CN107297952A - 喷墨打印头驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了低成本且低耗电的喷墨打印头驱动装置。根据实施方式，喷墨打印头驱动装置包括压力室、致动器、喷嘴、驱动信号输出部。压力室收容液体。致动器基于施加的电压使压力室的容积扩张或收缩。喷嘴与压力室连通，根据压力室的容积变化来喷出液体。驱动信号输出部在使液体从喷嘴喷出的喷出脉冲的反复次数为三次以上的情况下，将包括具有第一电压振幅的最初的喷出脉冲和具有小于第一电压振幅的第二电压振幅的第二次及第二次之后的喷出脉冲的驱动波形的驱动信号向致动器输出。

Description

喷墨打印头驱动装置

技术领域

本发明的实施方式涉及喷墨打印头驱动装置。

背景技术

喷墨打印头驱动装置基于仅以脉冲宽度的时间维持规定电压值的波形的喷出脉冲来喷出墨水的液滴。多点式的喷墨打印头驱动装置通过多次喷出墨水的液滴来调整液滴量。这种驱动装置考虑基于最初的液滴喷出而在压力室产生的振动来控制第二次及第二次之后的液滴的喷出。例如，在存在多种喷出脉冲的电压振幅(电压值)的情况下，驱动装置需要多种电压源。具有多种电压源的驱动装置其装置规模增大、成本增高。此外，喷出的墨水量可以通过脉冲宽度来控制使喷出脉冲的电压振幅全部相同。但是，喷出脉冲的电压振幅固定的驱动装置与可以控制喷出脉冲的电压振幅的装置相比，其耗电增大。

【在先技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本特开2012-045797号公报

发明内容

本发明的目的在于提供低成本、低耗电的喷墨打印头驱动装置。

根据实施方式，喷墨打印头驱动装置包括压力室、致动器、喷嘴、驱动信号输出部。压力室收容液体。致动器基于施加的电压使压力室的容积扩张或收缩。喷嘴与压力室连通，根据压力室的容积变化来喷出液体。驱动信号输出部在使液体从喷嘴喷出的喷出脉冲的反复次数为三次以上的情况下，将包括具有第一电压振幅的最初的喷出脉冲和具有小于第一电压振幅的第二电压振幅的第二次及第二次之后的喷出脉冲的驱动波形的驱动信号向致动器输出。

附图说明

图1是实施方式所涉及的包括喷墨打印头驱动装置的喷墨记录装置中使用的喷墨打印头的立体图。

图2是实施方式所涉及的喷墨记录装置中使用的墨水供给装置的概略图。

图3是能适用于实施方式所涉及的喷墨打印头的头基板的俯视图。

图4的(a)是头基板中的第一部分的纵截面图。图4的(b)是头基板中的第二部分的纵截面图。

图5的(a)是示出未对致动器施加电场的状态的示意图。图5的(b)是示出使一个压力室的容积膨胀后的状态的示意图。

图6的(a)以及(b)是示出使一个压力室的容积收缩后的状态的示意图。

图7是示出驱动器IC的第一构成例的图。

图8的(a)示出使7个液滴连续喷出时的驱动波形的例子。图8的(b)示出喷出的液滴是2个时的驱动波形的例子。图8的(c)示出连续喷出的液滴是1个时的驱动波形的例子。

图9是示出驱动器IC的第二构成例的图。

图10是示出使第二喷出脉冲的电位差发生了变化时的液滴速度的模拟结果的图。

图11是将图10的模拟结果曲线化后的图。

图12是示出针对连续喷出的液滴数的喷出速度和喷出体积的模拟结果的图。

图13是将图12的模拟结果曲线化后的图。

图14的(a)示出连续喷出7个液滴时的驱动波形的例子。图14的(b)示出喷出的液滴是4个时的驱动波形的例子。图14的(c)示出连续喷出的液滴是2个时的驱动波形的例子。

图15是示出变更了第二喷出脉冲的脉冲宽度时的、针对连续喷出的液滴数的喷出速度和喷出体积的模拟结果的图。

图16是将图15所示的模拟结果曲线化后的图。

图17的(a)至(c)分别示出使图14的(a)至(c)的驱动波形中的反向脉冲(打消しパルス)的脉冲宽度为较小的值时的驱动波形的例子。

图18的(a)是示出喷嘴中喷出液滴之后的弯液面涌起的示意图。图18的(b)是示出发生了弯液面的凹陷的状态的示意图。

图19是示出使连续喷出的液滴数是7个的驱动波形中的反向脉冲的脉冲宽度发生了变化时的弯液面涌起量(メニスカス盛り上り量)的时间性变化的图。

图20是汇总了喷出液滴后的弯液面涌起量的最大值和最小值的图。

图21是示出使连续喷出液滴数和反向脉冲的脉冲宽度发生了变化时的弯液面涌起的最大值的例子的图。

图22是将图21所示的值曲线化后的图。

图23示出连续喷出液滴数为7时的反向脉冲的脉冲宽度和弯液面涌起最大值的关系的图。

图24是示出反向脉冲的脉冲宽度在AL以上的范围内、弯液面的涌起量为比小于AL时的最小值还小的范围的图。

图25是示出能够适用于本实施方式所涉及的喷墨记录装置的驱动器IC的第三构成例的图。

图26的(a)至(c)是示出第三构成例所涉及的驱动器IC能够输出的驱动波形的例子的图。

具体实施方式

下面，参照附图，对实施方式进行说明。

图1是本实施方式所涉及的包括喷墨打印头驱动装置的喷墨记录装置中使用的喷墨打印头1的立体图。

喷墨打印头1包括喷嘴2、头基板3、驱动器IC(驱动电路、驱动信号输出部)4、以及分流器(manifold)5。此外，分流器5具有墨水供给口6和墨水排出口7。

喷嘴2喷出墨水。喷嘴2设置于头基板3上。驱动器IC4是输出用于使墨水的液滴从喷嘴2喷出的驱动信号的驱动电路。墨水供给口6向喷嘴2供给墨水。喷嘴2基于驱动器IC4所付与的驱动信号喷出从墨水供给口6供给的墨水的液滴。墨水排出口7排出从墨水供给口6已流入的墨水中未从喷嘴2喷出的墨水。

