CN107825853B - 喷墨头驱动装置以及喷墨头驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供印刷速度快的喷墨头驱动装置以及喷墨头驱动方法。实施方式的喷墨头驱动装置包括:压力室,容纳液体;致动器,基于驱动信号,使压力室的容积扩张或收缩;驱动信号输出部,向致动器输出驱动信号;以及喷嘴,与压力室连通,根据压力室的容积变化而喷出液体。驱动信号中包含喷出脉冲的反复次数为3次以上的驱动波形的信号。在喷出脉冲的反复次数为3次以上的情况下,驱动信号的驱动波形由第一喷出脉冲群和第一喷出脉冲群的后续的第二喷出脉冲群构成。第一喷出脉冲群由具有第一电压振幅的多个喷出脉冲构成,而第二喷出脉冲群由具有比第一电压振幅小的第二电压振幅的一个或多个喷出脉冲构成。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及喷墨头驱动装置以及喷墨头驱动方法。
背景技术
多点方式的喷墨头驱动装置通过每一点多次喷出油墨的液滴而调节液滴量。该种驱动装置具备控制液滴的喷出的驱动电路。驱动电路相对于喷墨头具备的致动器,通过输出高频率的驱动信号而控制液滴的喷出。
驱动信号为高频率的信号。由于驱动电路反复输出高频率的信号,因此容易变成高温。对于抑制驱动电路的温度上升,只要在从喷出一点量的液滴到喷出下一点的液滴之间算上用于驱动电路放热的等待时间即可。然而在这种情况下,由于点频率下降,因此印刷速度也下降。
发明内容
发明所要解决的课题在于提供印刷速度快的喷墨头驱动装置以及喷墨头驱动方法。
实施方式的喷墨头驱动装置包括:压力室,容纳液体;致动器,基于驱动信号,使所述压力室的容积扩张或收缩;驱动信号输出部,向所述致动器输出所述驱动信号;以及喷嘴,与所述压力室连通,根据所述压力室的容积变化而喷出液体,所述驱动信号输出部输出的所述驱动信号中包含从所述喷嘴喷出液体的喷出脉冲的反复次数为3次以上的驱动波形的信号,在所述喷出脉冲的反复次数为3次以上的情况下,所述驱动信号的驱动波形由第一喷出脉冲群和所述第一喷出脉冲群后续的第二喷出脉冲群构成,所述第一喷出脉冲群由具有第一电压振幅的多个喷出脉冲构成,所述第二喷出脉冲群由具有比所述第一电压振幅小的第二电压振幅的一个或多个喷出脉冲构成。
实施方式的喷墨头驱动方法是喷墨头驱动装置中的方法,其中,所述喷墨头驱动装置包括:压力室,容纳液体;致动器,基于驱动信号,使所述压力室的容积扩张或收缩;驱动信号输出部,向所述致动器输出所述驱动信号;以及喷嘴,与所述压力室连通,根据所述压力室的容积变化而喷出液体,在所述喷墨头驱动方法中,通过所述驱动信号输出部输出的所述驱动信号中包含从所述喷嘴喷出液体的喷出脉冲的反复次数为3次以上的驱动波形的信号,在所述喷出脉冲的反复次数为3次以上的情况下,所述驱动信号的驱动波形由第一喷出脉冲群和所述第一喷出脉冲群后续的第二喷出脉冲群构成,所述第一喷出脉冲群由具有第一电压振幅的多个喷出脉冲构成,所述第二喷出脉冲群由具有比所述第一电压振幅小的第二电压振幅的一个或多个喷出脉冲构成。
附图说明
图1是实施方式的喷墨头的立体图。
图2是实施方式的喷墨记录装置所使用的油墨供给装置的概略图。
图3是可适用于实施方式的喷墨头的头基板的俯视图。
图4的(a)是图3所示的头基板的沿A2-A2线剖开的剖面图,(b)是图3所示的头基板3的沿A-A线剖开的剖面图。
图5的(a)~(b)是图4的(b)所示的头基板的沿B-B线剖开的剖面图。
图6的(a)~(b)是示出使一个压力室的容积收缩的状态的图。
图7是示出驱动电路的第一构成例的图。
图8的(a)是连续喷出的液滴为7滴时的驱动波形例,(b)是喷出的液滴为2滴时的驱动波形例,(c)是连续喷出的液滴为1滴时的驱动波形例。
图9是示出驱动电路的第二构成例的图。
图10的(a)是连续喷出7滴液滴时的驱动波形例,(b)是连续喷出4滴液滴时的驱动波形例,(c)是连续喷出2滴液滴时的驱动波形例。
图11是示出改变第二喷出脉冲群的各喷出脉冲的脉冲宽度时的连续喷出的液滴数与喷出速度/喷出体积之间的关系的模拟结果。
图12的(a)是连续喷出7滴液滴时的驱动波形例,(b)是连续喷出4滴液滴时的驱动波形例,(c)是连续喷出2滴液滴时的驱动波形例。
图13的(a)是示出发生弯液面凸起的喷嘴的图,(b)是示出发生弯液面凹进的喷嘴的图。
图14是示出弯液面的凸起量随时间的变化的图。
图15的(a)是连续喷出7滴液滴时的驱动波形例,(b)是连续喷出3滴液滴时的驱动波形例,(c)是连续喷出2滴液滴时的驱动波形例。
图16是改变第一喷出脉冲群的第二个喷出脉冲的脉冲宽度时的液滴速度的模拟结果。
图17是将图16的模拟结果图表化的图。
图18是改变第二喷出脉冲群的喷出脉冲的电压时的液滴速度的模拟结果。
图19是将图18的模拟结果图表化的图。
图20是改变第二喷出脉冲群的喷出脉冲的电压时的液滴速度的模拟结果。
图21是将图20的模拟结果图表化的图。
图22是示出连续喷出的液滴数与喷出速度以及喷出体积之间的关系的图。
图23是将图22的模拟结果图表化的图。
图24是示出改变连续喷出的液滴数与抵消脉冲的脉冲宽度时的弯液面凸起的最大值的图。
图25是将图24的模拟结果图表化的图。
图26是示出抵消脉冲的脉冲宽度与弯液面凸起的最大值之间的关系的图。
图27是总结在抵消脉冲的脉冲宽度在AL以上的范围内,抵消脉冲的脉冲宽度比小于AL的弯液面的凸起量的最小值还小的范围的图。
图28是示出驱动电路的第三构成例的图。
图29的(a)是连续喷出7滴液滴时的驱动波形例,(b)是连续喷出3滴液滴时的驱动波形例,(c)是连续喷出2滴液滴时的驱动波形例。
具体实施方式
下面,参照附图对用于实施发明的方式进行说明。需要注意的是,对图中相同或相等的部分附上相同的符号。
(实施方式1)
图1是喷墨头1的立体图。喷墨头1用于包含本实施方式的喷墨头驱动装置的喷墨记录装置。喷墨记录装置是指喷墨方式的打印机。
喷墨头1具备喷嘴2、头基板3、驱动电路4以及歧管5。歧管5具备油墨供给口6和油墨排出口7。
喷嘴2为喷出油墨的部件。喷嘴2设置于头基板3上。驱动电路4为用于从喷嘴2喷出油墨的液滴的输出驱动信号的驱动信号输出部。驱动电路4例如为驱动器IC。油墨供给口6为用于向喷嘴2供给油墨的供给口。此外,油墨排出口7为油墨的排出口。喷嘴2根据由驱动电路4赋予的驱动信号而喷出从油墨供给口6供给的油墨的液滴。未从喷嘴2喷出的油墨从油墨排出口7排出。
图2是本实施方式的喷墨记录装置所使用的油墨供给装置8的概略图。油墨供给装置8为向喷墨头1供给油墨的装置。油墨供给装置8具备供给侧油墨罐9、排出侧油墨罐10、供给侧压力调节泵11、传送泵12以及排出侧压力调节泵13。它们通过能够流过油墨的导管连接。供给侧油墨罐9经由导管连接于油墨供给口6,排出侧油墨罐10经由导管连接于油墨排出口7。
