CN109551894A - 喷墨头及喷墨打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种实现长寿命的喷墨头及喷墨打印机。实施方式涉及的喷墨头具备压力室、致动器、驱动器IC及喷嘴板。驱动器IC在连接于电源电压与致动器之间的多个所述第一半导体开关接通且连接于GND与致动器之间的多个所述第二半导体开关断开的稳定状态之后,通过所述第一半导体开关及所述第二半导体开关的接通和断开使所述压力室的容积扩张,在使所述压力室的容积扩张的状态之后,通过所述第一半导体开关及所述第二半导体开关的接通和断开使所述压力室的容积收缩,在使所述压力室的容积收的缩状态之后,返回所述稳定状态,在返回所述稳定状态之后经过预先设定的时间后,使所述多个所述第一半导体开关断开。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及一种喷墨头及喷墨打印机。
背景技术
与印刷数据对应地将图像形成于印刷介质的喷墨打印机被投入实际使用。喷墨打印机例如具备喷墨头和对喷墨头进行控制的头控制器。喷墨头具备喷出墨水的致动器和基于头控制器的控制驱动致动器的驱动器IC。
致动器具有形成于压电部件的多个槽和以隔着构成槽的侧壁的压电部件的方式形成的电极。在致动器的槽中流入有墨水。致动器根据隔着压电部件的电极间的电位差进行变形。当致动器变形时,喷出流入至槽内的墨水。
在这样的构成中,在喷墨头的驱动结束时,为了放电而各电极维持电源电压电平。在该状态下,在有与墨水接触且连接于接地电位的部件的情况下,存在有因电极的电位而在墨水中产生电泳,从而墨水变质的可能性。其结果为,电极材料腐蚀,缩短致动器的寿命的课题。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种实现长寿命的喷墨头及喷墨打印机。
实施方式涉及的喷墨头具备:压力室,填充有墨水;致动器,构成所述压力室的至少一部分;驱动器集成电路,具有多个第一半导体开关和多个第二半导体开关,多个所述第一半导体开关对所述致动器的电极赋予电源电压的电位,多个所述第二半导体开关对所述致动器的电极赋予接地电位,通过所述第一半导体开关及所述第二半导体开关的接通和断开使所述致动器变形,从而使所述压力室的容积变化;以及喷嘴板,具备喷嘴,所述喷嘴与所述压力室连通并通过所述压力室的压力喷出所述压力室内的所述墨水,在所述驱动器集成电路中,在多个所述第一半导体开关接通且多个所述第二半导体开关断开的稳定状态之后,通过所述第一半导体开关及所述第二半导体开关的接通和断开使所述压力室的容积扩张,在使所述压力室的容积扩张的状态之后,通过所述第一半导体开关及所述第二半导体开关的接通和断开使所述压力室的容积收缩,在使所述压力室的容积收缩的状态之后,返回所述稳定状态,在返回所述稳定状态之后经过预先设定的时间后,使所述多个所述第一半导体开关断开。
此外,实施方式涉及的喷墨头具备:压力室,填充有墨水;致动器,构成所述压力室的至少一部分;驱动电路,连接于所述致动器的电极并对所述致动器的电极赋予驱动波形;以及驱动控制电路,在从所述驱动波形的最后的变化起经过预先设定的时间后将所述驱动电路的输出控制为高阻抗。
此外,实施方式涉及的喷墨打印机具备:输送马达,输送印刷介质;压力室,填充有墨水;致动器,构成所述压力室的至少一部分;驱动器集成电路,具有多个第一半导体开关和多个第二半导体开关,多个所述第一半导体开关对所述致动器的电极赋予电源电压的电位,多个所述第二半导体开关对所述致动器的电极赋予接地电位,通过所述第一半导体开关及所述第二半导体开关的接通和断开使所述致动器变形,从而使所述压力室的容积变化;以及喷嘴板,具备喷嘴,所述喷嘴与所述压力室连通并通过所述压力室的压力将所述压力室内的所述墨水喷出至由所述输送马达输送的所述印刷介质,在所述驱动器集成电路中,在多个所述第一半导体开关接通且多个所述第二半导体开关断开的稳定状态之后,通过所述第一半导体开关及所述第二半导体开关的接通和断开使所述压力室的容积扩张,在使所述压力室的容积扩张的状态之后,通过所述第一半导体开关及所述第二半导体开关的接通和断开使所述压力室的容积收缩,在使所述压力室的容积收缩的状态之后,返回所述稳定状态,在返回所述稳定状态之后经过预先设定的时间后,使所述多个所述第一半导体开关断开。
附图说明
图1为对第一实施方式涉及的喷墨打印机的结构的示例的说明图。
图2为对第一实施方式涉及的喷墨头的结构的示例的说明图。
图3为将第一实施方式涉及的喷墨头的一个通道剖切示出的剖视图。
图4为沿图3的AA线将喷墨头剖切示出的剖视图。
图5为对第一实施方式涉及的喷墨头的致动器的变形的示例的说明图。
图6为对第一实施方式涉及的驱动器IC的结构例的说明图。
图7为对第一实施方式涉及的驱动控制电路的结构例的说明图。
图8为对第一实施方式涉及的驱动电路的结构例的说明图。
图9为对第一实施方式涉及的缓冲器的结构例的说明图。
图10为对第一实施方式涉及的缓冲器的结构例的说明图。
图11为对第一实施方式涉及的驱动控制电路的动作的示例的说明图。
图12为对第二实施方式涉及的驱动控制电路的结构例的说明图。
图13为对第二实施方式涉及的驱动控制电路的动作的示例的说明图。
附图标记说明
1…喷墨打印机;11…CPU;12…ROM;13…RAM;14…通信接口;15…显示面板;16…操作部;17…输送马达;18…马达驱动电路;19…泵;20…泵驱动电路;21…喷墨头;22…头控制器;31…头基板;32…通道组;33…驱动器IC;34…顶板;35…喷嘴板;36…压电部件;37…压电部件;38…电极;38a…电极;38b…电极;39…槽;40…致动器;41…喷嘴;42…凹部;43…压力室;43a…压力室;43b…压力室;51…寄存器;52…驱动控制电路;52A…驱动控制电路;53…驱动电路;61…ACT波形产生电路;62…INACT波形产生电路;63…选择器;64…放电时间计时器;65…锁存电路;66…AND电路;67…AND电路;68…AND电路;69…AND电路;70…反相电路;70A…反相电路;71…反相电路;71A…反相电路;72…反相电路;72A…反相电路;73…反相电路;73A…反相电路;81…延迟电路;82…NAND电路;83…AND电路;N10…半导体开关;N11…半导体开关;N12…半导体开关;N13…半导体开关;P00…半导体开关;P01…半导体开关;P02…半导体开关;P03…半导体开关。
