为0，驱动电压的驱动部分包括：电压上升区间、电压保持区间和电压下降区间，而且驱动电压的驱动部分所占时长与驱动电压的非驱动部分所占时长的比值小于一阈值，该阈值可保证打印头的喷射口的喷射速度相对稳定，从而保证了在连续周期下打印头的喷射口喷出的液体量相对不变，可实现喷射均匀的效果。

本发明喷射装置包括打印头和控制打印头的装置，图4为本发明喷射装置中打印头的结构正视图，图5为本发明喷射装置中打印头的结构俯视图，如图4和5所示，打印头包括：压力腔室1、进墨通道4、振动板5、压电元件6和具有喷孔3的喷嘴板2，进墨通道4与压力腔室1相连接，振动板5位于压力腔室1上方且与压力腔室1相连接，压电元件6设置在振动板5上面。其中，压电元件6包括上电极9、下电极7和压电材料层8，压电材料层8位于上电极9与下电极7之间。控制打印头的装置如上述图1所示，控制打印头的装置对打印头的压电元件施加驱动电压，致使打印头通过打印头的喷射口喷射液体，如图1所示，本发明的控制打印头的装置包括：驱动电压产生单元11和驱动电压施加单元12，其中，驱动电压产生单元11用于产生周期性驱动电压，每一周期内，驱动电压包括驱动部分和非驱动部分，驱动电压的驱动部分包括电压上升区间、电压保持区间和电压下降区间，驱动电压的非驱动部分电压为0，且驱动电压的驱动部分所占时长与驱动电压的非驱动部分所占时长的比值小于第一阈值，第一阈值保证打印头的喷射口的喷射速度相对稳定。驱动电压施加单元12用于对所述压电元件施加驱动电压产生单元11产生的驱动电压。

其中，喷嘴板2进行一次喷墨的过程是：下电极7和上电极9分别与电源的正负极相连接，当对上下电极施加一个驱动电压时，压电元件6产生瞬间的应力作用于振动板5，使振动板5产生一定量的形变，液体从进墨通道4流入到压力腔室1中，当驱动电压反方向施加到压电元件6时，压电元件6产生的应力作用于振动板5，使振动板5反方向产生一定量的形变，此时压力腔室1内的压力增高，因此部分墨水在压力腔室1内通过喷孔3喷出，完成一次喷射。

下面结合图3所示的本发明的驱动电压的驱动部分波形详细说明打印头进行一次喷墨的过程，当驱动电压S1部分施加到压电元件6上时，压电元件6产生的应力作用在振动板5上，使得振动板5向喷孔3的反方向形变，这时墨水通过进墨通道4流入到压力腔室1中，当驱动电压S2部分施加到压电元件时，振动板5不再产生位移，这时压力腔室1的容积保持不变，当驱动电压S3部分施加到压电元件6上时，压电元件6产生了与之前驱动电压S1作用下相反的应力，致使振动板5向喷孔方向发生位移，这时压力腔室1内墨水所受压力增加，致使墨水从喷孔3喷出。当驱动电压S4部分施加到压电元件6上时，和压电驱动部分S2施加到压电元件6上的效果相同，保证了压力腔室6容积不变，当驱动电压S5部分施加到压电元件6上时，振动板5因压电元件6产生的应力恢复到初始状态。经过驱动电压S1到S5部分，打印头完成了一次喷墨的动作，形成1滴墨滴。

其中，压电元件6的上电极和下电极为导电材料，例如可以是Pt、Ir、Cu等金属或金属氧化物等，或者为Pt和Ti的合金等导电材料，压电材料层8为含铅或无铅的压电材料，例如可以为由以锆钛酸铅[Pb（Zr,Ti)03：PZT]为主要成分的材料形成，也可以使用铌镁酸铅和钛酸铅的固溶体[Pb(Mgl/3Nb2/3)03-PbTi03:PMN-PT]、锌铌酸铅和钛酸铅的固溶体[PbZn1/3Nb2/3)O3-PbTi03:PZN-PT]等含铅材料或BiFeO3等无铅材料形成。

本发明第一阈值采用1:3，也就是说驱动电压的驱动部分所占时长与驱动电压的非驱动部分所占时长的比值小于1:3，才能保证打印头的喷孔的喷射速度相对稳定，从而保证了在连续周期下打印头的喷孔喷出的液体量相对不变，可实现喷射均匀的效果，下面采用几个不同的第一阈值来说明喷射效果。