供给侧压力调节泵11调节供给侧油墨罐9的压力。排出侧压力调节泵13调节排出侧油墨罐10的压力。供给侧油墨罐9将油墨供给于喷墨头1的油墨供给口6。排出侧油墨罐10临时储存从喷墨头1的油墨排出口7排出的油墨。传送泵12经由导管使储存于排出侧油墨罐10中的油墨回流至供给侧油墨罐9。
接下来,对喷墨头1进行详细地说明。
图3是可适用于喷墨头1的头基板3的俯视图。图4的(a)是图3所示的头基板3的沿A2-A2线剖开的剖面图。图4的(b)是图3所示的头基板的3的沿A-A线剖开的剖面图。图5的(a)和图5的(b)是图4的(a)以及图4的(b)所示的头基板3的沿B-B线剖开的剖面图。
如图3所示,头基板3具备压电部件14、底部基板15、喷嘴板16以及框部件17。如图4的(a)和图4的(b)所示,由底部基板15、压电部件14以及喷嘴板16包围的中央部的空间成为油墨供给通路18。此外,由底部基板15、压电部件14、框部件17以及喷嘴板16包围的空间成为油墨排出通路19。
压电部件14具有从油墨供给通路18到达排出通路19的多个长沟。这些长沟成为压力室24或空气室201的一部分。压力室24与空气室201间隔地形成。空气室201通过用盖202堵住长沟的两端而形成。通过用盖202堵住长沟的两端从而油墨供给通路18和油墨排出通路19的油墨不流入空气室201。盖202通过例如光固化树脂等形成。
如图3所示,在底部基板15上形成有布线电极20。在压力室24与空气室201的内面形成有后述的电极21。布线电极20将电极21与驱动电路4电连接。此外,在底部基板15上形成有油墨供给孔22和油墨排出孔23。油墨供给孔22与油墨供给通路18连通,油墨排出孔23与油墨排出通路19连通。油墨供给孔22与歧管5的油墨供给口6流体连接,油墨排出孔23与歧管5的油墨排出口7流体连接。底部基板15由例如介电常数小、且压电部件和热膨胀率的差小的材料构成。作为底部基板15的材料可以使用氧化铝(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,底部基板15由低介电常数的PZT构成。
在底部基板15上接合有压电部件14。如图5的(a)和图5的(b)所示,压电部件14通过将压电部件14a与压电部件14b层叠而形成。压电部件14a与压电部件14b的分极方向为沿着板厚方向朝向彼此相反的方向。在压电部件14上,从油墨供给通路18向油墨排出通路19连接的多个长沟并排地形成。
在各长沟的内面上形成有电极21(21a、21b、...、21g)。由长沟和覆盖长沟的喷嘴板16的一面包围的空间成为压力室24和空气室201。如果是图5的(a)的例子的话,分别由24b、24d、24f的符号表示的空间为压力室24、且分别由201a、201c、201e、201g的符号表示的空间为空气室201。
如上所述,压力室24与空气室201交错地排列。电极21通过布线电极20而连接于驱动电路4。构成压力室24的隔壁的压电部件14由设置于各压力室24的电极21夹着。压电部件14和电极21构成致动器25。
驱动电路4通过驱动信号对致动器25施加电场。如图5的(b)的致动器25d、25e所示,通过施加的电场,致动器25以压电部件14a和压电部件14b的接合部作为顶部而剪切变形。通过致动器25变形从而压力室24的容积改变。通过压力室24的容积改变从而位于压力室24的内部的油墨被加压或减压。通过该加压或减压从而油墨从喷嘴2喷出。作为压电部件14可以使用锆钛酸铅(PZT:Pb(Zr,Ti)O3)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)等。在本实施方式中,压电部件14为压电常数高的锆钛酸铅(PZT)。
电极21为镍(Ni)和金(Au)这两层结构。电极21例如通过电镀法在长沟内均匀地成膜。需要注意的是,作为电极21的形成方法,除了电镀法之外,还可以使用溅射法、蒸镀法。长沟例如为深度300.0μm、宽度80.0μm的形状,并且以169.0μm的间距平行地排列。如上所述,长沟成为压力室24和空气室201的一部分。压力室24与空气室201交错地排列。
喷嘴板16粘合于压电部件14上。在喷嘴板16的压力室24的长边方向的中央部形成有喷嘴2。喷嘴板16的材质例如为不锈钢等的金属材料、単结晶硅等的无机材料、或聚酰亚胺薄膜等的树脂材料。需要注意的是,在本实施方式中,作为一个例子,喷嘴板16的材料为聚酰亚胺薄膜。
喷嘴2例如通过在将喷嘴板粘合于压电部件14之后,使用准分子激光器等实施孔加工而形成。喷嘴2的形状成为从压力室24一侧开始向油墨喷出一侧呈前端越来越细的形状。喷嘴板16的材质为不锈钢时,喷嘴2可以利用压力加工而形成。此外,喷嘴板16的材质为単结晶硅时,喷嘴2可以使用光刻法的干蚀刻法、湿蚀刻法等而形成。
上述喷墨头1在压力室24的一端具有油墨供给通路18,在另一端具有油墨排出通路19,并且在压力室24的中央部具有喷嘴2。需要注意的是,喷墨头1不限于该构成例。喷墨头还可以是例如在压力室24的一端具有喷嘴而在另一端具有油墨供给通路。
接下来,对本实施方式所涉及的喷墨头1的动作原理进行说明。
图5的(a)示出经由布线电极20a~20g,对全部的电极21a~21g施加接地电压的状态的头基板3。由于在图5的(a)中全部的电极为同电位,因此不对致动器25a~25h施加电场。为此,致动器25a~25h不变形。图5的(b)示出只对电极21d施加电压V2的状态的头基板3。在图5的(b)所示的状态中,电极21d与两邻的电极21c、21e之间产生电位差。致动器25d、25e通过施加的电位差而以使压力室24d的容积膨胀的方式而剪切变形。当将电极21d的电压恢复至接地电压时,由于致动器25d、25e从图5的(b)的状态恢复至图5的(a)的状态,因此从喷嘴2d喷出液滴。
此外,图6的(a)和图6的(b)为图4的(a)和图4的(b)所示的头基板3的沿B-B线剖开的剖面图。在图6的(a)和图6的(b)中,压力室24d的容积收缩。在图6的(a)和图6的(b)中,致动器25d、25e变形为与图5的(b)所示的状态相反的形状。
图6的(a)示出以电极21d作为接地电压,对各空气室201a、201c、201e、201g的电极21a、21c、21e、21g施加电压V2的状态的头基板3。在图6的(a)所示的状态中,在电极21d与两邻的电极21c、21e之间产生与图5的(b)相反的电位差。通过这些电位差,致动器25d、25e发生与图5的(b)所示的情形朝向相反的剪切变形。需要注意的是,图6的(a)示出对电极21b、21f也施加电压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)示出对电极21d施加的电压为电压-V2而对其它的电极21a、21b、21c、21e、21f、21g施加的电压为接地电压的状态的头基板3。在图6的(b)所示的状态中,电极21d与两邻的电极21c、21e之间也产生与图5的(b)相反的电位差。通过这些电位差,致动器25d、25e发生与图5的(b)所示的情形朝向相反的剪切变形。