具体实施方式
以下,参照附图对一个实施方式涉及的喷墨打印机及喷墨头进行说明。
(第一实施方式)
首先,对第一实施方式涉及的喷墨打印机1进行说明。图1为表示一实施方式涉及的喷墨打印机1的结构例的说明图。
喷墨打印机1为喷墨记录装置的一个示例。另外,喷墨记录装置并不限于此,也可以是复印机那样的其他装置。
喷墨打印机1例如一边输送作为记录介质的印刷介质一边进行图像形成等各种处理。喷墨打印机1具备:CPU(Central Processing Unit:中央处理器)11、ROM(Read OnlyMemory:只读存储器)12、RAM(Random Access Memory:随机存储器)13、通信接口14、显示面板15、操作部16、输送马达17、马达驱动电路18、泵19、泵驱动电路20、喷墨头21及头控制器22。而且,喷墨打印机1具备未图示的供纸盒及排纸托盘。
CPU11为执行运算处理的运算元件(例如,处理器)。CPU11基于ROM12所存储的程序等数据进行各种处理。CPU11通过执行ROM12所储存的程序,能够作为执行各种动作的控制部发挥功能。
ROM12为读出专用的非易失性存储器。ROM12对程序及程序中使用的数据等进行存储。
RAM13为作为动作存储器发挥功能的易失性的存储器。RAM13临时性地储存CPU11的处理中的数据等。此外,RAM13临时性地储存CPU11执行的程序。
通信接口14为与其他设备通信的接口。通信接口14例如用于与向喷墨打印机1发送印刷数据的上位装置的通信。通信接口14也可以根据Bluetooth(注册商标)或Wi-fi(注册商标)等规格与其他设备进行无线通信。
显示面板15根据从CPU11或未图示的图形控制器等显示控制部输入的影像信号显示画面的显示装置。例如,显示面板15显示有喷墨打印机1的设定的画面。
操作部16基于操作生成操作信号。操作部16例如为触摸传感器、数字键、电源键、纸张进给键、各种功能键或键盘等。触摸传感器例如为阻抗膜式触摸传感器或静电容量式触摸传感器等。触摸传感器取得表示某区域内指定的位置的信息。触摸传感器通过所述的显示面板15一体构成为触摸面板,生成表示显示面板15所显示的画面上的触摸的位置的信号。
输送马达17通过旋转使用于输送印刷介质的未图示输送路径的输送部件动作。输送部件为输送印刷介质的带、辊及导向件等。输送马达17通过驱动与保持印刷介质的带联动地动作的辊而沿着导向件输送印刷介质。
马达驱动电路18为驱动输送马达17的电路。马达驱动电路18通过根据从CPU11输入的输送控制信号驱动输送马达17,将供纸盒的印刷介质经由喷墨头21输送至排纸托盘。供纸盒为收容多个印刷介质的盒。排纸托盘收容由喷墨打印机1形成图像并排出的印刷介质。
泵19例如具备与保持墨水的储墨罐(未图示)和喷墨头21连通的管。具体而言,管与喷墨头21的未图示的共用墨水室连通。
泵驱动电路20通过根据从CPU11输入的墨水供给控制信号驱动泵19,将储墨罐内的墨水供给至喷墨头21的共用墨水室。
喷墨头21为在印刷介质上形成图像的图像形成部。喷墨头21通过相对于由未图示的保持辊保持的印刷介质喷出墨水,在印刷介质上形成图像。喷墨打印机1例如也可以具备分别与青色、品红、黄色及黑色等各色对应的多个喷墨头21。
头控制器22为控制喷墨头21的电路。头控制器22通过使喷墨头21动作,从喷墨头21喷出墨水。头控制器22将印刷数据、打印触发信号、用于使喷墨头21动作的电源电压VAA及电源电压VCC输入至喷墨头21。由此,头控制器22使喷墨头21在印刷介质上形成与印刷数据对应的图像。
印刷数据为表示是否按照每通道喷出墨水的数据。印刷数据构成为H电平的信号与L电平的信号中的任意一者或它们的组合。
打印触发信号为由表示执行印刷的接通信号(H电平)和表示不执行印刷的断开信号(L电平)组合构成的信号。
此外,喷墨打印机1也可以还具备将从商用电源供给的交流电力转换为直流电力并供给至喷墨打印机1内的各构成的电源电路。
图2至图4中示出喷墨头21的结构例。图2为将喷墨头21的一部分分解后的情况下的立体图。图3为将喷墨头21的一个通道剖切示出的剖视图。图4为沿图3的AA线将喷墨头21剖切示出的剖视图。
喷墨头21具备:头基板31、通道组32及驱动器IC(驱动器集成电路)33。图2中分解示出通道组32的顶板34及喷嘴板35。
头基板31为安装有通道组32及驱动器IC33的基板。头基板31构成为玻璃环氧基板或将聚酰亚胺膜作为基材的具有可挠性的基板。
通道组32构成为,配置有多个根据施加的电压喷出墨水的通道。通道组32具备:与头基板31接合的第一压电部件36、与第一压电部件36接合的第二压电部件37、多个电极38、顶板34及喷嘴板35。
第一压电部件36及第二压电部件37例如由锆钛酸铅(PZT)形成。第一压电部件36与头基板31接合。第二压电部件37以与第一压电部件36极化方向对置的方式接合于第一压电部件36。在接合的第一压电部件36及第二压电部件37形成有从第二压电部件37侧到第一压电部件36的多个平行的槽39。
电极38以横跨构成第一压电部件36及第二压电部件37的槽39的一对壁和底面的方式形成。电极38按照每个槽39形成。由此,构成槽39的壁的第一压电部件36及第二压电部件37被不同的电极38夹着。被两个电极38夹着的第一压电部件36及第二压电部件37构成为,通过两个电极38的电位差进行变形的致动器40。