图2是本实施方式所涉及的喷墨记录装置(喷墨式的打印机)中使用的墨水供给装置8的概略图。

墨水供给装置8包括供给侧墨水容器9、排出侧墨水容器10、供给侧压力调整泵11、输送泵12、以及排出侧压力调整泵13。这些通过墨水可以流动的管来连接。

供给侧压力调整泵11调整供给侧墨水容器9的压力。排出侧压力调整泵13调整排出侧墨水容器10的压力。供给侧墨水容器9通过管向喷墨打印头1的墨水供给口6供给墨水。排出侧墨水容器10暂时存储通过管从喷墨打印头1的墨水排出口7排出的墨水。输送泵12通过管使存储在排出侧墨水容器10的墨水回流至供给侧墨水容器9。

下面，对喷墨打印头1的构成例进行详细说明。

图3是能适用于本实施方式所涉及的喷墨记录装置1的头基板3的俯视图。图4的(a)是图3所示的头基板3的A2-A2的纵截面图。图4的(b)是图3所示的头基板3的A-A的纵截面图。图5的(a)以及(b)是图4的(a)以及(b)所示的头基板3的B-B的横截面图。

如图3所示，头基板3由压电部件14、底层(base)基板15、喷嘴板16以及框部件17构成。如图4的(a)以及(b)所示，由底层基板15、压电部件14以及喷嘴板16包围的中央部的空间形成墨水供给路径18。此外，由底层基板15、压电部件14、框部件17以及喷嘴板16包围的空间形成墨水排出路径19。

压电部件14具有从墨水供给路径18至墨水排出路径19的多个长槽。这些长槽交替地形成压力室24和空气室201。空气室201通过盖202形成。盖202设置于空气室201的两端。盖202形成为使墨水供给路径18以及墨水排出路径19的墨水不流入空气室201。盖202例如由光固化树脂等形成。

如图3所示，配线电极20形成于底层基板15。配线电极20电连接形成于压力室24和空气室201的内表面的电极21和驱动器IC4。此外，墨水供给孔22和墨水排出孔23形成于底层基板15。墨水供给孔22与墨水供给路径18连通。墨水排出孔23与墨水排出路径19连通。墨水供给孔22通过分流器5流体地连接于墨水供给口6。墨水排出孔23通过分流器5流体地连接于墨水排出口7。底层基板15例如由电容率小且与压电部件之间的热膨胀率的差小的材料构成。底层基板15的材料可以采用氧化铝(Al₂O₃)、氮化硅(Si₃N₄)、碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)、锆钛酸铅(PZT)等。在本实施方式中，主要假设由低电容率的PZT构成了底层基板15的喷墨打印头1的情况来进行说明。

压电部件14接合于底层基板15上。如图5所示，压电部件14通过层压沿板厚方向彼此方向相反地极化的压电部件14a和压电部件16b而形成。在压电部件14上并列形成从墨水供给路径18连接至墨水排出路径19的多个长槽。在压电部件的各长槽的内表面形成有电极21。压力室24是由长槽和设置于压电部件14上的覆盖长槽的喷嘴板16的一面包围的空间。电极21通过配线电极20连接于驱动器IC4。构成压力室24的隔壁的压电部件14被设置于各压力室24的电极21夹着而形成致动器25。

驱动器IC4基于驱动信号对致动器25施加电场。致动器25基于所施加的电场将压电部件14a和压电部件14b的接合部作为顶部而切断变形为“く”形。由于致动器25变形，从而压力室24的容积发生变化。如果压力室24的容积发生变化，则位于压力室24的内部墨水被加压。被加压的墨水从喷嘴2喷出。压电部件14是锆钛酸铅(PZT：Pb(Zr，Ti)O₃)、铌酸锂(LiNbO₃)、钽酸锂(LiTaO₃)等。在本实施方式中，假设压电部件14是由压电常数较高的锆钛酸铅(PZT)构成的。

电极21是镍(Ni)和金(Au)的两层构造。电极21例如通过镀法(メッキ法)在长槽内均匀地成膜。此外，作为电极21的形成方法，除了镀法之外，还可以使用溅射法、蒸镀法。长槽例如以深度300.0μm、宽度80.0μm的形状，以169.0μm的间隔平行排列。

长槽成为压力室24和空气室201。压力室24和空气室201为交替地排列的结构。

喷嘴板16粘着于压电部件14上。在喷嘴板16上，喷嘴2形成于压力室24的长边方向的中央部。喷嘴板16的材质是不锈钢等的金属材料、单晶硅等的无机材料、或者聚酰亚胺薄膜等的树脂材料。此外，在本实施方式中，主要假设喷嘴板16的材料是聚酰亚胺薄膜。

喷嘴2例如是在将喷嘴板16粘着于压电部件14后、通过准分子激光器等进行孔加工而形成。喷嘴2是从压力室24侧朝向墨水喷出侧的前端尖细的形状。在喷嘴板16的材质是不锈钢的情况下，喷嘴2可以通过喷射加工而形成。此外，在喷嘴板16的材质是单晶硅的情况下，喷嘴2可以通过基于光刻法(photo lithography)的干式蚀刻、湿式蚀刻等而形成。