图7是示出驱动电路4的构成例(第一构成例)的图。驱动电路4只具备头内部的压力室与空气室的数量的电压切换部31,但在图7所示的构成例中,将电压切换部31从31a、31b直到31e为止进行图示。此外,驱动电路4具备电压控制部32。
驱动电路4连接于第一电压源40、第二电压源41以及第三电压源42。驱动电路4将由各电压源40、41、42供给的电压选择性地赋予各布线电极20。在图7所示的例子中,第一电压源40的输出电压为接地电压、且其电压值为电压值V0(V0=0[V])。此外,第二电压源41的输出电压为比电压值V0高的电压值V1。此外,第三电压源42的输出电压为比电压值V1高的电压值V2。
电压切换部31通过例如半导体开关而构成。电压切换部31a、31b、…、31e分别连接于布线电极20a、20b、…、20e。此外,电压切换部31经由在驱动电路4的内部引入的布线而连接于电压源40、41、42。电压切换部31具有用于切换连接于布线电极20的电压源的切换开关。电压切换部31使用该开关来切换连接于布线电极20的电压源。例如,电压切换部31a通过切换开关将电压源40、41、42中的任意一个与布线电极20a连接。
电压控制部32与电压切换部31a、31b、…、31e分别连接。电压控制部32将指示选择第一~第三电压源40、41、42中的哪一个电压源的命令输出至各电压切换部31。例如,电压控制部32接收来自驱动电路4的外部的印刷数据,从而决定在电压切换部31的电压源的切换时机(timing)。而且,电压控制部32在决定的切换时机相对于电压切换部31输出选择电压源40、41、42中的任意一个的命令。电压切换部31遵照来自电压控制部32的命令而切换与布线电极20连接的电压源。
图8的(a)~(c)是示出由驱动电路4赋予电极21驱动信号的驱动波形例的图。图8的(a)为连续喷出7滴液滴时的驱动波形51-7。图8的(b)为连续喷出2滴液滴时的驱动波形51-2。图8的(c)为喷出1滴液滴时的驱动波形51-1。省略液滴数为3~6的驱动波形例的图示。
图8的(a)~(c)以横轴为时间、纵轴为电位差。图8的(a)~(c)所示的电压示出与两邻的空气室201的内壁的电极相连的布线电极20的电位差。下面,将该电位差暂且称为电压。即,压力室的电极的电压意味着以相邻的空气室的电极的电压为基准的电压。
图8的(a)~(c)所示的驱动波形为假设对图5的(a)所示的电极21d施加的驱动波形。此时,两邻的空气室为空气室201c和201e。此外,两邻的空气室201c和201e的内壁的电极为电极21c和21e,与电极21c和21e相连的布线电极为布线电极20c和20e。即,在施加驱动波形的电极为电极21d时,图8的(a)~(c)所示的电压意味着布线电极20d与布线电极20c、20e的电位差(电极21d与电极21c、21e的电位差)。
图8的(a)为每一点连续喷出7滴液滴时的驱动波形51-7的例子。驱动波形51-7施加于电极21d时,在驱动波形51-7的电压为0的时间内,压力室24d成为图5的(a)所示的状态,容积不发生变化。此外,在对电极21d施加的驱动波形51-7的电压为V2的时间内,压力室24d成为图5的(b)所示的状态,容积膨胀。进而,在对电极21d施加的驱动波形51-7的电压为-V2的时间内,压力室24d成为图6的(a)所示的状态,容积收缩。
图9是驱动电路的变形例(第二构成例)。图9所示的驱动电路4A为不保持电压-V1时的构成例。电压切换部通过电压控制部32A来控制。如果不需要保持驱动波形的电压-V1的状态的话,则不需要将空气室的内壁的电极与电压值V1的第二电压源41连接。在图9的例子的情况下,经由布线电极与空气室的内壁的电极相连的是电压切换部31a1、31c1、31e1。为此,在图9的例子中,电压切换部31a1、31c1、31e1不与第二电压源42连接。
图8的(a)为喷出的液滴为7滴时的驱动波形51-7。此外,图8的(b)为喷出的液滴为2滴时的驱动波形51-2,图8的(c)为连续喷出的液滴为1滴时的驱动波形51-1。这些驱动波形51-7、51-2以及51-1均由电压为V2的第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲和电压为V1的第二喷出脉冲群G2的喷出脉冲构成。第一喷出脉冲群G1为驱动波形的前头的喷出脉冲群,第二喷出脉冲群G2为第一喷出脉冲群G1的后续的喷出脉冲群。
需要注意的是,在下面的说明中,在脉冲数为1个时也称为“喷出脉冲群”(例如第一喷出脉冲群、第二喷出脉冲群)。在图8的(a)所示的驱动波形51-7中,7个喷出脉冲中只有最初的喷出脉冲成为第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲。第二个以后的喷出脉冲成为第二喷出脉冲群G2的喷出脉冲。此外,在图8的(b)所示的驱动波形51-2中,2个喷出脉冲的最初的喷出脉冲为第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲,第二个喷出脉冲为第二喷出脉冲群G2的喷出脉冲。在图8的(c)所示的驱动波形51-1中,喷出脉冲只成为第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲。
第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲的电压振幅为第一电压振幅(电压V2)。第二喷出脉冲群G2的喷出脉冲的电压振幅为比第一电压振幅小的第二电压振幅(电压V1)。在图8的(a)~(c)中,将第一喷出脉冲的电压(第一电压振幅)作为一个例子成为25V。
当通过第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲而喷出油墨的液滴时,在施加有驱动波形的压力室内发生残留压力振动。第二喷出脉冲群G2的各喷出脉冲在由其之前的喷出脉冲引起的残留压力振动与下一个喷出脉冲相互加强的时机而输出。当将压力室24内的油墨的声学共振周期的1/2(半周期)作为“AL”时,各喷出脉冲的间隔根据“AL”而设定。
