CN106274056B - 液体喷射装置及打印设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液体喷射装置及打印设备。本发明所提供的液体喷射装置包括打印头和控制器，控制器以非喷墨驱动脉冲波和喷墨驱动脉冲波为周期连续向打印头发出驱动脉冲信号，且在一个驱动脉冲周期中，包含多个非喷墨驱动脉冲波与一个喷墨驱动脉冲波，非喷墨驱动脉冲波的个数用于确定喷墨的墨滴大小；打印头根据驱动脉冲信号产生振动，以在打印头的压力腔室内形成用于产生墨滴的压力波，其中，压力波的幅度随单个驱动脉冲周期中非喷墨驱动脉冲波的个数而变化。本发明可以利用一个驱动脉冲周期中非喷墨驱动脉冲波的个数确定喷墨的墨滴大小，从而防止打印设备被信号强度过大的驱动脉冲波击穿，提高打印设备的使用寿命。

Description

液体喷射装置及打印设备

技术领域

本发明涉及打印技术，尤其涉及一种液体喷射装置及打印设备。

背景技术

图1是现有压电式打印头的结构示意图。如图1所示，其包括压力腔室1，设置在压力腔室1下方与压力腔室1相连的喷孔板2，喷孔板2上具有喷孔3，与压力腔室1连接的供墨通道4，设置在压力腔室1上方与压力腔室1相连接的振动板5，设置在振动板5表面的压电元件6，其中压电元件6包括下电极7，压电材料层8和上电极9，且下电极7和上电极9分别与控制器的电信号输出端口(图中未示出)连接。图2为图1中压电式打印头结构的俯视图。在进行打印时，可以利用单一驱动脉冲波进行驱动。图3是现有技术中为单一驱动脉冲波时的驱动脉冲波形图。如图3所示，在进行喷墨打印过程中，以时间T1为周期连续的给压电元件施加喷墨驱动脉冲波DP1，压电元件6产生应力作用于振动板5致使振动板5产生形变，进而导致压力腔室1压缩或膨胀，当压力腔室1的形变达到一定值时，墨水从喷孔3喷出，喷射到打印介质上形成打印图像。

为了提高喷墨打印图像的质量，实现不同分辨率图像的打印，现有打印头在施加喷墨驱动脉冲波时，还可将控制器发出的驱动脉冲波分为两类，图4是现有技术中驱动脉冲波分为两类时的驱动脉冲波形图。如图4所示，其中一类是非喷墨驱动脉冲波SP1，另一类是喷墨驱动脉冲波DP2，在所述非喷墨驱动脉冲波SP1作用下，振动板完成第一次振动并在打印头的压力腔室内形成第一压力波；在喷墨驱动脉冲波DP2作用下，振动板完成第二次振动并在打印头的压力腔室内形成第二压力波，其中所述第二压力波为所述振动板在所述第二次振动形成的压力波与所述第一压力波在振动方向相同时叠加而成的压力波；在所述第二压力波的作用下所述打印头完成一次液体喷射。在连续的喷墨打印过程中，控制器以一个非喷墨驱动脉冲波和一个喷墨驱动脉冲波为一个周期T2连续发出，通过改变控制器施加的非喷墨驱动脉冲波的信号强度(非喷墨驱动脉冲波SP2，SP2的信号强度比SP1强△V2)来实现打印不同分辨率图像的目的。

然而，目前的打印头在打印不同分辨率图像时，需要增大非喷墨驱动脉冲波的信号强度来达到打印大墨滴的效果，这样可能会因脉冲波的信号强度过高而导致压电元件被击穿，进而损坏打印头。

发明内容

本发明提供一种液体喷射装置及打印设备，以解决打印大墨滴时，因脉冲波的信号强度过高而导致压电元件被击穿，从而影响打印设备寿命的问题。

一方面，本发明提供一种液体喷射装置，包括打印头和控制器，控制器包括指令处理器和波形驱动模块，指令处理器和波形驱动模块电连接，打印头和控制器中的波形驱动模块电连接；