上述的喷墨打印头是在压力室24的一端有墨水供给路径18、在另一端有墨水排出路径19、在压力室24的中央部有喷嘴2的结构。但是，能够适用于本实施方式所涉及的喷墨记录装置的喷墨打印头并不限定上述的构成例。例如，本实施方式所涉及的喷墨打印头记录装置也可以适用在压力室24的一端有喷嘴、在另一端有墨水供给路径的喷墨打印头。

下面，对本实施方式所涉及的喷墨打印头的动作原理进行说明。

图5的(a)示出通过配线电极20a～20g对所有的电极21a～21g施加了接地电压的状态。在图5的(a)中，所有的电极为相同电位，因此，致动器25a～25h上未施加电场。因此，致动器25a～25h不会变形。图5的(b)示出仅对电极21d施加了电压V2的状态。在图5的(b)所示的状态下，电极21d和两个相邻的电极21c、21e之间产生电位差。致动器25d、25e基于所施加的电位差，以使压力室24d的容积膨胀的方式而变形为“く”的形状。如果使电极21d的电压回到接地电压，则致动器25d、25e从图5的(b)的状态回到图5的(a)的状态，从而从喷嘴2d喷出液滴。

此外，图6的(a)以及(b)是图4的(a)以及(b)所示的头基板3的B-B的横截面图。图6的(a)以及(b)示出使压力室24d的容积收缩后的状态。图6的(a)以及(b)示出致动器25d、25e变形为和图5的(b)所示状态相反的形状的状态。

图6的(a)示出使电极21d为接地电压、对各空气室201a、201c、201e、201g的电极21a、21c、21e、21g施加了电压V2的状态。在图6的(a)所示的状态下，在电极21d和两个相邻的电极21c、21e之间，产生和图5的(b)相反的电位差。基于这些电位差，致动器25d、25e变形为和图5的(b)反向的“く”的形状。此外，图6的(a)示出对电极21b、21f也施加了电压V2的状态。由此，致动器25b、25c、25f、25g不变形。如果致动器25b、25c、25f、25g不变形，则压力室24b、24f不收缩。

此外，图6的(b)示出使电极21d为电压-V2、使其他的电极21a、21b、21c、21e、21f、21g为接地电压的状态。在图6的(b)所示的状态下，也是在电极21d和两个相邻的电极21c、21e之间，产生和图5的(b)相反的电位差。基于这些电位差，致动器25d、25e变形为和图5的(b)反向的“く”的形状。

图7是示出驱动器IC4的构成例(第一构成例)的图。

在图7所示的构成例中，驱动器IC4具有电压切换部31(31a、31b…、31e)和电压控制部32。

驱动器IC4连接于电压源40、电压源41以及电压源42。各电压源40、41、42选择性地对各配线电极20施加电压。在图7所示的例子中，电压源40为接地电压、电压值V0(V0＝0[V])。此外，电压源41为高于电压值V0的电压值V1。此外，电压源42为高于电压值V1的电压值V2。

各电压切换部31a、31b、…、31e分别连接于各配线电极20a、20b、…、20e。此外，各电压切换部31通过引入驱动器IC4的内部的配线，连接于各电压源40、41、42。电压切换部31具有切换连接于配线电极20的电压源的切换开关。例如，电压切换部31a通过切换开关连接电压源40、41、42的任一个和配线电极20a。

电压控制部32与各电压切换部31a、31b、…、31e分别连接。电压控制部32向各电压切换部31输出表示选择第一至第三电压源40、41、42中的哪个电压源的命令。例如，电压控制部32从驱动器IC4的外部接收印刷数据，确定各电压切换部31的电压源切换定时(timing)。电压控制部32以所确定的切换定时向各电压切换部31输出用于选择电压源40、41、42的任一个的命令。由此，各电压切换部31按照来自于电压控制部32的命令切换与各配线电极20连接的电压源。

图8的(a)至(c)是示出赋予电极21的驱动波形51(51-7、51-2、51-1)的例子的图。

在图8的(a)至(c)中，横轴为时间、纵轴为电位差。图8的(a)至(c)所示的电位差是与两个相邻的空气室201的内壁的电极连接的配线电极20的电位差。例如，假设驱动波形被施加于图5的(a)所示的电极21d。在这种情况下，两个相邻的空气室是空气室201c以及201e。此外，两个相邻的空气室201c以及201e的内壁的电极是电极21c以及21e，与电极21c以及21e连接的配线电极是配线电极20c以及20e。即在施加驱动波形的电极是电极21d的情况下，图8的(a)至(c)所示的电位差表示与配线电极20c、20e的电位差(与电极21c、21e的电位差)。

图8的(a)示出连续喷出7个液滴时的驱动波形51-7的例子。

在驱动波形51-7被施加于电极21d的情况下，在驱动波形51-7的电位差为0的时间，压力室24d为图5的(a)所示的状态，容积不发生变化。此外，在施加于电极21d的驱动波形51-7的电位差为V2的时间，压力室24d为图5的(b)所示的状态，容积发生膨胀。而且，在施加于电极21d的驱动波形51-7的电位差为-V2的时间，压力室24d为图6的(a)所示的状态，容积发生收缩。

此外，图9是驱动器IC的变形例(第二构成例)。图9示出没有保持电位差-V1时的驱动器IC4’的构成例。如果在驱动波形中没有保持电位差-V1的状态的必要，则电压切换部无需连接空气室的内壁的电极和电压值V1的电压源。在图9所示的第二构成例中，通过配线电极连接驱动器IC4’和空气室的内壁的电极的是电压切换部31a’、31c’、31e’。

