CN117774300A - 液体喷头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液体喷头，能够抑制液体喷出动作时的压电致动器和驱动电路的发热。

Description

液体喷头

技术领域

本发明的实施方式涉及一种液体喷头。

背景技术

已知有将规定量的液体供至给规定的位置的液体喷头。液体喷头搭载于例如喷墨打印机、3D打印机、分配装置等。喷墨打印机从喷墨头中喷出油墨的液滴，从而在记录介质的表面形成图像等。3D打印机从造型材料喷头喷出造型材料的液滴使其固化，形成三维造型物。分配装置喷出样品的液滴以向多个容器等供给规定量。

液体喷头具有多个喷出液体的通道。各通道具备喷出液体的喷嘴、与喷嘴连通的压力室、和改变压力室的容积的压电致动器。液体喷头进一步具备从多个通道中选择喷出液体的通道，向压电致动器提供驱动信号以使其驱动的驱动电路。在液体喷头中，根据压电致动器的电容、充电电压、充电次数、放电次数等，在进行喷出液体的动作时，压电致动器和驱动电路会发热。

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明想要解决的技术问题在于，提供一种能够抑制喷出液体的动作时的压电致动器或驱动电路的发热的液体喷头。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的实施方式的液体喷头具备压电致动器、电源供给部、辅助电位供给部、及控制电路。压电致动器构成为从喷嘴中喷出液体。电源供给部向所述压电致动器供给提供最大变形的最大电位、不向所述压电致动器提供变形的最低电位、和向所述压电致动器提供小于所述最大变形的平稳变形的中间电位。辅助电位供给部将所述最低电位与所述中间电位的电位差分压为n等份，以生成n-1个辅助电位，并且以能够对所述压电致动器充放电的方式，将所述辅助电位的电荷储存于分别具有大于所述压电致动器的总电容的电容的n个电容器。控制电路进行如下控制：在向所述压电致动器提供电压波形以进行一系列的液体喷出动作时，首先向所述压电致动器提供所述中间电位，使所述压电致动器平稳变形，然后每喷出一点量的液体，则使电压以所述中间电位为起点变化至包括所述辅助电位的各电位，最后使电压返回至所述中间电位。

附图说明

图1是具备根据第一实施方式的喷墨头的喷墨打印机的整体构成图。

图2是上述喷墨头的立体图。

图3是将上述喷墨头的头部部分放大的剖视图。

图4是将上述喷墨头的头部部分放大的剖视图。

图5是将上述喷墨头的头部部分放大的俯视图。

图6是上述喷墨头的驱动电路。

图7是上述喷墨头的辅助电位供给电路。

图8是上述辅助电位供给电路的变形例。

图9是上述喷墨头的波形生成电路的电路图。

图10是提供给上述喷墨头的致动器的电压波形。

图11是提供了上述电压波形的致动器的动作说明图。

图12是根据第二实施方式的辅助电位供给电路。

图13是上述辅助电位供给电路的变形例。

图14是第二实施方式的波形生成电路。

图15是提供给第二实施方式的致动器的电压波形。

图16是根据第三实施方式的喷墨头的驱动电路。

图17是第三实施方式的波形生成电路。

图18是第三实施方式的选择开关的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图，对根据实施方式的液体喷头进行详细叙述。需要说明的是，在各个图中，相同构成带有相同的符号。

(第一实施方式)

作为搭载有实施方式的液体喷头的图像形成装置的一例，对在记录介质上印刷图像的喷墨打印机10进行说明。图1示出喷墨打印机10的示意性构成。喷墨打印机10在框体11的内部配置：收纳作为记录介质的一例的片材S的盒体12、片材S的上游输送路径13、输送从盒体12内中取出的片材S的输送带14、朝向输送带14上的片材S喷出油墨的液滴的多个喷墨头100～103、片材S的下游输送路径15、排纸托盘16、及控制基板17。作为用户界面的操作部18配置在框体11的上部侧。

片材S上印刷的图像数据由例如作为外接设备的电脑200生成。由电脑200生成的图像数据通过电缆201、连接器202、203传送给喷墨打印机10的控制基板17。

拾取辊204将片材S从盒体12中逐张向上游输送路径13供给。上游输送路径13由输送辊对131、132和片材引导板133、134构成。片材S经过上游输送路径13传送给输送带14的上表面。图中的箭头104表示片材S从盒体12向输送带14的输送路径。