在连续的喷墨打印过程中，指令处理器指示波形驱动模块发出驱动脉冲信号，波形驱动模块在指令处理器的指示下以非喷墨驱动脉冲波和喷墨驱动脉冲波为周期连续向打印头发出驱动脉冲信号，且在一个驱动脉冲周期中，包含多个非喷墨驱动脉冲波与一个喷墨驱动脉冲波，其中，非喷墨驱动脉冲波的个数用于确定喷墨的墨滴大小；

打印头根据驱动脉冲信号产生振动，以在打印头的压力腔室内形成用于产生墨滴的压力波，其中，压力波的幅度随单个驱动脉冲周期中非喷墨驱动脉冲波的个数而变化。

进一步的，每两个驱动脉冲波之间具有一个电压间歇段，电压间歇段用于保证相邻的驱动脉冲波进行叠加。

进一步的，所有电压间歇段的时长相同，电压间歇段的电压为零。

进一步的，非喷墨驱动脉冲波的信号强度与喷墨驱动脉冲波的信号强度相同。

进一步的，非喷墨驱动脉冲波的信号强度小于喷墨驱动脉冲波的信号强度。

另一方面，本发明还提供一种打印设备，包括如上所述的液体喷射装置。

本发明所提供的液体喷射装置及打印设备，液体喷射装置包括打印头和控制器，控制器包括指令处理器和波形驱动模块，指令处理器和波形驱动模块电连接，打印头和控制器中的波形驱动模块电连接，；在连续的喷墨打印过程中，指令处理器指示波形驱动模块发出驱动脉冲信号，波形驱动模块在指令处理器的指示下以非喷墨驱动脉冲波和喷墨驱动脉冲波为周期向打印头连续发出驱动脉冲信号，且在一个驱动脉冲周期中，包含多个非喷墨驱动脉冲波与一个喷墨驱动脉冲波，非喷墨驱动脉冲波的个数用于确定喷墨的墨滴大小；打印头根据驱动脉冲信号产生振动，以在打印头的压力腔室内形成用于产生墨滴的压力波，其中，压力波的幅度随单个驱动脉冲周期中非喷墨驱动脉冲波的个数而变化。这样利用一个驱动脉冲周期中非喷墨驱动脉冲波的个数确定喷墨的墨滴大小，从而在喷射大小不一的墨滴时不需要提高驱动脉冲波的信号强度，减少了驱动脉冲波造成的电压冲击，延长打印设备的使用寿命。

附图说明

图1是现有压电式打印头的结构示意图；

图2为图1中压电式打印头结构的俯视图；

图3是现有技术中为单一驱动脉冲波时的驱动脉冲波形图；

图4是现有技术中驱动脉冲波分为两类时的驱动脉冲波形图；

图5是本发明实施例一所提供的液体喷射装置的结构示意图；

图6是本发明实施例二提供的液体喷射装置的结构示意图；

图7是本发明实施例一所提供的驱动脉冲波形图；

图8是本发明实施例一提供的又一种驱动脉冲波形图；

图9是本发明实施例一提供的又一种驱动脉冲波形图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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做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。

实施例一

图5是本发明实施例一所提供的液体喷射装置的结构示意图。如图5所示，本实施例所提供的液体喷射装置100包括打印头11和控制器12，控制器包括指令处理器121和波形驱动模块122，指令处理器121和波形驱动模块122电连接，打印头11和控制器12中的波形驱动模块122电连接；

具体的，控制器12中的指令处理器121可以为可编辑逻辑门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)，或者其他类型的处理器。控制器12除了包括指令处理器121和波形驱动模块122之外，还可以包括数据接口，温度控制器和字车控制器等。数据接口可以用于向控制器12传输数据，温度控制器用于控制打印头的喷墨温度，字车控制器用于控制打印头的拖动位置等。