喷嘴板35为与顶板34一起密封槽39的部件。喷嘴板35以堵塞槽39的长边方向的端部的方式构成。在喷嘴板35形成有使槽39与喷墨头21的外部连通的多个喷嘴41。喷嘴41按照每个槽39形成。
顶板34为与喷嘴板35一起密封槽39的部件。顶板34从与头基板31对置的一侧密封槽39。此外,顶板34与槽39接触的面的一部分形成为凹部42。凹部42与泵19的管连通,并作为临时性地保持由管供给的墨水的共用墨水室发挥功能。此外,凹部42与槽39的和喷嘴板35接触的端部相反侧的端部连通,并将共用墨水室内的墨水供给至槽39。
所述的多个槽39被喷嘴板35及顶板34密封而构成压力室43。即,压力室43被一对致动器40、喷嘴板35及顶板34包围且成为与共用墨水室连通的空间。此外,压力室43按照形成于喷嘴板35的每个喷嘴41构成。在本例中,将压力室43的电极38与喷嘴41的组合称为通道。即,通道组32具备与槽39的数量对应的通道。
驱动器IC33通过将信号输入至构成压力室43的壁的致动器40,使致动器40变形而使压力室43的容积变化。由此,驱动器IC33控制压力室43的压力,从喷嘴41喷出压力室43内的墨水。
图5为对在夹着致动器40的电极产生电位差的情况下的致动器40的变形的示例进行说明的说明图。在夹着致动器40的两个电极38未产生电位差的情况下,致动器40如图4的示例那样不变形。将致动器40不变形的情况下的压力室43的容积的状态称为初始状态。
图5的(a)为某通道的压力室43a的电极38a的电位GND(接地),且表示相邻的通道的压力室43b的电极38b的电位为+V的示例。在该情况下,如图5的(a)所示,在被电极38a和电极38b夹着的致动器40的第一压电部件36及第二压电部件37中,在与极化方向正交的方向上产生电压V的电场。通过该电场致动器40使压力室43a的容积从初始状态扩张至扩张状态,再减少压力室43的压力。
图5的(b)为某通道的压力室43a的电极38a的电位+V,且表示相邻的通道的压力室43b的电极38b的电位为GND的示例。在该情况下,如图5的(b)所示,在被电极38a和电极38b夹着的致动器40的第一压电部件36及第二压电部件37中,在与极化方向正交的方向上且与图5的(a)的示例相反方向上产生电压V的电场。通过该电场,致动器40使压力室43a的容积从初始状态收缩至收缩状态,再增加压力室43的压力。
如上所述,压力室43使构成壁的致动器40变形,以初始状态、扩张状态及收缩状态切换容积,从而压力发生变化。当压力室43的压力变低时,墨水从共用墨水室引入至压力室43。此外,当压力室43的压力变高时,压力室43内的墨水从喷嘴41喷出。
此外,如上所述,某通道的压力室43成为与相邻的通道的压力室43共有致动器40的构成。因此,驱动器IC33并不是按照每个通道控制压力室43的压力,而是按照每n通道(n为2以上的整数)的组控制每个压力室43的压力。在所述的图5的(a)及图5的(b)的示例中,示出了以三个通道为一个组控制压力室43的压力的示例。
图6为对驱动器IC33的结构例进行说明的说明图。
驱动器IC33通过基于从头控制器22输入的印刷数据及打印触发信号等信号,对通道组32的各电极38的电位进行切换,使通道组32的致动器40变形。用于输出驱动器IC33的驱动信号的多个输出端子连接于各通道组32的每个通道的电极38。
驱动器IC33具备寄存器51、驱动控制电路52及驱动电路53。
寄存器51临时性地存储从头控制器22输入的印刷数据。寄存器51将存储的印刷数据按照存储的顺序供给至驱动控制电路52。寄存器51例如为FIFO(First Input FirstOutput:先入先出队列)。
驱动控制电路52基于从寄存器51供给的印刷数据及打印触发信号,生成每个通道的驱动信号。驱动控制电路52将生成的驱动信号供给至驱动电路53。
例如,驱动控制电路52使用规定的波形图案,生成向驱动电路53供给的驱动信号。例如,驱动控制电路52基于印刷数据组合使压力室43的容积成为扩张状态的扩张信号(ACT波形)、使压力室43的容积成为收缩状态的收缩信号(INACT波形)及不使压力室43的容积变形的稳定状态来生成驱动信号。
图7为用于说明驱动控制电路52的详细的构成例的说明图。驱动控制电路52具备:ACT波形产生电路61、INACT波形产生电路62、多个选择器63、放电时间计时器64、锁存电路65、第一AND电路66、第二AND电路67、第三AND电路68、第四AND电路69、第一反相电路70、第二反相电路71、第三反相电路72及第四反相电路73。另外,图7表示驱动控制电路52的一部分,驱动控制电路52还具备多个选择器、AND电路及反相电路。例如,驱动控制电路52按照每个通道具备选择器、AND电路及反相电路。
ACT波形产生电路61为输出ACT波形的电路。ACT波形产生电路61在打印触发信号接通的期间,输出ACT波形。
INACT波形产生电路62为输出INACT波形的电路。INACT波形产生电路62在打印触发信号接通的期间,输出INACT波形。
选择器63连接于ACT波形产生电路61的输出端子和INACT波形产生电路62的输出端子。此外,选择器63连接于寄存器51的输出端子。选择器63基于从寄存器51供给的印刷数据,将从输出端子输出的信号切换为从ACT波形产生电路61供给的ACT波形和从INACT波形产生电路62供给的INACT波形。
放电时间计时器64连接于INACT波形产生电路62的输出端子。放电时间计时器64在从自INACT波形产生电路62输出的INACT波形的终端经过规定时间(放电时间)后,输出接通信号。另外,在下文中对放电时间进行叙述。
