CN107443904A - 喷墨头及喷墨打印机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供抑制残余振动所导致的吐出不良的喷墨头及喷墨打印机。根据实施方式，喷墨头具有压力室、致动器以及控制部。压力室容纳墨。致动器为了使所述墨从所述压力室的开口吐出而进行驱动，以使所述压力室的容积扩展或者收缩。控制部向所述致动器施加具有从(AL)的0.4倍至所述(AL)的0.9倍的宽度且使所述压力室扩展的扩展脉冲，并向所述致动器施加使所述压力室收缩的收缩脉冲，所述(AL)是在所述压力室中喷嘴负压变化的固有振动周期一半的时间。

Description

喷墨头及喷墨打印机
技术领域
本发明的实施方式涉及喷墨头及喷墨打印机。
背景技术
喷墨头包括填充墨的压力室、以及使压力振动产生于压力室的致动器等。喷墨头驱动致动器，从压力室吐出墨。在喷墨头的压力室中有时因墨的吐出而在吐出后产生残余振动。
存在喷墨头因残余振动而在之后的吐出中产生吐出不良的技术问题。
发明内容
发明要解决的技术问题
为了解决上述技术问题，提供抑制因残余振动而导致的吐出不良的喷墨头及喷墨打印机。
解决技术问题的技术方法
根据实施方式，喷墨头具有压力室、致动器以及控制部。压力室容纳墨。致动器为了使所述墨从所述压力室的开口吐出而进行驱动，以使所述压力室的容积扩展或收缩。控制部向所述致动器施加具有AL的0.4倍至所述AL的0.9倍的宽度且使所述压力室扩展的扩展脉冲，并向所述致动器施加使所述压力室收缩的收缩脉冲，所述AL是在所述压力室中喷嘴负压变化的固有振动周期一半的时间。
根据实施方式，喷墨打印机，包括：输送部，输送作为所述墨的附着对象的介质；以及所述喷墨头。
附图说明
图1是示出实施方式的喷墨打印机的构成例的图。
图2是示出实施方式的喷墨头的构成例的图。
图3是示出实施方式的施加于电极的电压波形的例子的图。
图4是示出实施方式的扩展脉冲宽度与驱动电压的关系的图表。
图5是示出实施方式的压力室内的压力的图表。
图6是示出实施方式的理想的着落的图。
图7的(a)和(b)是示出实施方式的受到了残余振动的影响的着落的截面图。
图8是示出实施方式的施加于电极的电压波形的其它例子的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明实施方式。
实施方式的喷墨打印机向作为墨的附着对象的介质(例如、纸张)吐出墨盒中所容纳的墨，从而在介质上形成图像。
图1是示出喷墨打印机1的构成例的图。
喷墨打印机1包括多个喷墨头单元10(10a至10e)、以及分别与多个喷墨头单元10对应的墨盒。另外，喷墨打印机1包括头支承部40、介质移动部70(输送部)以及维护单元90。头支承部40可移动地支承多个喷墨头单元10。介质移动部70可移动地支承介质S。此外，喷墨打印机1具有的喷墨头单元10的个数不限于特定的个数。
喷墨头单元10包括作为液体吐出部的喷墨头300和使墨循环的墨循环装置100。
当喷墨打印机1是彩色打印机时，各色的墨盒经由导管分别与对应的喷墨头单元10的墨循环装置100连通。各墨盒向各喷墨头单元10供给墨。
各喷墨头单元10的墨的颜色可以彼此不同。在彩色喷墨打印机1中，例如墨色为青、品红、黄或黑等。
头支承部40将喷墨头单元10输送到规定的位置并固定。例如，头支承部40包括滑架41、输送带42和滑架电机43。滑架41支承多个喷墨头单元10。输送带42使滑架41在箭头A方向上往复移动。滑架电机43驱动输送带。
介质移动部70在规定的输送路径上输送介质S。例如，介质移动部70具有吸附固定介质S的台71。台71安装在滑轨装置72的上部，在与箭头A及箭头B正交的方向(与图1的表面正交的方向)上往复移动。即，介质移动部70使台71在与滑架41正交的方向上往复移动。
在多个喷墨头单元10在箭头A方向的扫描范围内，维护单元90配置台71的移动范围的外侧的位置。维护单元90是使上方开放的壳体，并设为在上下方向(图1箭头B及C方向)上能够移动。
维护单元90包括橡胶制的叶片91和废墨接收部92。叶片91除去附着在各色的喷墨头单元10的喷墨头300的喷嘴板上的墨、灰尘或者纸屑等。废墨接收部92接收由叶片91除去的墨、灰尘或纸屑等。维护单元90包括使叶片91向与箭头A及箭头B正交的方向移动的结构。叶片91擦拭喷嘴板的表面。