输送带14是表面上形成有多个通孔的网状的环形带。驱动辊141、从动辊142、143这三根辊将输送带14支承为可转动。电机205通过转动驱动辊141带动输送带14转动。电机205是驱动装置的一例。图中的105表示输送带14的转动方向。在输送带14的背面侧配置负压容器206。负压容器206与用于减压的风扇207相连。风扇207通过所形成的气流使负压容器206内为负压，将片材S吸附保持于输送带14的上表面。图中106表示气流的流动。

作为液体喷头的一例的喷墨头100～103配置为与输送带14上吸附保持的片材S间隔例如1mm的微小间隙而对置。喷墨头100～103分别向片材S喷出油墨的液滴。喷墨头100～103在片材S通过下方时印刷图像。各喷墨头100～103除了所喷出的油墨的颜色不同之外，结构相同。油墨的颜色为例如青色、品红色、黄色、黑色。

喷墨头100～103分别经由油墨流路311～314与油墨罐315～318及油墨供给压力调节装置321～324相连。各油墨罐315～318配置于各喷墨头100～103的上方。为了在待机时油墨不会从喷墨头100～103的喷嘴24(参照图2)漏出，各油墨供给压力调节装置321～324将各喷墨头100～103内调节为相对于大气压为负压，例如-1.2kPa。形成图像时，各油墨罐315～318的油墨通过油墨供给压力调节装置321～324供给至各喷墨头100～103。

在形成图像之后，从输送带14向下游输送路径15传送片材S。下游输送路径15由输送辊对151、152、153、154和规定片材S的输送路径的片材引导板155、156构成。片材S经过下游输送路径15并从排出口157向排纸托盘16传送。图中，箭头107表示片材S的输送路径。

接下来，对喷墨头100～103的构成进行说明。以下，参照图2～图5，对喷墨头100进行说明，喷墨头101～103的结构也与喷墨头100相同。

如图2所示，喷墨头100具备作为液体喷出部的一例的头部2。头部2与作为膜布线基板的一例的柔性印刷布线板21连接。柔性印刷布线板21与作为中继基板的一例的印刷基板22连接。头部2具备作为喷嘴部的一例的喷嘴板23。头部2经由油墨流路311与图1的油墨供给压力调节装置321连接。

喷出油墨的各通道的喷嘴24沿着喷嘴板23的第一方向的例如X方向排列。喷嘴密度设置在例如150～1200dpi的范围内。喷嘴24不限定于一列，也可以为多列。头部2的详细构成将在后文叙述。

柔性印刷布线板21是使用例如聚酰亚胺等合成树脂膜的柔性的印刷布线基板。柔性印刷布线板21搭载有作为驱动芯片的用于驱动的IC(Integrated Circuit：集成电路)3(以下，称为驱动IC)。印刷基板22是将加入有玻璃纤维的环氧树脂层和铜布线层多层层叠而成的硬质的通孔基板。作为控制部的驱动IC3暂时储存由喷墨打印机10的控制基板17经由印刷基板22发送来的打印数据，并在规定的定时向各通道提供驱动信号，以喷出油墨。

图3～图5是头部2的部分剖视图。喷嘴板23接合在压力室基板4的一面上。喷嘴板23是由例如聚酰亚胺等树脂或不锈钢等金属形成的矩形板。振动板5接合在与喷嘴板23相反侧的压力室基板4的一面上。振动板5具有挠性，即施加外力时会产生变形。振动板5是由例如镍及不锈钢等金属形成的薄板状的板。振动板5的材质也可以为聚酰亚胺膜等除金属以外的材质。

压力室42形成于压力室基板4。多个压力室42排列在各喷嘴24的位置，并分别与喷嘴24连通。压力室基板4由例如不锈钢等金属形成。作为一例，压力室42通过在压力室基板4上形成沿着第二方向的例如Z方向贯穿的矩形开口，并由喷嘴板23和振动板5分别堵塞两侧的开口来形成。

压力室42与具有狭窄部的引导流路43连通，并进一步经由作为贯穿振动板5的开口孔的油墨供给口44与油墨供给歧管45连通。引导流路43在每个压力室42的压力室基板4的振动板5侧的一面上沿着第三方向的例如Y方向形成为槽形。油墨供给歧管45形成在与振动板5的一面接合的架体46内。油墨供给歧管45沿着X方向延伸，并经由各通道的油墨供给口44及引导流路43分别与各通道的压力室42连通。作为共用油墨室的油墨供给歧管45与油墨流路311连通(参照图1、图2)。