在连续的喷墨打印过程中，指令处理器121指示波形驱动模块122发出驱动脉冲信号，波形驱动模块122在指令处理器121的指示下以非喷墨驱动脉冲波和喷墨驱动脉冲波为周期连续向打印头11发出驱动脉冲信号，且在一个驱动脉冲周期中，包含多个非喷墨驱动脉冲波与一个喷墨驱动脉冲波，非喷墨驱动脉冲波的个数用于确定喷墨的墨滴大小；

打印头11根据所述驱动脉冲信号产生振动，以在打印头11的压力腔室内形成用于产生墨滴的压力波，其中，压力波的幅度随单个驱动脉冲周期中非喷墨驱动脉冲波的个数而变化。

具体的，本实施例所提供的液体喷射装置100的控制器12可以在一个驱动脉冲周期中包含多个非喷墨驱动脉冲波和一个喷墨驱动脉冲波。其中，在连续喷墨打印过程中，执行至非喷墨驱动脉冲波时，控制器12给打印头11仅施加正向(+)驱动脉冲信号，而在喷墨驱动脉冲波时，控制器12给打印头11连续施加正向(+)和反向(﹣)驱动脉冲信号。这样，非喷墨驱动脉冲波阶段仅用于加大打印头11的压力波幅度，只有在驱动脉冲执行至喷墨驱动脉冲波时，液体喷射装置100才能在正向与反向驱动脉冲信号的联合作用下喷出墨滴。这样，可以仅利用非喷墨驱动脉冲波的数量控制打印头11的压力波幅度，当需要打印较大墨滴时，可以增加驱动脉冲周期内的非喷墨驱动脉冲波的数量，例如使驱动脉冲周期内的非喷墨驱动脉冲波的数量为两个或者两个以上，这样不需要利用驱动脉冲波的信号强度控制打印头11的压力波幅度，从而避免了驱动脉冲波的信号强度过大，保护了打印头11中的压电元件，从而延长了打印机寿命。

具体的，在每两个驱动脉冲波之间还具有一个电压间歇段，电压间歇段用于保证相邻的驱动脉冲波进行有效的叠加。这样在相邻的两个非喷墨驱动脉冲波之间，以及非喷墨驱动脉冲波与喷墨驱动脉冲波之间都具有一个电压的间歇段。根据波的叠加原理，在单个驱动脉冲波周期内，所有的非喷墨驱动脉冲波与喷墨驱动脉冲波所形成的压力波在振动方向相同时进行叠加，从而让压力波的振幅更大，并具备更高的能量，能够作用于更大的墨滴。

进一步的，所有电压间歇段的时长相同，且电压间歇段的电压可以为零。这样可以对控制器12所产生的驱动脉冲波进行优化，以保证打印头11的振动方向及振动幅度不受电压间歇段的电压影响。

具体的，因为本实施例中，可以根据要打印的分辨率即所需墨滴大小对非喷墨驱动脉冲波的数量进行配置，从而喷出大小不同的打印墨滴，而不需要通过调节驱动脉冲波的信号强度来控制墨滴大小，所以可以让非喷墨驱动脉冲波的信号强度与喷墨驱动脉冲波的信号强度维持相同。这样可以将驱动脉冲波的信号强度限制在一定的大小范围内，防止因驱动脉冲波的信号强度过大而导致压电元件击穿。同时，这样利用非喷墨驱动脉冲波的数量控制墨滴的大小等级，可以使形成的不同等级的墨滴大小较为均匀，打印的一致性较好。

具体的，非喷墨驱动脉冲波的信号强度也可以小于喷墨驱动脉冲波的信号强度。因为非喷墨驱动脉冲波是依靠自身数量使压电元件形成叠加的压力波，所以不需要利用较强的信号强度来实现压力波的增幅，所以，非喷墨驱动脉冲波的信号强度也可以小于喷墨驱动脉冲波的信号强度，以减少对打印头11的电压冲击，延长打印头11的使用寿命。