接着，说明喷墨头300的构成例。
图2是示出喷墨头300的构成例的例子。
喷墨头300是按需性的压电式共享模式、侧壁型(sidewall type)的喷墨头。另外，喷墨头300具有多个吐出孔。喷墨头300将多个吐出孔分割成多个分割，并按各分割来吐出墨。在此，例示出喷墨头300将各吐出孔划分为每两个为一组的三个组而分开驱动，所谓的三分开驱动的情况。
另外，喷墨头300向由介质移动部70供给的介质吐出墨。
如图2所示，喷墨头300包括第一压电元件11、第二压电元件12a和12b、喷嘴板14、电极16a和16c、以及控制部20等。喷墨头300还可以包括例如连接于盖及墨盒的导管等。
喷墨头300为在未图示的基底基板的上表面接合第一压电元件11，在第一压电元件11之上接合第二压电元件12的结构。第一压电元件11与第二压电元件12的极化方向为彼此相反方向。第一压电元件11及第二压电元件12的从一端朝着另一端设置有多个长条的槽。各槽间隔固定且平行。
第一压电元件11及第二压电元件12例如由锆钛酸铅(PZT)构成。
第一压电元件11和第二压电元件12a形成致动器13a。同样地，第一压电元件11和第二压电元件12b形成致动器13b。
喷嘴板14形成在第二压电元件12上。喷嘴板14包括开口部15。致动器13a和13b、以及喷嘴板14在内部形成压力室18b。开口部15连通于压力室18b。压力室18a及18c与压力室18b相邻，并分别形成在致动器13a以及13b一侧。
压力室18容纳墨。为了填充墨，压力室18包括从墨罐接收墨供给的供给口。
电极16a至电极16c形成为分别接触于压力室18a至18c的侧壁以及底面。即，电极16a至16c分别覆盖压力室18a至18c的里面。
电极16a从压力室18b的外侧与致动器13a相接。另外，电极16b从压力室18b的内侧与致动器13a以及13b相接。另外，电极16c从压力室18b的外侧与致动器13b相接。
在电极16a以及电极16b之间形成有致动器13a。即，若向电极16a以及电极16b施加电压，则两电压之差施加于致动器13a。
同样地，在电极16b以及电极16c之间形成有致动器13b。即，若向电极16b以及电极16c施加电压，则两电压的差施加于致动器13b。
导线17a至17c分别从电极16a至16c向外部延伸。导线17a至17c连接于控制部20。即，控制部20能够通过向导线17a至17c施加驱动电压，从而向电极16a至16c施加驱动电压。
接着，说明喷墨头300的控制部20。
控制部20输出向电极16施加的驱动电压。例如，控制部20输出作为驱动电压的使压力室18扩展的扩展脉冲及使压力室18收缩的收缩脉冲。另外，在扩展脉冲和收缩脉冲之间产生休息期间。
例如，控制部20如下输出扩展脉冲。在此，以压力室18b为例进行说明。
控制部20向致动器13a以及13b输出向扩展压力室18b的容积的方向驱动的驱动信号来作为扩展脉冲。在此，扩展脉冲是矩形状的脉冲。例如，控制部20向导线17a及17c施加电压+VAA，并向导线17b施加电压-VAA。向导线17a施加电压+VAA且向导线17b施加电压-VAA的致动器13a以电极16a为标准来施加-VAA×2的电压。施加-VAA×2的电压的致动器13a向外侧(向扩展压力室18b的容积的方向)驱动。
向导线17c施加电压+VAA且向导线17b施加电压-VAA的致动器13b以电极16c为标准施加-VAA×2的电压。施加-VAA×2的电压的致动器13b向外侧(向扩展压力室18b的容积的方向)驱动。
另外，例如，控制部20如下输出收缩脉冲。
控制部20向致动器13a以及13b输出向收缩压力室18b的容积的方向驱动的驱动信号来作为收缩脉冲。在此，收缩脉冲是矩形状的脉冲。例如，控制部20向导线17a以及17c施加电压-VAA，并向导线17b施加电压+VAA。向导线17a施加电压-VAA且向导线17b施加电压+VAA的致动器13a以电极16a为标准施加+VAA×2的电压。施加+VAA×2的电压的致动器13a向内侧(向收缩压力室18b的容积的方向)驱动。