在图8的(a)~(c)所示的例子中,第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲的脉冲宽度为1AL。此外,第二喷出脉冲群G2的各喷出脉冲的脉冲宽度dp均为与第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲的脉冲宽度相同的1AL。各喷出脉冲的间隔成为2AL。需要注意的是,脉冲宽度为从基准电位V0到各喷出脉冲的电压为止的波形上升时间和维持上升的电压的时间的合计。作为一个例子,AL约为2.2μs。此时,各脉冲的上升时间和下降时间例如约为0.2μs。脉冲的上升和下降时间与致动器选择电容器时考虑驱动电路的内部电阻、布线电阻时的电路整体的时间常数相关。该时间示出在与电容器相连的电压源变化时,电容器内部的电压变化所需要的充电时间或放电时间。
在通过最后的喷出脉冲喷出油墨的液滴之后,在压力室内仍会发生残留压力振动。由最后的喷出脉冲引起的残留压力振动影响通过下一个驱动波形喷出油墨。因此,直到通过下一个驱动波形的下一滴的油墨喷出开始之前,需要平息残留压力振动。
该残留压力振动例如通过抵消脉冲(流入、流出抑制脉冲)而被抵消。抵消脉冲(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)~(c)所示的驱动波形中,最后的向下的梯形波为抵消脉冲。抵消脉冲具有作为第三电压振幅的电压-V2。该抵消脉冲在抵消残留压力振动的时机而施加。在上述的例子(第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲的电压为25V、AL约为2.2μs)的情况下,抵消脉冲的电压(第三电压振幅)为-25V,抵消脉冲的脉冲宽度cp为大于AL的3.4μs。需要注意的是,抵消脉冲的脉冲宽度为从基准电位V0到抵消脉冲的电压为止的波形的下降时间和维持下降的电压的时间的合计。
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滴液滴,在驱动波形51-2中为2滴液滴)合体,从而使较大的液滴弹着于对象物。例如,如果是驱动波形51-7的话,喷墨记录装置通过使7滴液滴连续喷出从而使7滴液滴的量的油墨弹着于对象物。如果是驱动波形51-2的话,喷墨记录装置通过使2滴液滴连续喷出从而使2滴液滴的量的油墨弹着于对象物。即,本实施方式所涉及的喷墨记录装置通过改变驱动波形的第二喷出脉冲群G2的喷出脉冲数从而调节弹着于对象物的液滴的大小。在本实施方式的喷墨头记录装置的情况下,连续喷出的液滴的最大数量为7滴。当然,最大数量既可以多于7滴,也可以少于7滴。连续喷出的液滴的最大数量为7时,液滴量的灰度数包含不喷出(液滴量为“0”)时为8灰度。
此外,本实施方式所涉及的喷墨记录装置以使连续喷出的液滴在飞行中合体的方式而控制。为了使连续喷出的液滴在飞行中合体,需要连续喷出的最后的液滴具有最初的液滴以上的喷出速度。本实施方式所涉及的喷墨记录装置以使最后的液滴具有最初的液滴以上的喷出速度而设定有驱动波形的第一电压振幅V2和第二电压振幅V1。例如,在第一电压振幅V2为25V的上述的例子的情况下,当考虑喷出操作的稳定性时,将第二电压振幅V2设定为大于14V。
根据本实施方式,能够加快喷墨记录装置的印刷速度。为了抑制驱动电路4的温度上升,降低驱动时增减的驱动电路的消耗电力至关重要。输出高频率的信号的驱动电路在其性质上,与一个一个的脉冲的宽度相比,脉冲的电压水平对消耗电力的影响更大。现有的多点方式的喷墨头驱动装置的全部的喷出脉冲的电压相同。然而,在本实施方式中,第二喷出脉冲群G2的各喷出脉冲的电压V1小于第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲的电压V2。因此,本实施方式的驱动电路4与现有的驱动电路(V1和V2相同的驱动电路)相比,电力消耗变小。结果,由于驱动电路的温度上升被抑制,因此即使减少为了抑制驱动电路的温度上升而用于进行放热的等待时间也变得可以。结果,由于点频率变高,因此本实施方式的喷墨记录装置的印刷速度快。
(实施方式2)
在实施方式1中,第二喷出脉冲群G2的各喷出脉冲的脉冲宽度dp与第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲的脉冲宽度(=AL)相同。然而,脉冲宽度dp也可以不必与脉冲宽度AL相同。下面,对实施方式2的喷墨记录装置进行说明。需要注意的是,由于喷墨记录装置的机器结构与实施方式1相同,因此省略说明。
图10的(a)~(c)为根据连续射出的液滴数而改变第二喷出脉冲群G2的各喷出脉冲的脉冲宽度的驱动信号的驱动波形例。图10的(a)为连续喷出7滴液滴时的驱动波形52-7。图10的(b)为连续喷出4滴液滴时的驱动波形52-4。图10的(c)为连续喷出2滴液滴时的驱动波形52-2。省略液滴数为1、3、5、6的驱动波形例的图示。
为了印字品质的稳定,液滴合体后的液滴的喷出速度最好一定,并且液滴合体后的液滴的体积与连续喷出的液滴数成比例地增加。在此,液滴合体是指在通过第一喷出脉冲群G1的液滴上混合通过第二喷出脉冲群G2的各液滴从而成为1个液滴。图11是示出改变第二喷出脉冲群G2的各喷出脉冲的脉冲宽度时连续喷出的液滴数与喷出速度/喷出体积之间的关系的模拟结果。关于模拟的方法在后面进行叙述。
液滴数为2时(即图10(c)的时候)的第二喷出脉冲群G2的喷出脉冲的脉冲宽度dp-2与第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲的脉冲宽度AL(例如2.2μs)相同。为此,图8的(b)所示的驱动波形51-2与图10的(c)所示的驱动波形52-2成为相同的驱动波形。为此,液滴数为2时,喷出速度和喷出体积与实施方式1时相同。
另一方面,液滴数为3~7(第3~7滴)时,第二喷出脉冲群G2的各喷出脉冲的脉冲宽度小于第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲的脉冲宽度AL。在图11的例子中,关于第3~7滴,液滴合体后的喷出速度大致一定。在
图11的例子中,喷出速度大致为10m/s,喷出体积为相对于液滴数大致成比例的值。
液滴的喷出越连续并反复地进行,在压力室和喷嘴表面发生的残留振动越大。通过根据连续喷出的液滴数而改变第二喷出脉冲群G2的各喷出脉冲的脉冲宽度,从而液滴合体后的喷出速度能够不受液滴数影响而以成为一定的方式进行控制。此外,通过根据连续喷出的液滴数而改变第二喷出脉冲群G2的各喷出脉冲的脉冲宽度,从而能够以喷出体积与液滴数成比例的方式进行控制。
在本实施方式中,由于第二喷出脉冲群G2的电压V1小于第一喷出脉冲群G1的电压V2,因此也能够抑制驱动电路的消费电力。结果,由于驱动电路的温度上升被抑制,因此即使减少用于抑制驱动电路的温度上升的等待时间也变得可以。其结果,由于能够提高点频率,因此喷墨记录装置的印刷速度变快。而且,由于根据液滴数改变第二喷出脉冲群G2的各喷出脉冲的脉冲宽度,因此印字品质也高。