本实施例中，液体喷射装置包括打印头和控制器，控制器包括指令处理器和波形驱动模块，指令处理器和波形驱动模块电连接，打印头和控制器中的波形驱动模块电连接；在连续的喷墨打印过程中，波形驱动模块在指令处理器的指示下以非喷墨驱动脉冲波和喷墨驱动脉冲波为周期向打印头连续发出驱动脉冲信号，且在一个驱动脉冲周期中，包含多个非喷墨驱动脉冲波与一个喷墨驱动脉冲波，非喷墨驱动脉冲波的个数用于确定喷墨的墨滴大小；打印头根据驱动脉冲信号产生振动，以在打印头的压力腔室内形成用于产生墨滴的压力波，其中，压力波的幅度随单个驱动脉冲周期中非喷墨驱动脉冲波的个数而变化。这样利用一个驱动脉冲周期中非喷墨驱动脉冲波的个数确定喷墨的墨滴大小，从而在喷射大小不一的墨滴时不需要提高驱动脉冲波的信号强度，减少了驱动脉冲波造成的电压冲击，延长打印设备的使用寿命。

实施例二

图6是本发明实施例二提供的液体喷射装置的结构示意图。本实施例中，以一个具体的液体喷射装置为例，对本发明所提供的液体喷射装置的工作步骤进行说明。如图6所示，液体喷射装置200，包括打印头11和控制器12，控制器12包括有指令处理器121和波形驱动模块122，且具体功能和前述实施例一类似；打印头11包括压力腔室1、喷孔板2、喷孔3、供墨通道4、振动板5以及压电元件6。其中，压电元件6用于根据控制器发出的驱动脉冲波控制振动板5产生振动，振动板5所产生的压力波的幅度随单个驱动脉冲周期中非喷墨驱动脉冲波的个数而变化。

在连续喷墨打印过程中，当喷射大墨滴时，控制器12所输出的一个驱动脉冲周期中，包含有多个非喷墨驱动脉冲波与一个喷墨驱动脉冲波，此处以一个驱动脉冲周期中包含两个非喷墨驱动脉冲波为例进行说明。具体的，在一个驱动脉冲周期中，控制器12向压电元件6施加非喷墨驱动脉冲波SP4，致使振动板5发生第一次振动，从而在压力腔室1内形成第一压力波；在一个电压间歇段IP1后，控制器12向压电元件6施加非喷墨驱动脉冲波SP3致使振动板5发生第二次振动以致在压力腔室1内形成第二压力波；在又一个电压间歇段IP1后，控制器12向压电元件6施加喷墨驱动脉冲波DP3致使振动板5发生第三次振动，第三次振动形成的压力波与第一压力波和第二压力波在方向相同时进行叠加从而形成第三压力波，由于第三压力波压力足够大可驱使大墨滴从喷孔板2上的喷孔3中喷出，从而完成一次大墨滴的喷射。

上述的驱动脉冲周期中，第一压力波和第二压力波都是非喷墨驱动脉冲波所形成的，此时液体喷射装置并不喷出墨滴，而仅为增大压电元件的振动幅度；而第三压力波为喷墨驱动脉冲波所形成，此时压力波的压力已足够大，可以驱使大墨滴喷出。

图7是本发明实施例一所提供的驱动脉冲波形图。本实施例中非喷墨驱动脉冲波SP4和SP3以及喷墨驱动脉冲波DP3的驱动脉冲信号强度一致，在完成一次大墨滴喷射时(即在一个驱动脉冲周期T4)，控制器发出的驱动脉冲波如图7所示。此处，电压间歇段IP1的电压为零。

可选的，非喷墨驱动脉冲波的信号强度也可以小于喷墨驱动脉冲波的信号强度。图8是本发明实施例一提供的又一种驱动脉冲波形图。如图8所示，在一个喷射周期T5内，控制器12发出的非喷墨驱动脉冲波SP6和SP5的信号强度小于驱动脉冲波DP3的信号强度，这样可以减少对压电元件6的电压冲击，延长打印头压电元件6的使用寿命。