向导线17c施加电压-VAA且向导线17b施加电压+VAA的致动器13b以电极16c为标准施加+VAA×2的电压。施加+VAA×2的电压的致动器13b向内侧(向收缩压力室18b的容积的方向)驱动。
此外，控制部20施加的电压的正负可以在扩展脉冲或收缩脉冲中为相反。例如，控制部20施加的电压的正负可以根据构成致动器13a及13b的第一压电元件11及第二压电元件12的结构等来确定。
休息期间是控制部20不向致动器13a及13b施加电压的期间。例如，休息期间可以通过控制部20有意地设定。另外，休息期间也可以是在控制部20的电路的构成上无意地产生。例如，休息期间为0.2μs左右。
例如，控制部20由生成驱动电压的波形图案的控制信号生成部以及根据波形图案向电极16a至16c施加电压的晶体管等构成。
控制部20进行如下的吐出动作。
首先，控制部20使压力室18b的容积扩展，将凹凸透镜引入压力室18b内。控制部20在其后使压力室18b的容积收缩，将凹凸透镜挤出压力室18b之外。控制部20通过将凹凸透镜挤出压力室18b外，从而从开口部15吐出墨。即，控制部20向电极16a至16c施加包含扩展脉冲、休息期间以及收缩脉冲的吐出脉冲来吐出墨。
接着，说明控制部20经由电极16a至16c向致动器施加的驱动电压。
图3是示出控制部20向致动器施加的驱动电压的例子的图。图3是示出的例子示出控制部20向规定的致动器(例如，致动器13a及13b)施加的电压。
如图3所示，控制部20在规定的定时向致动器施加扩展脉冲。若施加扩展脉冲，则控制部20在休息期间经过后施加收缩脉冲。在此，收缩脉冲具有AL的2倍的宽度。AL是在压力室18中喷嘴负压变化的固有振动周期一半的时间。
在图3示出的例子中，控制部20连续向致动器施加四个吐出脉冲。另外，控制部20连续施加的吐出脉冲的个数不限于特定的个数。
接着，说明扩展脉冲的宽度与施加在致动器的驱动电压的关系。
图4是示出扩展脉冲的宽度与施加在致动器的驱动电压的关系的图表。横轴以AL为标准示出扩展脉冲的宽度。纵轴示出施加在致动器的驱动电压。
图表101是示出能够从致动器形成的压力室吐出墨的上限电压。即，即使向致动器施加大于图表101的驱动电压，也不从压力室吐出墨。
图表102是示出能够从致动器形成的压力室吐出墨的下限电压。即，即使向致动器施加小于图表102的驱动电压，也不从压力室吐出墨。
图表103是能够吐出所希望的墨的驱动电压。即，控制部20若向致动器施加图表103示出的驱动电压，则能够吐出希望的量的墨。
扩展脉冲的宽度越小，残余振动的相位以及振幅减小。因此，扩展脉冲的宽度越小，越能够抑制吐出不良。另一方面，如图4所示，若扩展脉冲的宽度越小，则能够吐出希望的墨的驱动电压(图表103)变大。特别地，若扩展脉冲的宽度超过AL的0.4倍，则能够吐出希望的墨的驱动电压急剧增加。
因此，扩展脉冲的宽度优选AL的0.4倍～AL的0.9倍左右。另外，若扩展脉冲的宽度为AL的0.5倍，则能够吐出希望的墨的驱动电压相对变小，并且还能够抑制残余振动的影响。
接着，说明残余振动。
在此，扩展脉冲的宽度设为0.5AL。
图5是示出残余振动的例子的图表。横轴示出经过时间。纵轴示出压力室内的压力。
图表201示出施加扩展脉冲的宽度为0.5AL的吐出脉冲的例子。即，图表201示出控制部20将具有0.5AL的宽度的扩展脉冲和具有2AL的宽度的收缩脉冲作为吐出脉冲施加的情况中的残余振动。
图表202是示出施加扩展脉冲的宽度为AL的吐出脉冲的例子。即，图表201示出控制部20施加具有AL的宽度的扩展脉冲和具有2AL的宽度的收缩脉冲作为吐出脉冲的情况中的残余振动。
此外，由于休息期间与扩展脉冲以及收缩脉冲的宽度相比非常小，因此在图5中忽略不计。
如图5所示，在图表201和202中，在施加扩展脉冲的定时，压力不连续性降低，其后逐渐上升。另外，在施加收缩脉冲的定时，压力不连续性上升，之后发生波动(振幅)。另外，在结束收缩脉冲的施加的定时，压力不连续性降低，之后发生波动。
如图5所示，图表201的振幅比图表202的振幅较早收缩。即，图表201的残余振动比图表202的残余振动较早收缩。因此，相比于施加扩展脉冲的宽度为AL的吐出脉冲，控制部20施加扩展脉冲的宽度为0.5AL的吐出脉冲，残余振动较早收缩，残余振动的影响较小。
接着，说明着落于印刷介质S的墨。
图6示出理想的着落情况的例子。