图8的(a)所示的驱动波形51-7由7个喷出脉冲所构成。最初的喷出脉冲为第一喷出脉冲，第二次及第二次之后的喷出脉冲为第二喷出脉冲。第一喷出脉冲的电压振幅是作为第一电压振幅的电位差V2。第二喷出脉冲的电压振幅是作为小于第一电压振幅的第二电压振幅的电位差V1。如果基于第一喷出脉冲而喷出墨水的液滴，则在被施加驱动波形的压力室产生残留压力振动。第二喷出脉冲是在基于其之前的喷出脉冲的残留压力振动和下一次的喷出脉冲进行干涉的定时来施加喷出脉冲。

而且，在基于最后的喷出脉冲喷出了墨水的液滴之后，也在压力室产生残留压力振动。基于最后的喷出脉冲的残留压力振动会对基于下一个驱动波形的下一次墨水的喷出产生影响。因此，到基于下一个驱动波形开始下一次墨水的喷出为止，需要使残留压力振动平静化。例如，残留压力振动通过施加反向脉冲(流入流出抑制脉冲)而反向(打消す)。反向脉冲(流入流出抑制脉冲)抑制喷嘴和压力室的液体流入流出。在图8的(a)所示的驱动波形51-7中，最后的梯形波是具有作为第三电压振幅的电位差的-V2的反向脉冲。在使残留压力振动反向的定时来施加反向脉冲。

本实施方式所涉及的喷墨记录装置通过使连续喷出的液滴(在驱动波形51-7中为7个液滴)合在一起，从而使大的液滴到达对象物。例如，驱动波形51-7通过使七个液滴连续喷出而使七个液滴量的墨水到达对象物。即，本实施方式所涉及的喷墨记录装置通过变更驱动波形的第二喷出脉冲的数量来调整到达对象物的液滴的大小。例如，本实施方式所涉及的喷墨记录装置将连续喷出的液滴的最大数设定为7个。如果连续喷出的液滴的最大数为7个，则液滴量的灰阶数包括不喷出(液滴量为“0”)的情况而成为8灰阶。

此外，本实施方式所涉及的喷墨记录装置进行控制以使连续喷出的液滴在飞行过程中合在一起。为了连续喷出的液滴在飞行过程中合在一起，需要将连续喷出的最后的液滴的喷出速度设为最初的液滴的喷出速度以上。本实施方式所涉及的喷墨记录装置设定驱动波形中的第一电压振幅V2和第二电压振幅V1，以使最后的液滴的喷出速度成为最初的液滴的喷出速度以上。

下面，对用于喷出墨水的驱动波形的第一以及第二电压振幅(电位差V2以及V1)的设定例进行说明。

图8的(b)是喷出的液滴为2个时的驱动波形51-2的例子，图8的(c)是连续喷出的液滴为1个时的驱动波形51-1的例子。在图8的(a)至(c)中，将第一喷出脉冲的电位差(第一电压振幅)设定为25V，将反向脉冲的电位差(第三电压振幅)设定为-25V。第一以及第二喷出脉冲的脉冲宽度是使波形从基准电位V0上升至各喷出脉冲的电位差的时间和维持上升后的电位差的时间的合计。此外，反向脉冲的脉冲宽度是使波形从基准电位V0下降至反向脉冲的电位差的时间和维持下降后的电位差的时间的合计。

第二喷出脉冲在残留压力振动的定时使连续喷出的墨水的液滴喷出。如果将压力室24内的墨水的声波共振频率的周期的1/2(半周期)设为“AL”，则根据“AL”设定各喷出脉冲的间隔。在图8的(a)至(c)所示的例子中，第一喷出脉冲的脉冲宽度为1AL，各喷出脉冲的间隔的各脉冲宽度的中心间的时间为2AL。

在本实施方式所涉及的喷墨记录装置中，基于第二喷出脉冲的电位差V1小于基于第一喷出脉冲的电位差V2。打印头驱动所导致的耗电是由于对各电极施加电压引起的电荷移动而产生的。因此，如果使第二喷出脉冲的电位差V1小于第一喷出脉冲的电位差V2，则与第二喷出脉冲的电位差V1和V2相同的情况相比，耗电可以减小。

下面，对将第二喷出脉冲的脉冲宽度dp设为AL时的、第二喷出泡沫的电位差(第二电压振幅)V1的设定例进行说明。

在下面的说明中，设定压力室24的AL为大致2.2μs、各脉冲的上升时间和下降时间为大致0.2μs、反向脉冲的脉冲宽度cp为3.4μs。此外，脉冲的上升和下降时间是与将致动器当做电容器考虑了驱动器IC的内部电阻、配线电阻时的电路整体的时间常数相关的时间，表示当与电容器连接的电压源发生了变化时，电容器内部的电位差变化所需要的充电时间或放电时间。

接着，对第二喷出脉冲的电位差(第二电压振幅)与液滴的速度的关系进行说明。

图10是示出使第二喷出脉冲的电位差发生了变化时的液滴速度的模拟结果的图。图11是将图10的模拟结果曲线化后的图。

图10示出基于数值解析的模拟的结果。图10所示的模拟首先通过构造解析来计算出致动器中发生的位移。接受了致动器的位移之后，通过压缩性流体解析计算出压力室内的流体的流动。通过表面流体解析计算出从喷嘴喷出的液滴的动作。构造解析的范围是在图4的(a)或(b)所示的上下方向上、包括形成压力室24的压电部件14和喷嘴板16的范围，图4的(a)以及(b)中的左右方向是包括压电部件14的范围，图3的上下方向(图4的进深方向)是从A线到A2线的范围，将图3的上下方向作为法线的界面设为对称界面。