各通道的致动器6排列在夹着振动板5并与压力室42及引导流路43对置的位置。各致动器6通过将Z方向上的与振动板5相反侧的一面分别接合于支承部件47而固定。

作为压电致动器的一例的致动器6是例如压电元件等压电体61、第一内部电极62及第二内部电极63交替层状层叠而形成的层叠型压电致动器(特别参照图3)。各压电体61配置为其极化方向在例如Z方向上彼此相反，并在d33模式下变形。第一内部电极62和第二内部电极63是分别形成于压电体61的主面的导电膜。第一内部电极62分别形成至Y方向上的致动器6的一个端面，并与形成于该端面的第一外部电极64连接。第二内部电极63分别形成至Y方向上的致动器6的另一个端面，并与形成于该端面的第二外部电极65连接。虚设层68是与压电体61相同的材料。但是，虚设层68未设置内部电极，不会被施加电场，因此不会变形。虚设层68作为将致动器6固定于支承部件47的基底(特别参照图4)、或者作为用于实现组装期间或组装后的精度而进行研磨的研磨余量。

作为一例，层叠有多个压电体61的致动器6在加工为薄板状的各压电体61的主面上分别成膜第一内部电极62和第二内部电极63。接着，将压电体61彼此层叠并烧成为一体。然后，成膜第一外部电极64和第二外部电极65。然后，将压电体61极化。压电体61由锆钛酸铅(PZT)等含铅压电材料或铌酸钠钾等不含铅压电材料形成。第一内部电极62和第二内部电极63由银钯等可烧成的导电性材料成膜。第一外部电极64和第二外部电极65通过电镀法及溅射法等已知的方法由Ni、Cr、Au等成膜。

各致动器6的第一外部电极64分别连接于柔性印刷布线板21的单独布线66(参照图3)。柔性印刷布线板21具有基材26、单独布线66、粘接层27和绝缘层28。柔性印刷布线板21配置为使形成有焊锡镀层29的区域与第一外部电极64对置，并通过熔融焊锡来将各通道的第一外部电极64和单独布线66电连接及机械连接。另一方面，各通道的第二外部电极65连接于共用布线(未图示)，并经由例如柔性印刷布线板21连接于共用电位。

支柱60经由槽69配置在各通道的致动器6之间。用于驱动的致动器6及作为支柱60的虚设致动器使用共用的压电体61、第一内部电极62及第二内部电极63一并形成，并通过形成槽69而分为单独的致动器6和支柱60。支柱60配置于与邻接的压力室42之间的隔壁40相对应的位置(参照图4)。支柱60也可以代替与致动器6同样地由压电体61等形成，而由其它部件形成。例如也可以与支承部件47一体地形成支柱。

图6是喷墨头100的驱动电路。如图6所示，各通道的致动器6(Cx1～Cxn)经由与第一外部电极64连接的单独布线66而分别连接于驱动IC3的输出端子。第一外部电极64和单独布线66的连接点是致动器6的单独端子。另一方面，各致动器6(Cx1～Cxn)的第二外部电极65经由共用布线67连接于例如电线接地端(GND)等共用电位。第二外部电极65和共用布线67的连接点是致动器6的公共端子。

各致动器6(Cx1～Cxn)的单独布线66分别连接于每个通道的驱动驱动器D。各驱动驱动器D上连接提供给致动器6的多个电位V1、V2、V31、V32、V0的电源。多个电位为最大电位V1、最低电位V0、中间电位V2及辅助电位V31、V32。最大电位V1是在油墨喷出动作时的致动器6的变形范围内提供最大变形的电位。最低电位V0是不向致动器6提供变形的电位。中间电位V2是向致动器6提供小于最大变形的变形的电位。

此处，将向致动器6提供中间电位V2而使其变形称为“平稳变形”。平稳变形作为例如喷出油墨的动作的标准。例如在公共端子连接于共用电位，并向单独端子提供电压时，在d33模式或者d31模式下纵向变形的致动器6的情况下，如果以平稳变形为标准，则能够提供最大电位V1使其沿着第一方向(例如伸长方向)变形，并提供最低电位V0使其沿着与第一方向相反的第二方向(例如收缩方向)变形。