如图6所示，在喷嘴面(喷嘴板面)多个喷嘴成列配置。另外，各列在列向错开配置。另外，属于相同分割的列在列向上配置在相同的位置。
另外，如压力室截面所示，相邻的压力室彼此供给致动器。
另外，控制部20按照印刷介质S的输送速度，依次从各分割吐出墨。其结果，着落点在印刷介质S上，形成在列向上相同位置。
接着，示出受到残余振动的影响的情况的例子。
图7的(a)和(b)示出受到了残余振动的影响的情况的例子。
在图7的(a)示出的例子中，是因残余振动而墨的吐出速度不稳定的情况的例子。由于吐出速度不稳定，墨未着落在印刷介质S上所希望的位置。其结果，如图7的(a)所示，从各分割吐出的着落点形成在列向上彼此不同的位置。
在图7的(b)示出的例子中，是因残余振动而墨的吐出量不稳定的情况的例子。由于墨的吐出量不稳定，在印刷介质S上点的大小不稳定。其结果，如图7的(b)所示，各着落点的大小彼此不同。
接着，说明控制部20向致动器施加的驱动电压的其它例子的图。
图8是示出控制部20向致动器施加的驱动电压的其它例子的图。
如图8所示，控制部20在施加吐出脉冲后，空出规定的间隔，施加抑制脉冲。
抑制脉冲是用于抑制从吐出脉冲产生的残余振动的脉冲。例如，抑制脉冲是向使压力室扩展的方向驱动致动器的脉冲。即，抑制脉冲的驱动电压具有与扩展脉冲的驱动电压相同的极性。例如，抑制脉冲是具有小于扩展脉冲的宽度的脉冲。另外，抑制脉冲是电压比扩展脉冲小的脉冲。另外，抑制脉冲是矩形状的脉冲。此外，抑制脉冲的构成不限定于特定的构成。
控制部20在施加抑制脉冲后，空出规定的间隔，施加下一个吐出脉冲。
此外，控制部20可以施加每隔吐出脉冲个数的抑制脉冲。另外，控制部20可以从施加吐出脉冲到施加下一个吐出脉冲为止，施加多个抑制脉冲。
如以上构成的喷墨头通过减小扩展脉冲的宽度，能够抑制从吐出脉冲产生的残余振动。另外，喷墨头通过将扩展脉冲的宽度设定为0.5AL左右，能够将驱动电压设定为相对较小。其结果，喷墨头能够容易地抑制因残余振动而导致的吐出不良。
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。
附图标记说明
1…喷墨打印机；10(10a至10e)…喷墨头单元；13a及13b…致动器；16a至16c…电极；18a至18c…压力室；20…控制部；70…介质移动部；300…喷墨头。

Claims (10)

1.一种喷墨头，包括：
压力室，容纳墨；
致动器，为了使所述墨从所述压力室的开口吐出而进行驱动，以使所述压力室的容积扩展或者收缩；以及
控制部，向所述致动器施加具有AL的0.4倍至所述AL的0.9倍的宽度且使所述压力室扩展的扩展脉冲，并向所述致动器施加使所述压力室收缩的收缩脉冲，所述AL是在所述压力室中喷嘴负压变化的固有振动周期一半的时间。
2.根据权利要求1所述的喷墨头，其特征在于，
所述收缩脉冲具有所述AL的2倍的宽度。
3.根据权利要求1或2所述的喷墨头，其特征在于，
所述扩展脉冲具有所述AL的0.5倍的宽度。
4.根据权利要求1所述的喷墨头，其特征在于，
所述控制部在施加了所述收缩脉冲之后，向所述致动器施加抑制所述压力室的残余振动的抑制脉冲。
5.根据权利要求2所述的喷墨头，其特征在于，
所述控制部在施加了所述收缩脉冲之后，向所述致动器施加抑制所述压力室的残余振动的抑制脉冲。
6.根据权利要求3所述的喷墨头，其特征在于，
所述控制部在施加了所述收缩脉冲之后，向所述致动器施加抑制所述压力室的残余振动的抑制脉冲。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的喷墨头，其特征在于，
所述抑制脉冲是使所述致动器在扩展所述压力室的方向上驱动的脉冲。
8.根据权利要求4至6中任一项所述的喷墨头，其特征在于，
所述抑制脉冲的驱动电压具有与所述扩展脉冲的驱动电压相同的极性。
9.根据权利要求4至6中任一项所述的喷墨头，其特征在于，
所述抑制脉冲是具有小于所述扩展脉冲的宽度的脉冲。
10.一种喷墨打印机，包括：
输送部，输送作为所述墨的附着对象的介质；以及
权利要求1至9中任一项所述的喷墨头。
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