压缩性流体解析的范围是包括压力室的范围，将墨水供给路径以及墨水排出路径和压力室的界面作为自由流入条件。将压力室内的喷嘴附近的压力值作为解析喷嘴的液体表面的表面流体解析的输入条件，其结果是，通过将在表面流体解析中从压力室流入到喷嘴的液体流量作为压力室的喷嘴附近的流出流量输入压缩性流体解析，从而进行耦合解析。

图10示出以第一喷出脉冲喷出的第一液滴和以第二喷出脉冲喷出的第二液滴的喷出速度。例如，图10示出以图8的(b)的驱动波形51-2喷出的液滴的速度，该图8的(b)的驱动波形51-2具有一个第一喷出脉冲和一个第二喷出脉冲。

根据图10所示的模拟结果，随着电位差V1变大，第一液滴和第二液滴的速度差变小。在电位差V1为14V以上的情况下，第一液滴和第二液滴的速度相同。这表示第一液滴和第二液滴合在一起成为了一个液滴。也就是说，为了使第一液滴和第二液滴合在一起，在第一喷出脉冲的电压振幅V2为25V的情况下，第二喷出脉冲的电压振幅V1需要为14V以上。如果考虑喷墨打印头的制造偏差，则优选电位差V1大于14V。

此外，如果使电位差V1变大，则第二液滴的喷出速度变大，但是，可以通过使第二喷出脉冲的脉冲宽度dp小于AL(或大于)来使第二液滴的喷出速度减速。因此，可以基于第二喷出脉冲的脉冲宽度dp来调整第二液滴的喷出速度。此外，可以根据制造偏差，对应于各压力室来调整第二喷出脉冲的脉冲宽度dp。例如，第二液滴的喷出速度小的压力室，可以通过使第二喷出脉冲的脉冲宽度dp接近于AL而使液滴喷出速度变大。此外，第二液滴的喷出速度大的压力室可以通过使第二喷出脉冲的脉冲宽度dp远离AL而使液滴的喷出速度变小。

下面，对针对连续喷出的液滴数的喷出速度和喷出体积的关系进行说明。

图12示出针对连续喷出的液滴数的喷出速度和喷出体积的模拟结果的图。图13是将图12所示的模拟结果曲线化后的图。此外，图12所示的模拟结果是表示将第二喷出脉冲的脉冲宽度设为固定、连续喷出的液滴数为1至7时的喷出速度和喷出体积。此外，在图12中，第一喷出脉冲的电位差V2为25V、第二喷出脉冲的电位差V1为16V、第一以及第二喷出脉冲的脉冲宽度均为AL。此外，反向脉冲其电位差为-25V、脉冲宽度为3.4μs。

在图12以及图13所示的例子中，液滴合在一起后的喷出速度在连续喷出的液滴数为7个时是液滴数为1个时的大致1.5倍。也就是说，如果将第二喷出脉冲的脉冲宽度设为固定，则液滴数为7滴时的合在一起后的喷出速度为第一滴的液滴的1.5倍的速度。这表示在脉冲宽度为固定的情况下，连续喷出的液滴数越多，液滴的速度变化越大。此外，喷出体积针对于液滴数不是以完整的比例而是若干指数函数性的增加。这表示液滴的喷出越是反复，压力室以及喷嘴表面产生的残留振动越大。其结果是，连续喷出的液滴中越是后半段喷出的液滴，对于喷出速度以及喷出体积的影响越大。

图14的(a)至(c)示出根据连续射出的液滴数而变更了第二喷出脉冲的脉冲宽度的驱动波形的例子。图14的(a)示出连续喷出7个液滴时的驱动波形52-7的例子。图14的(b)是连续喷出的液滴是4个时的驱动波形52-4的例子。图14的(c)是连续喷出的液滴是2个时的驱动波形52-2的例子。

图15示出变更了第二喷出脉冲的脉冲宽度时、针对连续喷出的液滴数的喷出速度和喷出体积的模拟结果。图16是将图15所示的模拟结果曲线化后的图。

液滴数为2(第二滴)所对应的第二喷出脉冲的脉冲宽度在图15所示情况和图12所示情况下为相同的值(AL＝2.2μs)。因此，图8的(b)所示的驱动波形51-2和图14的(c)所示的驱动波形52-2为相同的驱动波形。此外，关于液滴数为2(第二滴)，在图15所示情况和图12所示情况下喷出速度以及喷出体积为相同的值。

针对于此，图15所示的液滴数为3～7(第3～7滴)所对应的第二喷出脉冲的脉冲宽度是小于图12所示的脉冲宽度(AL＝2.2μs)的值。例如，关于图15所示的第3～7滴，液体合在一起后的喷出速度为大致固定。例如，图15所示的第3～7滴的液滴其喷出速度为大致10m/s，喷出体积也是接近相对于液滴数的成比例的值。根据图15以及图16，通过变更用于喷出第3～7滴的各第二喷出脉冲的脉冲宽度，可以将液滴数为3～7时的液滴合在一起后的喷出速度控制为接近固定的值。

如上所述，随着反复进行连续的液滴喷出，压力室以及喷嘴表面所产生的残留振动变大。通过根据连续喷出的液滴数来变更第二喷出脉冲的脉冲宽度，从而可以不受液滴数的影响而将液滴合在一起后的喷出速度控制为固定。此外，通过根据连续喷出的液滴数来变更第二喷出脉冲的脉冲宽度，可以将喷出体积控制为与液滴数成比例。