锁存电路65为,基于打印触发信号和来自放电时间计时器64的信号输出信号的电路。例如,锁存电路65在打印触发信号接通且来自放电时间计时器64的信号断开的情况下,输出接通信号。此外,锁存电路65在打印触发信号接通且来自放电时间计时器64的信号接通的情况下,输出断开信号。
第一AND电路66连接于INACT波形产生电路62的输出端子和锁存电路65的输出端子。第一AND电路66在来自INACT波形产生电路62的信号接通且来自锁存电路65的信号接通的情况下,输出接通信号。来自第一AND电路66的信号作为信号B00供给至驱动电路53的缓冲器电路。此外,来自第一AND电路66的信号经由第一反相电路70翻转,并作为信号B10供给至驱动电路53的缓冲器电路。
第二AND电路67连接于选择器63的输出端子和锁存电路65的输出端子。第二AND电路67在来自选择器63的信号接通且来自锁存电路65的信号接通的情况下,输出接通信号。来自第二AND电路67的信号作为信号B01供给至驱动电路53的缓冲器电路。此外,来自第二AND电路67的信号经由第二反相电路71翻转,并作为信号B11供给至驱动电路53的缓冲器电路。
第三AND电路68连接于选择器63的输出端子和锁存电路65的输出端子。第三AND电路68在来自选择器63的信号接通且来自锁存电路65的信号接通的情况下,输出接通信号。来自第三AND电路68的信号作为信号B02供给至驱动电路53的缓冲器电路。此外,来自第三AND电路68的信号经由第三反相电路72翻转,并作为信号B12供给至驱动电路53的缓冲器电路。
第四AND电路69连接于选择器63的输出端子和锁存电路65的输出端子。第四AND电路69在来自选择器63的信号接通且来自锁存电路65的信号接通的情况下,输出接通信号。来自第四AND电路69的信号作为信号B03供给至驱动电路53的缓冲器电路。此外,来自第四AND电路69的信号经由第四反相电路73翻转,并作为信号B13供给至驱动电路53的缓冲器电路。
另外,AND电路的输出和反相电路的输出与一个通道相对应。即,信号B00与信号B10的组合、信号B01与信号B11的组合、信号B02与信号B12的组合、信号B03与信号B13的组合分别以与一个通道相对应的方式供给至驱动电路53。此外,信号B10、信号B11、信号B12及信号B13分别为AND电路的输出翻转后得到的信号,因此信号B00与信号B10、信号B01与信号B11、信号B02与信号B12、信号B03与信号B13分别进行逻辑翻转。
驱动电路53基于从驱动控制电路52供给的驱动信号、电源电压VAA及电源电压VCC,对各通道的电极38的电位进行切换。由此,驱动电路53对构成致动器40的电极38赋予驱动波形。即,驱动波形为施加于致动器40的电压。
图8为用于说明驱动电路53的详细构成例的说明图。驱动电路53具备缓冲器S00、缓冲器S01、缓冲器S02、缓冲器S03、缓冲器S10、缓冲器S11、缓冲器S12、缓冲器S13、半导体开关P00、半导体开关P01、半导体开关P02、半导体开关P03、半导体开关N10、半导体开关N11、半导体开关N12及半导体开关N13。另外,图8表示驱动电路53的一部分,驱动电路53还具备多个缓冲器及半导体开关。例如,驱动电路53按照每个通道具备导电路径串联的一对半导体开关和连接于各个半导体开关的控制端子(门极端子)的缓冲器。
缓冲器S00为,接收来自驱动控制电路52的信号B00的电路。缓冲器S01为,接收来自驱动控制电路52的信号B01的电路。缓冲器S02为,接收来自驱动控制电路52的信号B02的电路。缓冲器S03为,接收来自驱动控制电路52的信号B03的电路。缓冲器S10为,接收来自驱动控制电路52的信号B10的电路。缓冲器S11为,接收来自驱动控制电路52的信号B11的电路。缓冲器S12为,接收来自驱动控制电路52的信号B12的电路。缓冲器S13为,接收来自驱动控制电路52的信号B13的电路。
缓冲器S00、缓冲器S01、缓冲器S02及缓冲器S03(第一缓冲器组)连接于驱动控制电路52的各AND电路的输出端子。缓冲器S00、缓冲器S01、缓冲器S02及缓冲器S03具备同样的结构。图9为表示缓冲器S00的结构例的图。缓冲器S00具备一方的端子直接连接于输入端子且另一方的端子经由延迟电路81连接于输入端子的NAND电路82。延迟电路81为,使输入的信号延迟并输出的电路。即,缓冲器S00在输入的信号B00断开后切换为接通的情况下,延迟与延迟电路81的特性对应的时间,并在接通输出信号后切换为断开。
缓冲器S10、缓冲器S11、缓冲器S12及缓冲器S13(第二缓冲器组)连接于驱动控制电路52的各反相电路的输出端子。缓冲器S10、缓冲器S11、缓冲器S12及缓冲器S13具备同样的结构。图10为表示缓冲器S10的结构例的图。缓冲器S10具备一方的端子直接连接于输入端子且另一方的端子经由延迟电路81连接于输入端子的AND电路83。即,缓冲器S10在输入的信号B10断开后切换为接通的情况下,延迟与延迟电路81的特性对应的时间,在断开输出信号后切换为接通。
半导体开关P00、半导体开关P01、半导体开关P02、半导体开关P03、半导体开关N10、半导体开关N11、半导体开关N12及半导体开关N13例如为场效应晶体管。
半导体开关P00、半导体开关P01、半导体开关P02及半导体开关P03例如为P型沟道MOSFET。半导体开关P00、半导体开关P01、半导体开关P02及半导体开关P03在门极端子输入有接通信号(低电平的信号)的情况下,使漏极-源极间导通。
半导体开关P00、半导体开关P01、半导体开关P02及半导体开关P03分别为,漏极端子连接于电源电压VAA,在以横跨构成与自身对应的通道的一对致动器40的方式形成的电极38分别连接有源极端子,背栅(主体)连接于电源电压VCC。此外,半导体开关P00、半导体开关P01、半导体开关P02及半导体开关P03的门极端子连接于第一缓冲器组中的任意缓冲器。半导体开关P00的门极端子连接于缓冲器S00。半导体开关P01的门极端子连接于缓冲器S01。半导体开关P02的门极端子连接于缓冲器S02。半导体开关P03的门极端子连接于缓冲器S03。