最大电位V1、中间电位V2及最低电位V0从外部电源供给。中间电位V2从电压V2的外部电源7供给。最大电位V1从串联连接的电压V2的外部电源7和电压V1-V2的外部电源71供给。最低电位V0从外部电源7的负极侧供给。各电位V1、V2、V0的值可以由致动器6的结构及油墨的种类等来确定。举例而言，最大电位V1为20V，中间电位V2为10V，最低电位V0为0V。最大电位V1、中间电位V2、最低电位V0的电源7、71是电源供给部的一例。

辅助电位V31、V32是处于中间电位V2和最低电位V0之间的彼此不同的电位。辅助电位V31、V32不单独设置外部电源，而是由辅助电位供给电路72生成。在该示例中，将中间电位V2和最低电位V0的电位差分压为三等份，将中间电位V2的1/3的电位设为辅助电位V31，中间电位V2的2/3的电位设为V32。生成的辅助电位的数量不限定于两个。即，将中间电位V2与最低电位V0的电位差分压为n等份，生成n-1个辅助电位。“n”为2以上。

图7是辅助电位供给电路72的优选的一例。辅助电位供给电路72在中间电位V2和最低电位V0之间串联连接三个分压电阻Rd1、Rd2、Rd3进行分压。三个分压电阻Rd1、Rd2、Rd3使用电阻值相同的电阻。由此，将中间电位V2与最低电位V0的电位差分压为三等份。并且，在中间电位V2和最低电位V0之间串联连接三个电容器Cs₁、Cs₂、Cs₃。电容器Cs₁、Cs₂、Cs₃的电容分别大于全部通道的致动器6(Cx1～Cxn)的总电容。优选为10倍以上。作为一例，在每个致动器6(Cx1～Cxn)的电容为1000pF，通道数为300ch的情况下，总电容为0.3μF。在该情况下，电容器Cs₁、Cs₂、Cs₃分别使用电容为10倍以上的3μF以上的电容器。

各分压电阻Rd1、Rd2、Rd3之间的节点和各电容器Cs₁、Cs₂、Cs₃之间的节点经由运算放大器73、74连接。运算放大器73采用正输入上连接分压电阻Rd1、Rd2之间的节点，负输入上连接放大器的输出的电压跟随器的构成。并且，在运算放大器73的输出与电容器Cs₁、Cs₂之间的节点之间连接限制电阻Rs1。同样地，运算放大器74采用在正输入上连接分压电阻Rd2、Rd3之间的节点，负输入上连接放大器的输出的电压跟随器的构成。并且，在运算放大器74的输出与电容器Cs₂、Cs₃之间的节点之间连接限制电阻Rs2。

运算放大器73、74以由分压电阻Rd1、Rd2、Rd3确定的辅助电位为目标值对电容器Cs₁、Cs₂、Cs₃进行充放电。如下文详细所述，对电容器Cs₁、Cs₂、Cs₃充电的辅助电位V31、V32的电荷用于致动器6的充电。并且，电容器Cs₁、Cs₂、Cs₃接受并储存从致动器6放电后的辅助电位V31、V32的电荷。即，辅助电位V31、V32的致动器6的充放电通过在电容器Cs₁、Cs₂、Cs₃与致动器6之间授受电荷来进行。

上述辅助电位供给电路72是将中间电位V2与最低电位V0的电位差等分分压，生成辅助电位V31、V32，并以可对致动器6进行充放电的方式，储存生成的辅助电位V31、V32的电荷的辅助电位供给部的一例。并且，在图6及图7的示例中，向致动器6提供最大电位V1和中间电位V2的电源供给部也兼作为辅助电位供给电路72。

限制电阻Rs1、Rs2防止运算放大器73、74对辅助电位V31、V32的电位变动过度响应而进行动作。即，当向致动器6提供辅助电位V31(V32)的电荷以充电时，电容器Cs₁、Cs₂(Cs₂、Cs₃)电压降低，但如果运算放大器73(74)会立刻对该电容器Cs₁、Cs₂(Cs₂、Cs₃)的电压降低响应而进行动作，则消耗电力。因此，设置限制电阻Rs1、Rs2，调节运算放大器73、74的响应速度。运算放大器73、74优选尽可能仅在电容器Cs₁、Cs₂、Cs₃的初始充电时进行动作。另外，若使用运算放大器73、74，能够增大分压电阻Rd1、Rd2、Rd3的电阻值，相应地，也具有抑制功耗的优点。