在上述例子中，如果第二喷出脉冲的电位差V1为14V以上，则可以使最后喷出的液滴的喷出速度大于最初喷出的液滴的速度。打印头驱动的耗电是基于对各电极施加电压导致的电荷的移动所产生的。在本实施方式中，如果使第二喷出脉冲的电位差V小于第一喷出脉冲的电位差V2，与V1和V2为相同的值的情况相比，可以减小耗电。

下面，对反向脉冲进行说明。

图17的(a)至(c)是分别示出使图14的(a)至(c)的驱动波形中的反向脉冲的脉冲宽度为较小的值时的驱动波形53-7、53-4、53-2的图。

例如，图14的(a)至(c)所示的反向脉冲的脉冲宽度cp大于AL，针对于此，图17的(a)至(c)所示的各驱动波形53-7、53-4、53-2中的反向脉冲其脉冲宽度小于AL变小。一般情况下，如果使反向脉冲的脉冲宽度缩小，则驱动波形的时间的长度缩短。在驱动波形的时间的长度短的情况下，可以加快驱动波形的反复周期。因此，在小于AL的范围内进行反向脉冲的脉冲宽度的调整。

图18的(a)是示出喷嘴中喷出液滴之后的弯液面涌起的示意图。在图18的(a)中，喷嘴开口部的正上方的斜线所示的部分的液体的体积是弯液面的涌起量(盛り上り量)。图18的(b)是示出发生了弯液面的凹陷的状态的示意图。在图18的(b)中，通过弯液面涌起量的负值来表示斜线所示的喷嘴内的外气的体积。

即，意味着在弯液面涌起量为负值的情况下，仅会发生相当于其体积的量的弯液面的凹陷。如果在弯液面的涌起较大的状态下输入下一个驱动波形，则导致基于下一个驱动波形的喷出体积会发生变化。因此，需要考虑弯液面的涌起量来确定下一个驱动波形的输入定时。

图19是示出使连续喷出的液滴数是7个的驱动波形中的反向脉冲的脉冲宽度发生了变化时的弯液面涌起量的时间性变化的图。

在图19中，横轴是时间、纵轴是弯液面涌起量。纵轴例如是存在于距离喷嘴板表面的喷出方向的50μm以内的液体量的值。此外，负值表示：如上所述，作为弯液面的涌起的相反的现象，基于弯液面的凹陷而凹陷于喷嘴内的外气的体积。图19示出反向脉冲的脉冲宽度为1.4μs、2.8μs以及3.4μs这三种的情况。AL设定为2.2μs。因此，1.4μs为小于AL的值，2.8μs以及3.4μs为大于AL的值。

此外，基于驱动波形喷出的7个液滴在驱动波形输入的35μs之后，超出了距离喷嘴板表面50μm的范围。因此，在图19中，35μs之后的纵轴的值表示喷出了液滴之后的弯液面涌起量。在图19所示的例子中，在反向脉冲的脉冲宽度为1.4μs的情况下，弯液面涌起量在42.5μs的时间点为最大，在70μs的时间点为最小。在反向脉冲的脉冲宽度为1.4μs的情况下，与反向脉冲的脉冲宽度大于AL的另外两个情况相比，弯液面涌起的增减较大。

图20是汇总了喷出液滴后的弯液面涌起量的最大值和最小值的图。

图20就三种脉冲宽度的反向脉冲示出弯液面涌起量的最大值和最小值。例如，在反向脉冲的脉冲宽度为1.4μs的情况下，弯液面涌起量最大值为1.73、最小值为-0.99、增减为2.72。针对于此，在反向脉冲的脉冲宽度为2.8μs的情况下，弯液面涌起量最大值为1.45、最小值为-0.77、增减为2.22。在反向脉冲的脉冲宽度为3.4μs的情况下，弯液面涌起量最大值为1.58、最小值为-0.57、增减为2.15。

根据图20，反向脉冲的脉冲宽度为小于AL的值时与反向脉冲的脉冲宽度为大于AL的值时相比，弯液面涌起量的增减大。也就是说，如果将反向脉冲的脉冲宽度设定为大于AL的值，则可以抑制弯液面涌起的增减。

下面，假设喷墨打印头的各喷嘴存在制造上的偏差的情况。

在弯液面涌起的增减较大的驱动信号的情况下，制造偏差所导致的弯液面动作的偏差也变大。因此，需要对应于各喷嘴调整反向脉冲的脉冲宽度。但是，本实施方式所涉及的喷墨打印头驱动装置基于反向脉冲对压力室邻接的两侧的空气室施加V2的电压。两侧的空气室也邻接于该喷嘴的两个相邻的喷嘴的压力室。因此，各喷嘴对应的反向脉冲的时间调整存在制约。

例如，在图6的(b)中，为了对电极21d施加-V2的电位差而对邻接的电极21c和21e施加电压V2。于是，在图6的(b)中，在使电极21d的电位差成为了-V2的状态下，考虑施加于电压21b的电位差。首先，如果对电极21b施加V2的电压，则与电极21b的周围电极的电位差为0。接着，为了使与电极21b的周围电极的电位差为-V2(对电极21b输入反向脉冲)，只要对电极21b施加0电压即可。但是，为了使与电极21b的周围电极的电位差为V2(对电极21b输入第一喷出脉冲)，则需要对电极21b施加V2的2倍的电压。这意味着需要具有V2的2倍的电压值的新的电压源。