半导体开关N10、半导体开关N11、半导体开关N12及半导体开关N13例如为N型沟道MOSFET。半导体开关N10、半导体开关N11、半导体开关N12及半导体开关N13在门极端子输入有接通信号(高电平的信号)的情况下,使漏极-源极间导通。
半导体开关N10、半导体开关N11、半导体开关N12及半导体开关N13分别连接于漏极端子GND,源极端子分别连接于半导体开关P00、半导体开关P01、半导体开关P02及半导体开关P03的源极端子,背栅(主体)连接于GND。此外,半导体开关N10、半导体开关N11、半导体开关N12及半导体开关N13的门极端子连接于第二缓冲器组中的任意缓冲器。半导体开关N10的门极端子连接于缓冲器S10。半导体开关N11的门极端子连接于缓冲器S11。半导体开关N12的门极端子连接于缓冲器S12。半导体开关N13的门极端子连接于缓冲器S13。
在所述的结构中,例如,对从与缓冲器S01、缓冲器S11、半导体开关P01及半导体开关N11对应的通道喷出墨水时的动作进行说明。另外,将喷出墨水的通道称为对象通道,将与对象通道相邻的通道称为相邻通道。喷墨头21利用对象通道和一对相邻通道进行1点量的印刷。
图11为表示驱动控制电路52将信号输入至驱动电路53的示例的时序图。信号B00、信号B10、信号B01、信号B11、信号B02及信号B12为,赋予缓冲器S00、缓冲器S10、缓冲器S01、缓冲器S11、缓冲器S02及缓冲器S12的输入波形。此时,如图11所示,在致动器40中被赋予将从电极38a朝向电极38b的方向设为正的驱动波形。在该情况下,致动器40中流通有将从电极38a朝向电极38b的方向设为正的充放电电流。即在定时t1及定时t3,产生充电电流,在定时t2及定时t4,产生放电电流。锁存电路输出为锁存电路65的输出波形。锁存电路65的输出波形在定时t0上升(成为接通信号)且在与驱动波形的结束对应的定时t4不下降,在放电结束后的定时t5下降。
首先,驱动控制电路52在定时t0从头控制器22接收打印触发信号的情况下,将用于使驱动电路53成为稳定状态的驱动信号输入至驱动电路53。
稳定状态为,所有P型沟道MOSFET接通的状态且所有N型沟道MOSFET断开的状态。驱动控制电路52输出高电平的信号B01、低电平的信号B11。在该情况下,对象通道的半导体开关P01接通,半导体开关N11断开。此外,驱动控制电路52输出高电平的信号B00、低电平的信号B10。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P00接通,半导体开关N10断开。此外,驱动控制电路52输出高电平的信号B02、低电平的信号B12。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P02接通,半导体开关N12断开。在该情况下,对象通道的电极38a及相邻通道的电极38b的电位均为与电源电压VAA对应的+V。因此,不产生致动器40的变形。此外,锁存电路65也为输出接通信号(高电平的信号)的状态。
接着,驱动控制电路52在使压力室43扩张的定时t1,将用于使压力室43扩张的ACT波形输入至驱动电路53。
驱动控制电路52输出低电平的信号B01、高电平的信号B11。在该情况下,对象通道的半导体开关P01断开,半导体开关N11接通。此外,驱动控制电路52输出高电平的信号B00、低电平的信号B10。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P00接通,半导体开关N10断开。此外,驱动控制电路52输出高电平的信号B02、低电平的信号B12。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P02接通,半导体开关N12断开。在该情况下,对象通道的电极38a的电位为GND,相邻通道的电极38b的电位为+V。因此,致动器40变形,压力室43扩张,墨水引入至压力室内。
接着,驱动控制电路52在压力室43的扩张完成的定时t2,将用于使驱动电路53返回稳定状态的驱动信号输入至驱动电路53。
驱动控制电路52输出高电平的信号B01、低电平的信号B11。在该情况下,对象通道的半导体开关P01接通,半导体开关N11断开。此外,驱动控制电路52输出高电平的信号B00、低电平的信号B10。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P00接通,半导体开关N10断开。此外,驱动控制电路52输出高电平的信号B02、低电平的信号B12。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P02接通,半导体开关N12断开。在该情况下,对象通道的电极38a及相邻通道的电极38b的电位均为与电源电压VAA对应的+V。因此,在致动器40的变形收敛且压力室43扩张的状态后,返回原来的稳定状态。其结果为,压力室43内的压力变高。
接着,驱动控制电路52在使压力室43收缩的定时t3,将用于使压力室43收缩的INACT波形输入至驱动电路53。
驱动控制电路52输出高电平的信号B01、低电平的信号B11。在该情况下,对象通道的半导体开关P01接通,半导体开关N11断开。此外,驱动控制电路52输出低电平的信号B00、高电平的信号B10。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P00断开,半导体开关N10接通。此外,驱动控制电路52输出低电平的信号B02、高电平的信号B12。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P02断开,半导体开关N12接通。在该情况下,对象通道的电极38a的电位为+V,相邻通道的电极38b的电位为GND。因此,致动器40变形,压力室43收缩,压力室43的压力进一步增加。其结果为,压力室43内的墨水从喷嘴41喷出。