(实施方式3)
在实施方式1、2中,抵消脉冲的脉冲宽度cp大于第一喷出脉冲群G1的脉冲宽度AL。然而,该脉冲宽度cp也可以小于第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲的脉冲宽度AL。下面,对实施方式3的喷墨记录装置进行说明。需要注意的是,由于喷墨记录装置的机器结构与实施方式1、2相同,因此省略说明。
图12的(a)~(c)为在图10的(a)~(c)的各自的驱动波形中,减小抵消脉冲的脉冲宽度cp时的驱动波形例。图12的(a)为连续喷出7滴液滴时的驱动波形53-7。图12的(b)为连续喷出4滴液滴时的驱动波形53-4。图12的(c)为连续喷出2滴液滴时的驱动波形53-2。省略液滴数为1、3、5、6的驱动波形例的图示。
抵消脉冲的脉冲宽度cp考虑弯液面的凸起而决定。图13的(a)和
图13的(b)为发生弯液面凸起时的喷嘴的剖面图。图13的(a)示出发生弯液面凸起的喷嘴,图13的(b)示出发生弯液面凹进的喷嘴。在本实施方式中,将弯液面凹进也作为弯液面凸起的一种而进行处理。在图13的(a)中,由位于喷嘴开口部的正上方的斜线表示的部分的液体的体积为弯液面的凸起量,在图13的(b)中,由斜线表示的喷嘴内的外部空气的体积为弯液面的凸起量。在图13的(b)的情况下,弯液面的凸起量为负值。
当在弯液面的凸起为较大的状态输入下一个驱动波形时,通过下一个驱动波形而喷出的液滴的体积(喷出体积)改变。为此,下一个驱动波形的输入时机需要考虑弯液面的凸起量而决定。
图14是示出使抵消脉冲的脉冲宽度改变时的弯液面的凸起量随时间的变化的图。弯液面的凸起量为负值时,意味着发生只相当于其体积的量的弯液面的凹进。图14是示出连续喷出的液滴数为7的例子。图横轴为从输入驱动波形开始经过的时间,纵轴为弯液面的凸起量。纵轴为从喷嘴板表面到喷出方向50μm以内存在的液体量。抵消脉冲的脉冲宽度cp为1.4μs、2.8μs以及3.4μs这3种。由于AL为2.2μs、因此脉冲宽度cp只能是小于AL的1.4μs。
7滴液滴从距离喷嘴板表面50μm的范围射出是在驱动波形输入的35μs之后。为此,在图14的图表中,图表中的经过35μs以后为液滴喷出后的弯液面的凸起量。抵消脉冲的脉冲宽度为1.4μs时,弯液面的凸起量成为最大是在大约42.5μs的时刻。此外,弯液面的凸起量成为最小是在(弯液面的凸起稳定的时刻是在)大约70μs的时刻。
抵消脉冲的脉冲宽度cp为1.4μs时,与脉冲宽度cp为2.8μs以及3.4μs时相比,弯液面的凸起量的增减变大。然而,观察图14可知,脉冲宽度cp为1.4μs时,弯液面的凸起稳定的时刻比其它情况早。在该例子的情况下,驱动电路最好在前一个驱动波形的输入开始时刻的70μs之后开始输入下一个驱动波形。当然,考虑印字速度,下一个驱动波形的输入时机也可以早于70μs。
如上所述,图10的(a)~(c)所示的抵消脉冲的脉冲宽度cp大于AL。相对于此,图12的(a)~(c)所示的各驱动波形53-7、53-4、53-2的抵消脉冲的脉冲宽度cp小于AL。当减小抵消脉冲的脉冲宽度cp时,每一点的驱动波形的时间也变短。当每一点的驱动波形的时间的长度变短时,可以缩短驱动波形的反复周期(点周期)。结果,能够加快喷墨记录装置的印刷速度。
(实施方式4)
为了降低驱动电路的消耗电力,最好降低第二喷出脉冲群G2的电压V1。在此,着重于图11所示的模拟结果。如上所述,图11为第二喷出脉冲群G2的电压V1为16V时的模拟结果。在图11的例子中,液滴合体后的喷出速度与液滴数的关系大致一定。除此之外,喷出体积相对于液滴数成大致比例的值。此为大致理想的状态。
在此,着重于连续喷出的液滴数为3~7滴的结果。在连续喷出的液滴数为3~7滴时,观察图11的表可知,脉冲宽度均为1.4μs以下。脉冲宽度越接近AL,液滴速度越提高。在图11的例子的情况下,由于AL为2.2μs,因此在连续喷出的液滴数为3~7滴时,尚有增大脉冲宽度的余力。在连续喷出的液滴数为3~7滴时,通过增大脉冲宽度,从而尚有将电压从16V降低的余地。
接下来,着重于连续喷出的液滴数为2滴的结果。连续喷出的液滴数为2滴时,脉冲宽度全都与AL同样为2.2μs。即,连续喷出的液滴数为2滴时,没有增大脉冲宽度的余力。连续喷出的液滴数为2滴时,无法将电压从16V降低。当将电压从16V降低时,在液滴数为2滴时,喷出力变得不足。
因此,在本实施方式中,包含于第一喷脉冲群G1的喷出脉冲为多个。即,喷出第二滴的喷出脉冲不包含于电压低的第二喷出脉冲群G2而包含于电压高的第一喷出脉冲群G1。第二滴的喷出力由脉冲宽度调节。由此,可以降低第二喷出脉冲群G2的电压。下面,对实施方式4的喷墨记录装置进行说明。需要注意的是,除了第二电压源41输出比V1低的V1’之外,喷墨记录装置的机器构成与实施方式1~3相同。
图15的(a)~(c)是示出在实施方式4使用的驱动信号的驱动波形55(55-7、55-3、55-1)的图。图15的(a)是连续喷出7滴液滴时的驱动波形55-7的例子。图15的(b)是连续喷出3滴液滴时的驱动波形55-3的例子。图15的(c)是连续喷出2滴液滴时的驱动波形55-2的例子。省略液滴数为1、4~6的驱动波形的图示。
观察图15的(a)~(c)可知,第一喷出脉冲群G1由2个喷出脉冲构成。第一喷出脉冲群G1的2个喷出脉冲的电压均为V2。电压V2例如为25V。第一喷出脉冲群G1的第一个喷出脉冲的宽度为AL。AL例如为2.2μs。第一喷出脉冲群G1的脉冲宽度为dp-2’。dp-2’与AL相同或为小于AL的值。
在实施方式4的情况下,第二喷出脉冲群G2为喷出第三滴以后的液滴的脉冲群。在图15的(a)所示的驱动波形55-7中,第二喷出脉冲群G2由5个喷出脉冲构成。在图15的(b)所示的驱动波形55-3中,第二喷出脉冲群G2由1个喷出脉冲构成。在图15的(c)所示的驱动波形55-2中,由于喷出脉冲全部包含于第一喷出脉冲群G1,因此不存在第二喷出脉冲群G2。
第二喷出脉冲群G2的电压为比实施方式1~3所示的电压V1小的电压V1’。假设当实施方式1~3的电压V1为16V时,电压V1’小于16V。此外,第二喷出脉冲群G2的喷出脉冲的脉冲宽度按液滴数而变化。在连续喷出的液滴数为7时,第二喷出脉冲群G2的各喷出脉冲的脉冲宽度为dp-7’。在连续喷出的液滴数为3时,第二喷出脉冲群G2的各喷出脉冲的脉冲宽度为dp-3’。第二喷出脉冲群G2的喷出脉冲的脉冲宽度与AL相同或为比AL小的值。
抵消脉冲的电压和脉冲宽度与实施方式2相同,但如实施方式3说明的那样,脉冲宽度也可以小于AL。当然,也可以与AL相同或大于AL。抵消脉冲的电压也可以变化。