此外，图7所示构成的驱动器IC4不能在同一瞬间进行对邻接的喷嘴中的一个施加电位差-V2、而对另一个施加电位差V2的动作。这样，各喷嘴所对应的反向脉冲的时间调整存在制约。因此，本实施方式所涉及喷墨打印头驱动装置要求无需进行反向脉冲的对应各喷嘴的个别调整、液滴喷出后的弯液面涌起的增减较小。

图21是示出使连续喷出液滴数和反向脉冲的脉冲宽度发生了变化时的弯液面涌起的最大值的例子的图。图22是将图21所示的值曲线化后的图。图21以及图22示出对应于连续喷出液滴数而使驱动波形的反向脉冲的脉冲宽度成为了从8μs至38μs的各种值时的弯液面涌起的最大值的变化。

此外，在图21以及图22中，AL为2.2μs、脉冲间隔为4.4μs、第一喷出脉冲的电位差(第一电压振幅)为25[v]、第二喷出脉冲的电位差(第二电压振幅)为16[v]。此外，对应于连续喷出液滴数的第二喷出脉冲的脉冲宽度与图15相同。根据图21以及图22，与连续喷出的液滴数无关，弯液面涌起量为最小的反向脉冲的波形中的脉冲宽度是AL以上的值。

图23是示出连续喷出液滴数为7时的反向脉冲的脉冲宽度和弯液面涌起最大值的关系的图。在图23中示出在反向脉冲的脉冲宽度为AL以上的范围内，弯液面的涌起量为比小于AL时的最小值还小的范围。此外，图24是汇总了反向脉冲的脉冲宽度在AL以上的范围内、弯液面的涌起量为比小于AL时的最小值还小的范围的图。也就是说，如果使反向脉冲的脉冲宽度成为AL以上的值，则可以减小液滴喷出后的弯液面的涌起量。

如上所述，通过使反向脉冲的脉冲宽度成为AL以上的值，从而可以减小喷出了液滴后的弯液面的涌起量。喷墨打印头驱动装置通过减小喷出了液滴后的弯液面的涌起量，可以提高印字品质。

下面，对上述的实施方式的变形例进行说明。

图25是示出能够适用于本实施方式的变形例所涉及的喷墨记录装置的驱动器IC的构成例(驱动器IC的第三构成例)的图。

如图25所示，驱动器IC4”连接于四种电压源(第一电压源40、第二电压源41、第三电压源42、第四电压源43)。第四电压源43的电压值为-V2，提供用于反向脉冲的第三电压振幅。电压切换部31b”、31d”基于电压控制部32”的控制而连接第一至第四电压源40、41、42、43的任一个和配线电极20b、20d。配线电极20b、20d与压力室的内壁的电极21b、21d连接。另一方面，空气室的内壁的电极21a、21c、21e通过配线电极20a、20c、20e与第一电压源40连接。

此外，在图25中，与空气室内壁的电极连接的配线电极在驱动器IC4”的内部与第一电压源40连接，但是也可以变更与空气室内壁的电极连接的配线电极的配线路由而在驱动器IC的外部与第一电压源40连接。在这种情况下，与驱动器IC连接的配线电极是仅与压力室内壁的电极连接的配线电极。

例如，驱动器IC4”在对图6的(b)所示的喷嘴2d输入反向脉冲的情况下，可以如图6的(b)所示那样，对电极21d施加-V2的电压。即驱动器IC4”不仅可以对应于各喷嘴容易地调整喷出脉冲，还可以容易地对应于各喷嘴调整反向脉冲的脉冲宽度。驱动器IC4”可以对应于各喷嘴调整反向脉冲，因此，在连续喷出的液滴数小于最大数的情况下，可以将第一喷出脉冲的开始时间提前。

例如，图26的(a)至(c)是示出驱动器IC4”能够输出的驱动波形54-7、54-4、54-2的例子的图。图26的(a)示出连续喷出的液滴数是作为最大数的“7”时的驱动波形54-7的例子。图26的(b)示出连续喷出的液滴数为小于最大数的“4”时的驱动波形54-4的例子。图26的(c)示出连续喷出的液滴数为小于最大数的“2”时的驱动波形54-2的例子。

如图26的(b)或(c)所示，驱动器IC4”可以在连续喷出的液滴数小于最大数时，将第一喷出脉冲的开始时间提前。通过将第一喷出脉冲的开始时间提前，可以延长到反向脉冲的输入后的下一个驱动波形输入为止的时间。例如，在图21以及图22中，连续喷出的液滴的数量为3时，弯液面涌起量为最大。如果连续喷出的液滴数为“3”，驱动器IC4”最大可以将第一喷出脉冲的开始时间仅提前“7-3＝4”脉冲所对应的时间。

即，到反向脉冲之后的下一个驱动波形输入为止的时间越长，随着时间经过弯液面涌起得以平静化。如果弯液面涌起得以平静化，则可以减小对下一个液滴喷出的喷出体积的影响。其结果是，作为喷墨记录装置可以提高印字品质。

对上述各实施方式所涉及的喷墨打印头驱动装置，进行如下总结。

(1)

喷墨打印头驱动装置包括：压力室，收容液体；喷嘴，与该压力室连通，喷出该压力室的液体；致动器，使所述压力室的容积扩张或收缩；以及驱动信号输出部，将包括喷出脉冲的驱动信号向所述致动器输出，所述喷出脉冲使所述压力室的容积扩张或收缩而使液体喷出。所述喷墨打印头驱动装置根据所述驱动信号中的喷出脉冲的反复次数而使喷出液滴量变化，所述驱动信号输出部输出的驱动信号的喷出脉冲其电压振幅的值至少有两种，在喷出脉冲的反复次数为三次以上的情况下，与所述驱动信号所包括的最初的喷出脉冲的电压振幅相比较，其之后的喷出脉冲其电压振幅为较小的值，此外，第二次及第二次之后的喷出脉冲的电压振幅相同。