接着,驱动控制电路52在墨水的喷出完成的定时t4,将用于使驱动电路53返回稳定状态的驱动信号输入至驱动电路53。
驱动控制电路52输出高电平的信号B01、低电平的信号B11。在该情况下,对象通道的半导体开关P01接通,半导体开关N11断开。此外,驱动控制电路52输出高电平的信号B00、低电平的信号B10。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P00接通,半导体开关N10断开。此外,驱动控制电路52输出高电平的信号B02、低电平的信号B12。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P02接通,半导体开关N12断开。在该情况下,形成有致动器40蓄积的电荷通过连接于致动器40与电源电压之间的两个半导体开关的接通电阻进行放电的放电路径。直至致动器40蓄积的电荷完全放电为止的时间即放电时间,根据致动器40的容量和放电路径的阻抗来确定。驱动控制电路52至少在从INACT波形的供给结束到经过放电时间为止的期间,维持放电路径。
接着,驱动控制电路52在放电完成的定时t5,将用于使驱动电路53的所有P型沟道MOSFET(连接于电源电压与致动器40之间的半导体开关)断开且使所有N型沟道MOSFET(连接于GND与致动器40之间的半导体开关)接通的驱动信号输入至驱动电路53。
当从INACT波形结束经过与放电时间对应的时间时,驱动控制电路52的放电时间计时器64将接通信号供给至锁存电路65。在该情况下,锁存电路65输出断开信号。其结果为,驱动控制电路52中的各AND电路输出断开信号,各反相电路成为输出接通信号的状态。由此,驱动控制电路52输出低电平的信号B01、高电平的信号B11。此外,驱动控制电路52输出低电平的信号B00、高电平的信号B10。此外,驱动控制电路52输出低电平的信号B02、高电平的信号B12。由此,半导体开关P00、半导体开关P01及半导体开关P02断开,半导体开关N10、半导体开关N11及半导体开关N12接通。
根据所述的结构,各通道的电极38a及电极38b的电位均为GND电平。由此,即使在喷墨头21具有与墨水接触且连接于接地电位的部件的情况下,构成致动器40的电极38也连接于GND,因此能够防止因电极38的电位在墨水中产生电泳。其结果为,能够实现喷墨头的长寿命化。
另外,在所述的实施方式中对如下构成进行了说明但并不限定于该结构,即,驱动控制电路52通过放电时间计时器64、锁存电路65及AND电路的组合,在从收缩状态返回稳定状态之后经过放电时间后,使连接于电源电压与致动器40之间的半导体开关断开。驱动控制电路52在从收缩状态返回稳定状态之后经过放电时间后使连接于电源电压与致动器40之间的半导体开关断开的波形也可以是预先设定的。
(第二实施方式)
接着,对第二实施方式涉及的喷墨打印机1进行说明。第二实施方式与第一实施方式相比驱动控制电路的结构不同。因此,对其他结构标注相同的参照附图标记并省略说明。
图12为用于说明第二实施方式涉及的驱动控制电路52A的结构例的图。
驱动控制电路52A基于从寄存器51供给的印刷数据及打印触发信号,生成每个通道的驱动信号。驱动控制电路52A将生成的驱动信号供给至驱动电路53。
例如,驱动控制电路52A基于印刷数据组合ACT波形、INACT波形及稳定状态而生成驱动信号。驱动控制电路52A具备ACT波形产生电路61、INACT波形产生电路62、多个选择器63、放电时间计时器64、锁存电路65、第一AND电路66、第二AND电路67、第三AND电路68、第四AND电路69、第一反相电路70A、第二反相电路71A、第三反相电路72A及第四反相电路73A。另外,图12表示驱动控制电路52A的一部分,驱动控制电路52A还具备多个选择器、AND电路及反相电路。例如,驱动控制电路52A按照每个通道具备选择器、AND电路及反相电路。
第一AND电路66连接于INACT波形产生电路62的输出端子和锁存电路65的输出端子。第一AND电路66在来自INACT波形产生电路62的信号接通且来自锁存电路65的信号接通的情况下,输出接通信号。来自第一AND电路66的信号作为信号B00供给至驱动电路53的缓冲器电路。
第一反相电路70A使从选择器63输出的信号翻转,并作为信号B10供给至驱动电路53的缓冲器电路。第一反相电路70A使从向第一AND电路66供给信号的选择器63输出的信号翻转并输出该信号。
第二AND电路67连接于选择器63的输出端子和锁存电路65的输出端子。第二AND电路67在来自选择器63的信号接通且来自锁存电路65的信号接通的情况下,输出接通信号。来自第二AND电路67的信号作为信号B01供给至驱动电路53的缓冲器电路。
第二反相电路71A使从选择器63输出的信号翻转,并作为信号B11供给至驱动电路53的缓冲器电路。第二反相电路71A使从向第二AND电路67供给信号的选择器63输出的信号翻转并输出该信号。
第三AND电路68连接于选择器63的输出端子和锁存电路65的输出端子。第三AND电路68在来自选择器63的信号接通且来自锁存电路65的信号接通的情况下,输出接通信号。来自第三AND电路68的信号作为信号B02供给至驱动电路53的缓冲器电路。
第三反相电路72A使从选择器63输出的信号翻转,并作为信号B12供给至驱动电路53的缓冲器电路。第三反相电路72A使从向第三AND电路68供给信号的选择器63输出的信号翻转并输出该信号。