需要注意的是,在压力室发生的残留压力振动根据驱动头、油墨的特性而变化。在图15的(a)~(c)的例子中,第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲数为2隔,但根据驱动头、油墨的特性,第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲数也可以是3个以上。
在实施方式4的驱动波形的情况下,在喷出2滴的驱动波形55-2中没有第二喷出脉冲群。为此,实施方式1~3所示的驱动波形51-2、52-2、53-2的消耗电力更小。然而,在第二喷出脉冲群G2存在的3滴以上的驱动波形的情况下,第二喷出脉冲群G2的电压V1’低。尤其是,由于在喷出7滴的驱动波形55-7中,第二喷出脉冲的数量多达5个,因此表现出良好地降低第二喷出脉冲群G2的电压的效果。
(实施例)
下面示出使用实施方式4的喷墨记录装置的各种模拟结果。图16~图25是通过数值分析的模拟结果。模拟的方法如下所示。
首先,模拟实施者算出在致动器发生的位移。该位移通过构造分析而算出。经受致动器的位移后的压力室内的流体的流动通过压缩性流体分析算出。从喷嘴喷出的液滴的动作通过表面流体分析算出。当参照图4的(a)和图4的(b)进行说明时,构造分析的范围为:上下方向为形成压力室24的包含压电部件14和喷嘴板16的范围;左右方向为包含压电部件14的范围,向里的方向(图3的上下方向)为从图3所示的A线到A2线的范围。将图3的上下方向作为法线的边界面作为对称边界。
压缩性流体分析的范围为包含压力室的范围。油墨供给通路以及油墨排出通路与压力室的边界作为自由流入条件。压力室内的喷嘴附近的压力值作为分析喷嘴的液体表面的表面流体分析的输入条件。其结果,在表面流体分析中,将从压力室流入喷嘴的液体流量作为在压力室的喷嘴附近的流出流量而输入到压缩性流体分析。由此进行耦合分析。
首先,对第一喷出脉冲群G1的第二个喷出脉冲的脉冲宽度dp-2’与液滴速度的关系进行研究。
图16和图17为图15的(c)所示的驱动波形55-2的模拟结果。图16为使脉冲宽度dp-2’改变时的液滴速度的模拟结果。模拟的液滴速度为通过第一喷出脉冲群G1的第一个喷出脉冲所喷出的液滴(第一滴液滴)的速度和由第一喷出脉冲群G1的第二个喷出脉冲所喷出的液滴(第二滴液滴)的速度这两者。图17是将图16所示的模拟结果图表化的图。AL为2.2μs,脉冲间隔为4.4μs,第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲的电压V2为25V,抵消脉冲的电压为-25V,脉冲宽度cp为3.4μs。
观察图16和图17可知,在第一喷出脉冲群G1的第二个喷出脉冲的脉冲宽度dp-2’为0.8μs以上时,两滴液滴的速度相等。即,第一滴液滴与第二滴液滴合体。此外,脉冲宽度dp-2’为0.8μs左右时,伴随着脉冲宽度dp-2’的增加,第二滴液滴的速度单纯增加。即,喷出动作稳定。为此,在本实施例中,脉冲宽度dp-2’为0.8μs。
接下来,对第二喷出脉冲群G2的喷出脉冲的脉冲宽度与液滴速度的关系进行研究。
图18和图19为图15的(b)所示的驱动波形55-3的模拟结果。图18是改变第二喷出脉冲群G2的喷出脉冲的电压V1’时的液滴速度的模拟结果。模拟的液滴速度为通过第一喷出脉冲群G1的第一个喷出脉冲所喷出的液滴(第一滴液滴)的速度和通过第二喷出脉冲群G2的第一个喷出脉冲所喷出的液滴(第三滴液滴)的速度这两者。图19是将图18所示的模拟结果图表化的图。AL为2.2μs,脉冲间隔为4.4μs,电压V2为25V,脉冲宽度dp-2’为0.8μs,抵消脉冲的电压为-25V,脉冲宽度cp为3.4μs。第二喷出脉冲群G2的喷出脉冲的宽度dp-3’为2.2μs。
观察图18和图19可知,在电压为8V以上时,第一滴液滴的速度(最初的液滴)与第三滴液滴(最后的液滴)的速度相同。即,可知在连续喷出的液滴数为3时,电压为8V以上,并且连续喷出的全部液滴合体。
图20和图21为图15的(a)所示的驱动波形55-7的模拟结果。图20是改变第二喷出脉冲群G2的喷出脉冲的电压V1’时的液滴速度的模拟结果。模拟的液滴速度为通过第一喷出脉冲群G1的第一个喷出脉冲所喷出的液滴(第一滴液滴)的速度和通过第二喷出脉冲群G2的最后的喷出脉冲所喷出的液滴(第七滴液滴)的速度这两者。图21是将图20所示的模拟结果图表化的图。AL为2.2μs,脉冲间隔为4.4μs,电压V2为25V,脉冲宽度dp-2’为0.8μs,抵消脉冲的电压为-25V,脉冲宽度cp为3.4μs。第二喷出脉冲群G2的喷出脉冲的宽度dp-7’为2.2μs。
观察图20和图21可知,电压为11V以上,并且第七滴液滴的速度比第一滴液滴的速度变快。此外,可知第七滴液滴的速度伴随着电压的增加而单纯增加,并且喷出动作稳定。从图18~图21的结果来看,第二喷出脉冲群G2的电压V1’最好为11V。
接下来,使第一喷出脉冲群G1的第2个喷出脉冲的宽度dp-2’为0.8μs,并使第二喷出脉冲群G2的电压V1’为11V而进行喷出模拟。图22和图23是其模拟结果。
图22是示出连续喷出的液滴数与喷出速度以及喷出体积之间的关系的图。表中的“第二喷出脉冲群的脉冲宽度”表示通过最后的喷出脉冲的液滴的速度比通过最初的喷出脉冲的液滴的速度变快的脉冲宽度的最小值。表中的喷出速度和喷出体积为那时的值。图23是将图22所示的模拟结果图表化的图。AL为2.2μs,脉冲间隔为4.4μs,电压V2为25V,脉冲宽度dp-2’为0.8μs,抵消脉冲的电压为-25V,脉冲宽度cp为3.4μs。如上所述电压V1’为11V。
对比图22的结果与图11所示的实施方式2的结果可知,本实施例的第二喷出脉冲群G2的各喷出脉冲的脉冲宽度比实施方式2的第二喷出脉冲群G2的各喷出脉冲的脉冲宽度大。这是由于第二喷出脉冲群G2的电压从16V降到11V。该结果也可以说是第二喷出脉冲群G2的各喷出脉冲能够有效活用脉冲宽度的结果。
此外,观察图23可知,伴随着连续喷出的液滴数增加,第二喷出脉冲群G2的各喷出脉冲的脉冲宽度变大。在此,由于设计的情况等,需要使连续喷出的液滴数为8以上。此时,即使使第二喷出脉冲群G2的脉冲宽度成为最大的AL,通过最后的喷出脉冲的液滴(最后的液滴)的速度也不会比通过最初的喷出脉冲的液滴(最初的液滴)的速度快。此时,最后的喷出脉冲的电压也可以高于第二喷出脉冲群G2的电压V1’。例如,最后的喷出脉冲的电压也可以是与第一喷出脉冲群G1相同的电压V2(本实施例中为25V)。而且,还可以以最后的液滴的速度快于最初的液滴的速度的方式而调节最后的喷出脉冲的脉冲宽度。
接下来,对由实施方式4的驱动波形消耗的电力与由实施方式2的驱动波形消耗的电力的差进行研究。