具体的，因为喷墨时所形成的墨滴大小由非喷墨驱动脉冲波的个数所决定，所以可以通过在一个脉冲驱动周期内设置更多个非喷墨驱动脉冲波，从而打印出更大的墨滴。图9是本发明实施例一提供的又一种驱动脉冲波形图。如图9所示，在完成一次更大的墨滴喷射时，控制器12发出多个非喷墨驱动脉冲波之后，再发出一个喷墨驱动脉冲波。其中，非喷墨驱动脉冲波的个数为4个，分别是SP3、SP4、SP7和SP8，而喷墨驱动脉冲波为DP3，电压间歇段为IP1。此时一个脉冲驱动周期所用的时间为T6，其中T6大于T4。

本实施例中，液体喷射装置包括打印头和控制器，控制器包括指令处理器和波形驱动模块，指令处理器和波形驱动模块电连接，打印头和控制器中的波形驱动模块电连接；在连续的喷墨打印过程中，波形驱动模块在指令处理器的指示下以非喷墨驱动脉冲波和喷墨驱动脉冲波为周期向打印头的压电元件连续发出驱动脉冲信号，且在一个驱动脉冲周期中，包含多个非喷墨驱动脉冲波与一个喷墨驱动脉冲波，非喷墨驱动脉冲波的个数用于确定喷墨的墨滴大小；打印头的压电元件根据驱动脉冲信号控制振动板产生振动，以在打印头的压力腔室内形成用于产生墨滴的压力波，其中，压力波的幅度随单个驱动脉冲周期中非喷墨驱动脉冲波的个数而变化。这样利用一个驱动脉冲周期中非喷墨驱动脉冲波的个数确定喷墨的墨滴大小，从而在喷射大小不一的墨滴时不需要提高驱动脉冲波的信号强度，减少了驱动脉冲波造成的电压冲击，延长打印设备的使用寿命。

实施例三

本发明还提供一种打印设备，包括如上述实施例一和二所述的液体喷射装置。其中液体喷射装置的结构、功能及作用可参见上述实施例中的相关描述，此处不再赘述。本实施例所提供的打印设备，可以根据液体喷射装置中同一个驱动脉冲周期内非喷墨驱动脉冲波的个数来确定喷墨的墨滴大小，从而在喷射大小不一的墨滴时不需要提高驱动脉冲波的信号强度，减少了驱动脉冲波造成的电压冲击，延长打印设备的使用寿命。

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 (5)

1.一种液体喷射装置，其特征在于，包括打印头和控制器，所述控制器包括指令处理器和波形驱动模块，所述指令处理器和所述波形驱动模块电连接，所述打印头和所述控制器中的波形驱动模块电连接；在连续的喷墨打印过程中，所述指令处理器指示所述波形驱动模块发出驱动脉冲信号，所述波形驱动模块在所述指令处理器的指示下以非喷墨驱动脉冲波和喷墨驱动脉冲波为周期连续向所述打印头发出驱动脉冲信号，且在一个驱动脉冲周期中，包含多个非喷墨驱动脉冲波与一个喷墨驱动脉冲波，所述非喷墨驱动脉冲波的个数用于确定喷墨的墨滴大小；

所述打印头根据所述驱动脉冲信号产生振动，以在所述打印头的压力腔室内形成用于产生墨滴的压力波，其中，所述压力波的幅度随单个所述驱动脉冲周期中非喷墨驱动脉冲波的个数而变化；

每两个驱动脉冲波之间具有一个电压间歇段，所述电压间歇段用于保证相邻的驱动脉冲波进行叠加。

2.根据权利要求1所述的液体喷射装置，其特征在于，所有所述电压间歇段的时长相同，所述电压间歇段的电压为零。

3.根据权利要求1-2任一项所述的液体喷射装置，其特征在于，所述非喷墨驱动脉冲波的信号强度与所述喷墨驱动脉冲波的信号强度相同。

4.根据权利要求1-2任一项所述的液体喷射装置，其特征在于，所述非喷墨驱动脉冲波的信号强度小于所述喷墨驱动脉冲波的信号强度。

5.一种打印设备，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的液体喷射装置。

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