第四AND电路69连接于选择器63的输出端子和锁存电路65的输出端子。第四AND电路69在来自选择器63的信号接通且来自锁存电路65的信号接通的情况下,输出接通信号。来自第四AND电路69的信号作为信号B03供给至驱动电路53的缓冲器电路。
第四反相电路73A使从选择器63输出的信号翻转,并作为信号B13供给至驱动电路53的缓冲器电路。第四反相电路73A使从向第四AND电路69供给信号的选择器63输出的信号翻转并输出该信号。
图13为表示驱动控制电路52A向驱动电路53输入信号的示例的时序图。信号B00、信号B10、信号B01、信号B11、信号B02及信号B12为,赋予缓冲器S00、缓冲器S10、缓冲器S01、缓冲器S11、缓冲器S02及缓冲器S12的输入波形。此时,如图13所示,致动器40被赋予将从电极38a朝向电极38b的方向设为正的驱动波形。在该情况下,在致动器40中流通有将从电极38a朝向电极38b的方向设为正的充放电电流。即在定时t1及定时t3,产生充电电流,在定时t2及定时t4,产生放电电流。锁存电路输出为锁存电路65的输出波形。锁存电路65的输出波形在定时t0上升(接通信号),在与驱动波形的结束对应的定时t4不下降,在放电结束后的定时t5下降。
首先,驱动控制电路52A在定时t0从头控制器22接收到打印触发信号的情况下,将用于使驱动电路53成为稳定状态的驱动信号输入至驱动电路53。
驱动控制电路52A输出高电平的信号B01、低电平的信号B11。在该情况下,对象通道的半导体开关P01接通,半导体开关N11断开。此外,驱动控制电路52A输出高电平的信号B00、低电平的信号B10。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P00接通,半导体开关N10断开。此外,驱动控制电路52A输出高电平的信号B02、低电平的信号B12。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P02接通,半导体开关N12断开。在该情况下,对象通道的电极38a及相邻通道的电极38b的电位均为与电源电压VAA对应的+V。因此,不产生致动器40的变形。此外,锁存电路65也成为输出接通信号(高电平的信号)的状态。
接着,驱动控制电路52A在使压力室43扩张的定时t1,将用于使压力室43扩张的ACT波形输入至驱动电路53。
驱动控制电路52A输出低电平的信号B01、高电平的信号B11。在该情况下,对象通道的半导体开关P01断开,半导体开关N11接通。此外,驱动控制电路52A输出高电平的信号B00、低电平的信号B10。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P00接通,半导体开关N10断开。此外,驱动控制电路52A输出高电平的信号B02、低电平的信号B12。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P02接通,半导体开关N12断开。在该情况下,对象通道的电极38a的电位成为GND,相邻通道的电极38b的电位成为+V。因此,致动器40变形,压力室43扩张,墨水引入至压力室内。
接着,驱动控制电路52A在压力室43的扩张完成的定时t2,将用于使驱动电路53成为稳定状态的驱动信号输入至驱动电路53。
驱动控制电路52A输出高电平的信号B01、低电平的信号B11。在该情况下,对象通道的半导体开关P01接通,半导体开关N11断开。此外,驱动控制电路52A输出高电平的信号B00、低电平的信号B10。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P00接通,半导体开关N10断开。此外,驱动控制电路52A输出高电平的信号B02、低电平的信号B12。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P02接通,半导体开关N12断开。在该情况下,对象通道的电极38a及相邻通道的电极38b的电位均为与电源电压VAA对应的+V。因此,在致动器40的变形收敛且压力室43扩张的状态,返回原来的稳定状态。其结果为,压力室43内的压力变高。
接着,驱动控制电路52A在使压力室43收缩的定时t3,将用于使压力室43收缩的INACT波形输入至驱动电路53。
驱动控制电路52A输出高电平的信号B01、低电平的信号B11。在该情况下,对象通道的半导体开关P01接通,半导体开关N11断开。此外,驱动控制电路52A输出低电平的信号B00、高电平的信号B10。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P00断开,半导体开关N10接通。此外,驱动控制电路52A输出低电平的信号B02、高电平的信号B12。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P02断开,半导体开关N12接通。在该情况下,对象通道的电极38a的电位成为+V,相邻通道的电极38b的电位成为GND。因此,致动器40变形,压力室43收缩,压力室43的压力进一步增加。其结果为,压力室43内的墨水从喷嘴41喷出。
接着,驱动控制电路52A在墨水的喷出完成的定时t4,将用于使驱动电路53返回稳定状态的驱动信号输入至驱动电路53。
驱动控制电路52A输出高电平的信号B01、低电平的信号B11。在该情况下,对象通道的半导体开关P01接通,半导体开关N11断开。此外,驱动控制电路52A输出高电平的信号B00、低电平的信号B10。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P00接通,半导体开关N10断开。此外,驱动控制电路52A输出高电平的信号B02、低电平的信号B12。在该情况下,相邻通道的一方的半导体开关P02接通,半导体开关N12断开。在该情况下,形成有致动器40蓄积的电荷通过连接于致动器40与电源电压之间的两个半导体开关的接通电阻进行放电的放电路径。直至致动器40蓄积的电荷完全放电为止的时间即放电时间,根据致动器40的容量和放电路径的阻抗来确定。驱动控制电路52A至少在从INACT波形的供给结束到经过放电时间为止的期间,维持放电路径。