当研究消耗能量的差时,考虑喷墨头的能量消耗模型。首先,将压力室的致动器比作电容器。然后在该电容器上串联连接电阻。电阻为喷出液滴时消耗能量的部件。将这样完成的RC串联电路作为简易的喷墨头的能量消耗模型。
在从电压源向致动器施加电压时,电压源消耗的能量与致动器的静电容量C成比例、且与施加于致动器的电压的二次方成比例。在喷墨头相同、且仅驱动波形不同时,静电容量C相同。为此,当考虑消耗电力的差时,只考虑驱动波形的方波的数量与方波的电压即可。
由图15的(a)~(c)所示的实施方式4的驱动波形产生的消耗电力与由图10的(a)~(c)所示的实施方式2的驱动波形产生的消耗电力的差P由下面的式(1)表示。
P=(N-M(N))×(V12-V1'2)-(M(N)-1)×(V22-V12)…(1)
在此,N是连续喷出的液滴数,M(N)是第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲的数量,V1是实施方式2的驱动波形的第二喷出脉冲群G2的电压,V1'是实施方式4的驱动波形的第二喷出脉冲群G2的电压,V2是第一喷出脉冲群G1的电压。需要注意的是,在图15所示的驱动波形的情况下,在N是1时M(N)为1,N是2以上时为2。如果P是正值的话,则实施方式4的驱动波形比实施方式2的驱动波形的消耗电力更小。
在此,在式(1)中代入具体的值而考虑消耗电力的差P。每点的滴数越多每点的消耗电力越大,驱动电路的温度容易上升。为此,比较N为实施方式2的最大滴数的7的实施方式2与实施方式4。在M(7)为2、V2为25V、V1为16V时,式(1)为0以上,V1’(实施方式4的第二喷出脉冲群G2的电压)约为13.49V以下。在本实施例中,可知由于第二喷出脉冲群G2的电位差为11V,因此在滴数为7的波形中,本实施例的驱动波形比实施方式2的驱动波形的消耗电力更小。
接下来,对抵消脉冲的脉冲宽度cp进行研究。
喷墨头的各喷嘴在制造上存在不可避免的差异。在弯液面凸起的增减大的驱动信号的情况下,由该制造差异引起的弯液面动作的差异也大。为此,抵消脉冲的脉冲宽度需要按喷嘴调节。然而,本实施方式所涉及的喷墨头驱动装置通过抵消脉冲对与压力室相邻的两边的空气室赋予V2的电压。两边的空气室也与该喷嘴的两邻的喷嘴的压力室相邻。为此,按喷嘴的抵消脉冲的时间调节有限制。
例如,在图6的(a)中,由于电极21d的电压为-V2,因此对相邻的电极21c和21e赋予电压V2。需要注意的是,“电极21d的电压”意味着以相邻的空气室的电极的电压作为基准的电压。在此,考虑在图6的(a)中,将电极21d的电压维持在-V2的状态或使电极21b的电压成为0和-V2哪一个更好。与电极21d的情况同样地,“电极21b的电压”意味着以相邻的空气室的电极的电压作为基准的电压。
首先,考虑使电极21b的电压成为0。在电极21b的电压成为0时,赋予电极21b是V2的电压为宜。通过这样,由于电极21b与周围电极的电位差为0,结果电极21b的电压为0。
接下来,考虑电极21b的电压成为-V2(即,向电极21b输入抵消脉冲)。在电极21b的电压成为-V2时,赋予电极21b是0的电压为宜。通过这样,由于电极21b与周围电极的电位差成为-V2,结果电极21b的电压成为-V2。然而此时,在使电极21b的电压成为V2时(即,向电极21b输入第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲),由于电极21b的周围电极为V2,因此需要对电极21b施加V2的2倍的电压。这意味着需要能够输出V2的2倍的电压的新的电压源。
此外,图7所示的构成的驱动电路4无法在同一个瞬间进行赋予相邻的喷嘴的一方电压-V2,赋予另一方电压V2的动作。按喷嘴的抵消脉冲的时间调节有限制。因此,本实施方式所涉及的喷墨头驱动装置无需在各喷嘴个别调节抵消脉冲、且要求液滴喷出后的弯液面凸起的增减小。
图24是示出在实施方式4的驱动波形中,使连续喷出的液滴数与抵消脉冲的脉冲宽度cp改变时的弯液面凸起的最大值的图。图25为将图24所示的值图表化的图。图24和图25示出按连续喷出的液滴数而使驱动波形的抵消脉冲的脉冲宽度成为0.8μs到4μs的各种值时的弯液面凸起的最大值的变化。AL为2.2μs,脉冲间隔为4.4μs,第一喷出脉冲群G1的电压(第一电压振幅)V2为25V,第二喷出脉冲群G2的电压(第二电压振幅)V1’为11V。此外,连续喷出的液滴数的第二喷出脉冲群G2的脉冲宽度为0.8μs。根据图24和图25,不涉及连续喷出的液滴数,弯液面凸起量变为最小而抵消脉冲的脉冲宽度cp为AL以上。
图26是示出驱动波形55-7(续喷出的液滴数为7)的抵消脉冲的脉冲宽度cp与弯液面凸起的最大值的关系的图。观察图26可知,脉冲宽度cp在AL以上的一定的范围内,cp宽度比小于AL的弯液面的凸起量的最小值(=1.2pL)还小。此外,图27是总结在抵消脉冲的脉冲宽度cp在AL以上的范围中,cp宽度比小于AL的弯液面的凸起量的最小值还小的范围的图。观察图27可知,如果使抵消脉冲的脉冲宽度成为AL以上的值的话,则能够减小在液滴喷出后的弯液面的凸起量。
如上所述,通过使抵消脉冲的脉冲宽度成为AL以上的值,从而能够减小在液滴喷出后的弯液面的凸起量。喷墨头驱动装置通过减小喷出液滴后的弯液面的的凸起量,从而能够提高印字品质。
(变形例)
接下来,对本实施方式1~4的变形例进行说明。
图28是示出可适用于上述的实施方式的变形例所涉及的喷墨记录装置的驱动电路4B的构成例(驱动电路的第三构成例)的图。如图28所示,驱动电路4B连接于4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。第四电压源43提供用于抵消脉冲的第三电压振幅。
驱动电路4B仅具备头内部的压力室的数量的电压切换部,但在图28中,电压切换部图示至31b2、31d2为止。电压切换部31b2、31d2通过电压控制部32B的控制而将第一~第四电压源40、41、42、43中的任意一个与布线电极20b、20d连接。布线电极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经由布线电极20a、20c、20e与第一电压源40连接。
需要注意的是,在图28的例子中,与空气室内壁的电极相连的布线电极在驱动电路4B的内部与第一电压源40连接。然而,该布线电极也可以在驱动电路的外部与第一电压源40连接。此时,与驱动电路连接的布线电极仅与压力室内壁的电极相连。
在向图6的(b)所示的喷嘴2d输入抵消脉冲时,如图6的(b)所示,驱动电路4B对电极21d施加-V2的电压。即,驱动电路4B不仅能够喷出脉冲,抵消脉冲的脉冲宽度也能够按喷嘴进行调节。由于驱动电路4B能够将抵消脉冲按喷嘴进行调节,因此在连续喷出的液滴数小于最大数量时,能够将第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲的开始时间提前。