图6为本发明中驱动电压的驱动部分所占时长与驱动电压的非驱动部分所占时长的比值为17:3（比值远大于1:3）时，在不同周期中打印头的喷孔的喷射速度变化示意图，横轴为时间T，纵轴为喷孔的喷射速度V，可看出不同周期内的喷射口的喷射速度变化非常明显。

图7为本发明中驱动电压的驱动部分所占时长与驱动电压的非驱动部分所占时长的比值为17:23（比值大于1:3）时，在不同周期中打印头的喷孔的喷射速度变化示意图，横轴为时间T，纵轴为喷孔的喷射速度V，可看出，相比较图6中速度的变化，图7所示的喷射口的喷射速度变化趋近于0.

图8为本发明中驱动电压的驱动部分所占时长与驱动电压的非驱动部分所占时长的比值为17:53（比值小于1:3）时，在不同周期中打印头的喷孔的喷射速度变化示意图，横轴为时间T，纵轴为喷孔的喷射速度V，可看出，此时在不同周期中打印头的喷射口的喷射速度变化几乎为0，已经达到相对稳定的情况，此时即可保证打印头的喷孔的喷射速度相对稳定，从而保证了在连续周期下打印头的喷孔喷出的液体量相对不变，可实现喷射均匀的效果，因此实现了更为均匀的打印效果。

本发明提供的喷射装置，通过控制打印头的装置产生驱动电压，然后控制打印头的装置对打印头的压电元件施加该驱动电压，致使打印头通过打印头的喷射口喷射液体，该驱动电压包括驱动部分和非驱动部分，驱动电压的非驱动部分电压为0，驱动电压的驱动部分包括：电压上升区间、电压保持区间和电压下降区间，而且驱动电压的驱动部分所占时长与驱动电压的非驱动部分所占时长的比值小于一阈值，该阈值可保证打印头的喷孔的喷射速度相对稳定，从而保证了在连续周期下打印头的喷孔喷出的液体量相对不变，可实现更为均匀的打印效果。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种控制打印头的装置，其特征在于，所述控制打印头的装置对打印头的压电元件施加驱动电压，致使打印头通过所述打印头的喷射口喷射液体，其中，所述控制打印头的装置包括： 

驱动电压产生单元，用于产生周期性驱动电压，每一周期内，所述驱动电压包括驱动部分和非驱动部分，所述驱动电压的驱动部分包括电压上升区间、电压保持区间和电压下降区间，所述驱动电压的非驱动部分电压为0，且所述驱动电压的驱动部分所占时长与所述驱动电压的非驱动部分所占时长的比值小于第一阈值，所述第一阈值保证所述打印头的喷射口的喷射速度相对稳定； 

驱动电压施加单元，用于对所述压电元件施加所述驱动电压。 

2.根据权利要求1所述的控制打印头的装置，其特征在于，所述第一阈值为1:3。 

3.一种喷射装置，其特征在于，包括： 

打印头和控制打印头的装置； 

所述打印头包括压力腔室、进墨通道、振动板、压电元件和具有喷孔的喷嘴板，所述进墨通道与所述压力腔室相连接，所述振动板位于所述压力腔室上方且与所述压力腔室相连接，所述压电元件设置在所述振动板上面； 

所述控制打印头的装置用于对所述打印头的所述压电元件施加驱动电压，致使所述打印头通过所述喷嘴板的喷孔喷射液体，所述控制打印头的装置包括： 

驱动电压产生单元，用于产生周期性驱动电压，每一周期内，所述驱动电压包括驱动部分和非驱动部分，所述驱动电压的驱动部分包括电压上升区间、电压保持区间和电压下降区间，所述驱动电压的非驱动部分电压为0，且所述驱动电压的驱动部分所占时长与所述驱动电压的非驱动部分所占时长的比值小于第一阈值，所述第一阈值保证所述喷嘴板的喷孔速度相对稳定； 

驱动电压施加单元，用于对所述压电元件施加所述驱动电压。 

4.根据权利要求3所述的喷射装置，其特征在于，所述第一阈值为1:3。 

5.根据权利要求3或4所述的喷射装置，其特征在于，所述压电元件包括上电极、下电极和压电材料层，所述压电材料层位于所述上电极与下电极 之间。 

6.根据权利要求5所述的喷射装置，其特征在于，所述上电极和下电极为导电材料。 

7.根据权利要求5所述的喷射装置，其特征在于，所述压电材料层为含铅或无铅的压电材料。