接着,驱动控制电路52A在放电完成的定时t5,将用于使驱动电路53的所有P型沟道MOSFET(连接于电源电压与致动器40之间的半导体开关)断开且使所有N型沟道MOSFET(连接于GND与致动器40之间的半导体开关)断开的驱动信号输入至驱动电路53。
当从INACT波形结束经过与放电时间对应的时间时,驱动控制电路52A的放电时间计时器64将接通信号供给至锁存电路65。在该情况下,锁存电路65输出断开信号。其结果为,成为驱动控制电路52A中的各AND电路输出断开信号的状态。此外,在不输出ACT波形及INACT波形的稳定状态下,成为从驱动控制电路52A的各选择器63输出接通信号的状态。因此,成为各反相电路输出断开信号的状态。由此,驱动控制电路52A输出低电平的信号B01、低电平的信号B11。此外,驱动控制电路52A输出低电平的信号B00、低电平的信号B10。此外,驱动控制电路52A输出低电平的信号B02、低电平的信号B12。由此,半导体开关P00、半导体开关P01、半导体开关P02、半导体开关N10、半导体开关N11及半导体开关N12断开,驱动电路53成为高阻抗状态。驱动控制电路52在从驱动波形的最后的变化到规定时间后将驱动电路53的输出控制为高阻抗。
根据所述的结构,各通道的电极38a及电极38b均为开放状态。由此,即使在喷墨头21具有与墨水接触且连接于接地电位的部件的情况下、即使在具有与墨水接触且具有电位的部件的情况下,构成致动器40的电极38也为开放状态,因此能够防止因电极38的电位而在墨水中产生电泳。其结果为,能够实现喷墨头的长寿命化。
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。
Claims (10)
1.一种喷墨头,其特征在于,具备:
压力室,填充有墨水;
致动器,构成所述压力室的至少一部分;
驱动器集成电路,具有多个第一半导体开关和多个第二半导体开关,多个所述第一半导体开关对所述致动器的电极赋予电源电压的电位,多个所述第二半导体开关对所述致动器的电极赋予接地电位,通过所述第一半导体开关及所述第二半导体开关的接通和断开使所述致动器变形,从而使所述压力室的容积变化;以及
喷嘴板,具备喷嘴,所述喷嘴与所述压力室连通并通过所述压力室的压力喷出所述压力室内的所述墨水,
在所述驱动器集成电路中,
在多个所述第一半导体开关接通且多个所述第二半导体开关断开的稳定状态之后,通过所述第一半导体开关及所述第二半导体开关的接通和断开使所述压力室的容积扩张,
在使所述压力室的容积扩张的状态之后,通过所述第一半导体开关及所述第二半导体开关的接通和断开使所述压力室的容积收缩,
在使所述压力室的容积收缩的状态之后,返回所述稳定状态,在返回所述稳定状态之后经过预先设定的时间后,使所述多个所述第一半导体开关断开。
2.根据权利要求1所述的喷墨头,其特征在于,
所述驱动器集成电路在使所述压力室的容积收缩的状态之后,返回所述稳定状态,在返回所述稳定状态之后,在经过通过所述致动器的容量和所述第一半导体开关的阻抗确定的时间后,使所述多个所述第一半导体开关断开。
3.根据权利要求1所述的喷墨头,其特征在于,
所述致动器构成所述压力室的壁。
4.一种喷墨头,其特征在于,具备:
压力室,填充有墨水;
致动器,构成所述压力室的至少一部分;
驱动电路,连接于所述致动器的电极并对所述致动器的电极赋予驱动波形;以及
驱动控制电路,在从所述驱动波形的最后的变化起经过预先设定的时间后将所述驱动电路的输出控制为高阻抗。
5.根据权利要求4所述的喷墨头,其特征在于,
所述驱动电路具有:
多个第一半导体开关,对所述致动器的电极赋予电源电压的电位;以及
多个第二半导体开关,对所述致动器的电极赋予接地电位,
所述驱动控制电路在从驱动波形的最后的变化起经过预先设定的时间后使所述第一半导体开关和所述第二半导体开关断开。
6.根据权利要求4所述的喷墨头,其特征在于,
所述驱动波形为施加于所述致动器的电压。
7.一种喷墨打印机,其特征在于,具备:
输送马达,输送印刷介质;
压力室,填充有墨水;
致动器,构成所述压力室的至少一部分;
驱动器集成电路,具有多个第一半导体开关和多个第二半导体开关,多个所述第一半导体开关对所述致动器的电极赋予电源电压的电位,多个所述第二半导体开关对所述致动器的电极赋予接地电位,通过所述第一半导体开关及所述第二半导体开关的接通和断开使所述致动器变形,从而使所述压力室的容积变化;以及
喷嘴板,具备喷嘴,所述喷嘴与所述压力室连通并通过所述压力室的压力将所述压力室内的所述墨水喷出至由所述输送马达输送的所述印刷介质,
在所述驱动器集成电路中,
在多个所述第一半导体开关接通且多个所述第二半导体开关断开的稳定状态之后,通过所述第一半导体开关及所述第二半导体开关的接通和断开使所述压力室的容积扩张,
在使所述压力室的容积扩张的状态之后,通过所述第一半导体开关及所述第二半导体开关的接通和断开使所述压力室的容积收缩,
在使所述压力室的容积收缩的状态之后,返回所述稳定状态,在返回所述稳定状态之后经过预先设定的时间后,使所述多个所述第一半导体开关断开。
8.根据权利要求7所述的喷墨打印机,其特征在于,
所述致动器构成所述压力室的壁。
9.根据权利要求7所述的喷墨打印机,其特征在于,
所述喷墨打印机具备与其他设备通信的通信接口。
10.根据权利要求7所述的喷墨打印机,其特征在于,
所述喷墨打印机具备驱动所述输送马达的马达驱动电路。
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