图29的(a)~(c)是示出驱动电路4B输出的驱动信号的驱动波形56-7、56-3、56-2的图。图29的(a)为连续喷出的液滴数为7滴时的驱动波形56-7。图29的(b)为连续喷出的液滴数为少于最大数量的3滴时的驱动波形56-3。图29的(c)为连续喷出的液滴数为少于最大数量的2滴时的驱动波形56-2。省略液滴数为1、4~6的驱动波形的图示。
如图29的(b)或(c)所示,在连续喷出的液滴数少于最大数量时,驱动电路4B能够提前第一喷出脉冲群G1的喷出脉冲的开始时间。通过提前第一喷出脉冲群G1的开始时间,从而能够延长从抵消脉冲的输入后到下一个驱动波形输入为止的时间。例如,在图24和图25的例子中,连续喷出的液滴数为3时弯液面凸起量最大。如果驱动电路4B的连续喷出的液滴数为“3”的话,则只有最大“7-3=4”脉冲份儿的时间能够提前第一喷出脉冲群G1的开始时间。
抵消脉冲输出后,到下一个驱动波形输入为止的时间越长越能够平息弯液面的凸起。如果弯液面的凸起平息的话,则能够减小对下一滴液滴喷出的喷出体积的影响。结果,作为喷墨记录装置,能够提高印字品质。
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,同样地被包括在本发明保护范围所记载的发明及其均等的范围内。
符号说明
1喷墨头;2、2b、2d、2f喷嘴;3头基板;4、4A、4B驱动电路;5歧管;6油墨供给口;7油墨排出口;8油墨供给装置;9供给侧油墨罐;10排出侧油墨罐;11供给侧压力调节泵;12传送泵;13排出侧压力调节泵;14、14a、14b压电部件;15底部基板;16喷嘴板;17框部件;18油墨供给通路;19油墨排出通路;20、20a~20g布线电极;21、21a~21g电极;22油墨供给孔;23油墨排出孔;24、24b、24d、24f压力室;25、25a~25h致动器;31、31a~31e电压切换部;32、32A、32B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;51~56驱动波形;201、201a、201c、201e、201f空气室;202盖;G1第一喷出脉冲群;G2第二喷出脉冲群。
Claims (8)
1.一种喷墨头驱动装置,其特征在于,包括:
压力室,容纳液体;
致动器,基于驱动信号,使所述压力室的容积扩张或收缩;
驱动信号输出部,向所述致动器输出所述驱动信号;以及
喷嘴,与所述压力室连通,根据所述压力室的容积变化而喷出液体,
所述驱动信号输出部输出的所述驱动信号中包含从所述喷嘴喷出液体的喷出脉冲的反复次数为3次以上的驱动波形的信号,
在所述喷出脉冲的反复次数为3次以上的情况下,所述驱动信号的驱动波形由第一喷出脉冲群和所述第一喷出脉冲群后续的第二喷出脉冲群构成,
所述第一喷出脉冲群由具有第一电压振幅的多个喷出脉冲构成,所述第二喷出脉冲群由具有比所述第一电压振幅小的第二电压振幅的一个或多个喷出脉冲构成,
所述第二电压振幅为通过所述第二喷出脉冲群所含的最后的喷出脉冲所喷出的液滴的速度在通过所述第一喷出脉冲群所含的最初的喷出脉冲所喷出的液滴的速度以上的电压振幅。
2.根据权利要求1所述的喷墨头驱动装置,其特征在于,
所述喷墨头驱动装置包括电压切换部,所述电压切换部与具有不同的电压值的至少三种电压源连接,
所述驱动信号输出部控制所述电压切换部,通过将与所述致动器连接的电压源切换成多个所述电压源中的任一个,从而使向所述致动器输出的喷出脉冲的电压振幅的值变化。
3.根据权利要求1或2所述的喷墨头驱动装置,其特征在于,
所述驱动信号输出部使所述第一喷出脉冲群的最初的喷出脉冲的脉冲宽度成为所述压力室内的油墨的声学共振周期的1/2的时间,使所述第一喷出脉冲群、所述第二喷出脉冲群的喷出脉冲中的所述第一喷出脉冲群的最初的喷出脉冲之外的喷出脉冲的脉冲宽度成为所述声学共振周期的1/2的时间以下,使所述驱动波形的各喷出脉冲的脉冲宽度中心的间隔成为所述声学共振周期。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的喷墨头驱动装置,其特征在于,所述驱动信号输出部在输出所述第一喷出脉冲群、所述第二喷出脉冲群的喷出脉冲之后,输出抑制所述喷嘴和所述压力室的液体流入流出的流入流出抑制脉冲。
5.一种喷墨头驱动方法,所述喷墨头驱动方法是喷墨头驱动装置中的方法,其特征在于,
所述喷墨头驱动装置包括:压力室,容纳液体;致动器,基于驱动信号,使所述压力室的容积扩张或收缩;驱动信号输出部,向所述致动器输出所述驱动信号;以及喷嘴,与所述压力室连通,根据所述压力室的容积变化而喷出液体,
在所述喷墨头驱动方法中,通过所述驱动信号输出部输出的所述驱动信号中包含从所述喷嘴喷出液体的喷出脉冲的反复次数为3次以上的驱动波形的信号,
在所述喷出脉冲的反复次数为3次以上的情况下,所述驱动信号的驱动波形由第一喷出脉冲群和所述第一喷出脉冲群后续的第二喷出脉冲群构成,
所述第一喷出脉冲群由具有第一电压振幅的多个喷出脉冲构成,所述第二喷出脉冲群由具有比所述第一电压振幅小的第二电压振幅的一个或多个喷出脉冲构成,
所述第二电压振幅为通过所述第二喷出脉冲群所含的最后的喷出脉冲所喷出的液滴的速度在通过所述第一喷出脉冲群所含的最初的喷出脉冲所喷出的液滴的速度以上的电压振幅。
6.根据权利要求5所述的喷墨头驱动方法,其特征在于,
所述喷墨头驱动装置包括电压切换部,所述电压切换部与具有不同的电压值的至少三种电压源连接,
在所述喷墨头驱动方法中,通过所述驱动信号输出部控制所述电压切换部,将与所述致动器连接的电压源切换成多个所述电压源中的任一个,从而使向所述致动器输出的喷出脉冲的电压振幅的值变化。
7.根据权利要求5或6所述的喷墨头驱动方法,其特征在于,
在所述喷墨头驱动方法中,通过所述驱动信号输出部使所述第一喷出脉冲群的最初的喷出脉冲的脉冲宽度成为所述压力室内的油墨的声学共振周期的1/2的时间,使所述第一喷出脉冲群、所述第二喷出脉冲群的喷出脉冲中的所述第一喷出脉冲群的最初的喷出脉冲之外的喷出脉冲的脉冲宽度成为所述声学共振周期的1/2的时间以下,使所述驱动波形的各喷出脉冲的脉冲宽度中心的间隔成为所述声学共振周期。
8.根据权利要求5至6中任一项所述的喷墨头驱动方法,其特征在于,在所述喷墨头驱动方法中,通过所述驱动信号输出部在输出所述第一喷出脉冲群、所述第二喷出脉冲群的喷出脉冲之后,输出抑制所述喷嘴和所述压力室的液体流入流出的流入流出抑制脉冲。
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