但是，如图8中的变形例所示，辅助电位供给电路72也可以省略运算放大器73、74和限制电阻Rs1、Rs2。

各电位V1、V2、V0、V31、V32用于生成喷出油墨的电压波形。驱动IC3的各驱动驱动器D分别具有波形生成电路，针对每个通道独立地生成电压波形。图9是波形生成电路8的一例。波形生成电路8具备根据控制输入C1提供最大电位V1的电流源开关81、根据控制输入C0提供最低电位V0的电流槽开关82、根据控制输入C2提供中间电位V2的双向开关83、根据控制输入C3提供辅助电位V32的双向开关84、及根据控制输入C4提供辅助电位V31的双向开关85。中间电位V2、辅助电位V31、V32存在对致动器6充电和放电的两种情况，因此为双向开关。

各通道的驱动驱动器D根据喷出油墨的电压波形，按照预定的顺序排他性地输出控制信号C0～C4。波形生成电路8根据控制信号C0～C4切换各开关81～85的开(ON)-关(OFF)，生成使用各电位V1、V2、V0、V31、V32的电压波形。各开关81～85中的两个以上不会同时为开。从哪个通道喷出油墨是基于从作为例如打印机10的控制部的控制基板17(参照图1)发送来的打印数据。

图10示出一系列的油墨喷出动作的序列。图10中一并示出喷出一点油墨的电压波形和控制信号C0～C4的开-关的定时。一系列的油墨喷出动作通过作为控制电路的一例的驱动驱动器D进行控制。图11示意性示出致动器6的动作。以下，参照图10及图11对致动器6的油墨喷出动作进行说明。

例如，在初始状态下，如图10所示，驱动驱动器D通过控制信号C0打开波形生成电路8的开关82，预先向致动器6的单独端子提供最低电位V0。接着，当开始一系列的油墨喷出动作的序列时，驱动驱动器D首先输出控制信号C2打开开关83，向致动器6提供中间电位V2。提供了中间电位V2的致动器6平稳变形。具体而言，如图11的(a)所示，向压电体61的极化轴的朝向施加电场，成为致动器6沿层叠方向(Z方向)伸长，压力室42的容积缩小的状态。这在油墨喷出的定时之前预先进行。接着，保持中间电位V2，形成待机状态，直至根据打印数据开始进行油墨的喷出动作。

然后，在根据打印数据进行喷出一点油墨的动作的情况下，通过控制信号C3打开开关84，向致动器6提供辅助电位V32。接着，通过控制信号C4打开开关85，向致动器6提供辅助电位V31。再接着，通过控制信号C0打开开关82，向致动器6提供最低电位V0。如此一来，经由辅助电位V31、V32分段将致动器6的电压从中间电位V2降低至最低电位V0。由此，如图11的(b)所示，伸长后的致动器6复原，即相对收缩，压力室42的容积相对扩张。与压力室42的容积扩张相应地，油墨经由引导流路43流入压力室42内。

接着，将驱动电压从V2降低至V0的变化开始之后经过了例如头部2的压力振动周期的1/2的时间后，通过控制信号C4打开开关85，向致动器6提供辅助电位V31，接着，通过控制输入C3打开开关84，向致动器6提供辅助电位V32，再接着，通过控制输入C2打开开关83，向致动器6提供中间电位V2。通过如此将致动器6的电压从最低电位V0升高至中间电位V2，如图11的(c)所示，使致动器6沿着层叠方向(Z方向)伸长，压力室42的容积相对缩小，从而使油墨的液滴R从喷嘴24喷出。

接着，在升高至中间电位V2之后经过了例如头部2的压力振动周期的1/2的时间之后，通过控制信号C1打开开关81，向致动器6提供最大电位V1，规定时间之后，通过控制信号C2打开开关83，返回至中间电位V2。通过此时的致动器6的伸长(图11的(d))和恢复(图11的(a))使压力室42的容积缩小、恢复，通过该动作使残留振动衰减。通过这一系列的动作，能够喷出一点油墨的液滴R。在基于打印数据继续喷出油墨的情况下，反复进行在中间电位V2下开始并在中间电位V2下结束的一点油墨的喷出动作。接着，最后一点的油墨的喷出结束之后，返回图10所示最低电位V0，结束一系列的液体喷出动作。