(2)

在所述(1)的喷墨打印头驱动装置中，所述驱动信号输出部与具有不同电压值的至少三种电压源连接，通过切换与所述致动器连接的电压源来改变向致动器输出的喷出脉冲的电压振幅的值。

(3)

在所述(1)或(2)记载的喷墨打印头驱动装置中，在将所述压力室内的墨水的主声波共振频率中的周期的1/2的时间设为AL的情况下，所述驱动波形中包括的最初的喷出脉冲的脉冲宽度为大致AL，第二次及第二次之后的喷出脉冲的脉冲宽度为大致AL以下。

(4)

在所述(3)记载的喷墨打印头驱动装置中，所述驱动波形所包括的各喷出脉冲的脉冲宽度中心的间隔为所述AL的大致2倍。

(5)

在所述(3)或(4)记载的喷墨打印头驱动装置中，所述第二次及第二次之后的喷出脉冲的电压振幅是如下所述的电压振幅：在将所述驱动波形中包含的所有的喷出脉冲的宽度设为大致AL、各喷出脉冲的脉冲宽度中心的间隔为所述AL的大致2倍的情况下，以最后的喷出脉冲喷出的液滴的速度为以最初的喷出脉冲喷出的液滴的速度以上。

(6)

在所述(1)至(5)记载的喷墨打印头驱动装置中，所述驱动波形中包括在喷出脉冲的反复之后，抑制喷嘴和压力室的液体流入流出的流入流出抑制脉冲。

(7)

在所述(6)记载的喷墨打印头驱动装置中，所述流入流出抑制脉冲的电压振幅是与所述(1)记载的2种电压振幅不同的值。

(8)

在所述(6)记载的喷墨打印头驱动装置中，所述流入流出抑制脉冲的脉冲宽度为所述AL以上。

根据上述的本实施方式所涉及的喷墨打印头驱动装置，可以将装置规模的扩大控制在最小限度，能够减小耗电。

虽然说明了几个实施方式，但这些实施方式只是作为示例而提出的，并非旨在限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式进行实施，能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形被包括在发明的范围和宗旨中，同样地被包括在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

符号说明

1喷墨打印头 2(2b、2d、2f)喷嘴

3头基板

4、4’、4”驱动器IC(驱动电路、驱动信号输出部)

14(14a、14b)压电部件

24(24b、24d、24f)压力室

25(25a、25b、25c、25d、25e、25f、25g、25h)致动器

31(31a、31b、31c、31d、31e、31a’、31b’、31c’、31d’、31e’、31b”、31d”)电压切换部

32、32’、32”电压控制部

40第一电压源 41第二电压源

42第三电压源 43第四电压源

201(201a、201c、201e、201f)空气室。

Claims (10)

1.一种喷墨打印头驱动装置，其特征在于，包括：

压力室，收容液体；

致动器，基于施加的电压，使所述压力室的容积扩张或收缩，

喷嘴，与所述压力室连通，基于所述压力室的容积变化而喷出液体，以及

驱动信号输出部，在使液体从所述喷嘴喷出的喷出脉冲的反复次数是三次以上的情况下，将包括具有第一电压振幅的最初的喷出脉冲、和具有小于所述第一电压振幅的第二电压振幅的第二次及第二次之后的喷出脉冲的驱动波形的驱动信号向所述致动器输出。

2.根据权利要求1所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于，

所述驱动信号输出部与具有不同电压值的至少三种电压源连接，通过切换与所述致动器连接的电压源来改变向致动器输出的喷出脉冲的电压振幅的值。

3.根据权利要求1所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于，

所述驱动信号输出部将所述最初的喷出脉冲的脉冲宽度设为所述压力室内的墨水的主声波共振频率的周期的1/2的时间，将所述第二次及第二次之后的喷出脉冲的脉冲宽度设为所述主声波共振频率的周期的1/2的时间以下，所述驱动波形的各喷出脉冲的脉冲宽度中心的间隔为所述主声波共振频率的周期。

4.根据权利要求2所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于，

所述驱动信号输出部将所述最初的喷出脉冲的脉冲宽度设为所述压力室内的墨水的主声波共振频率的周期的1/2的时间，将所述第二次及第二次之后的喷出脉冲的脉冲宽度设为所述主声波共振频率的周期的1/2的时间以下，所述驱动波形的各喷出脉冲的脉冲宽度中心的间隔为所述主声波共振频率的周期。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于，

所述第二电压振幅是以最后的喷出脉冲喷出的液滴的速度为以最初的喷出脉冲喷出的液滴的速度以上的电压振幅。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于，

所述驱动信号输出部生成在喷出脉冲的反复之后包括抑制喷嘴和压力室的液体流入流出的流入流出抑制脉冲的驱动波形。

7.根据权利要求5所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于，

所述驱动信号输出部生成在喷出脉冲的反复之后包括抑制喷嘴和压力室的液体流入流出的流入流出抑制脉冲的驱动波形。

8.根据权利要求1所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于，

所述第二次及第二次之后的喷出脉冲的电压振幅相同。

9.根据权利要求1所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于，

所述喷墨打印头驱动装置根据所述驱动信号中的喷出脉冲的反复次数而使喷出液滴量变化，所述驱动信号输出部输出的驱动信号的喷出脉冲其电压振幅的值至少有两种。

10.根据权利要求7所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于，

所述流入流出抑制脉冲的脉冲宽度大于所述压力室内的墨水的主声波共振频率的周期的1/2的时间。