喷出一点油墨的电压波形(参照图10)在中间电位V2下开始并在中间电位V2下结束。期间，在图10的f2中由头部2的致动器6(即驱动的各致动器6)向辅助电位V32的电源充电时的头部2的致动器6与辅助电位V32的电源的电压差V2-V32与在r2中由辅助电位V32的电源向头部2的致动器6充电时的辅助电位V32的电源与头部2的致动器6的电压差V32-V31相等。另外，在f1中由头部2的致动器6向辅助电位V31的电源充电时的头部2的致动器6与辅助电位V31的电源的电压差V32-V31与在r1中由辅助电位V31的电源向头部2的致动器6充电时的辅助电位V31的电源与头部2的致动器6的电压差V31-V0相等。由此，向电容器Cs₁、Cs₂、Cs₃的充电电荷和放电电荷相等。因此，在喷出一点油墨的动作期间，仅与由电容器Cs₁、Cs₂、Cs₃放电的电荷相同的电荷被电容器Cs₁、Cs₂、Cs₃再生，辅助电位V31、V32在喷出油墨之后，也保持之前的电压。通过供给及再生该辅助电位V31、V32的电荷，能够减少功耗，抑制喷墨头100的驱动电路和致动器6的发热。当然，喷出一点油墨的电压波形并不限定于图10的电压波形。例如可以为滴落多个油墨滴以形成一点的多点的电压波形等。并且，不限定于上述拉制的电压波形。这是因为，只要在中间电位V2下开始且中间电位V2下结束期间，保持从辅助电位的电源向致动器6充电时的致动器6与辅助电位的电源的电压差和次数与由致动器6向辅助电位的电源充电时的致动器6与辅助电位的电源的电压差和次数相等这一规则，则无论是哪种电压波形，均保持辅助电位V31、V32的电荷的收支。因此，基于运算放大器73、74的充电量少，能够节约功耗。

并且，由于设定电容器Cs₁、Cs₂、Cs₃的电容充分大于全部通道的致动器6(Cx1～Cxn)的总电容，因此，在喷出一点油墨的驱动波形的序列中，能够减少电容器Cs₁、Cs₂、Cs₃的电压变化。由此，能够抑制运算放大器73、74过度响应而消耗电力。进而，通过在运算放大器73、74的输出上设置限制电阻Rs1、Rs2，使运算放大器73、74不会响应电容器Cs₁、Cs₂、Cs₃的微小的电压变化。

(第二实施方式)

接下来，对根据第二实施方式的喷墨头100进行说明。根据第二实施方式的喷墨头100在最大电位V1和中间电位V0之间生成辅助电位V41来代替辅助电位V32，除此之外，其构成与第一实施方式相同。因此，针对与第一实施方式同样的构成，省略详细说明。

图12是第二实施方式的辅助电位供给电路72的一例。图13是辅助电位供给电路72的变形例。图14是波形生成电路8的一例。图15示出一系列的油墨喷出动作的序列。图15中一并示出喷出一点油墨的电压波形和控制信号C0～C4的开-关的定时。一系列的油墨喷出动作通过作为控制电路的一例的驱动驱动器D控制。

如图12所示，辅助电位供给电路72在最大电位V1和最低电位V2之间串联连接两个分压电阻Rd4、Rd5进行分压。两个分压电阻Rd4、Rd5使用电阻值相同的电阻。由此，将最大电位V1和中间电位V2的电位差分压为二等份。并且，在最大电位V1和中间电位V2之间串联连接两个电容器Cs₄、Cs₅。分压电阻Rd4、Rd5之间的节点和电容器Cs₄、Cs₅之间的节点通过运算放大器75连接。运算放大器75采用在正输入上连接分压电阻Rd4、Rd5之间的节点，负输入上连接放大器的输出的电压跟随器的构成。并且，在运算放大器75的输出和电容器Cs₄、Cs₅之间的节点之间连接限制电阻Rs3。生成的辅助电位的数量不限定于一个。即，将最大电位V1与中间电位V2的电位差分压为m等份，生成m-1个辅助电位。“m”为2以上。电容器Cs₄、Cs₅的电容分别大于全部通道的致动器6(Cx1～Cxn)的总电容。优选为10倍以上。

并且，辅助电位供给电路72在中间电位V2和最低电位V0之间串联连接两个分压电阻Rd6、Rd7进行分压。两个分压电阻Rd4、Rd5使用电阻值相同的电阻。由此，将中间电位V2与最低电位V0的电位差分压为二等份。并且，在中间电位V2和最低电位V0之间串联连接两个电容器Cs₆、Cs₇。分压电阻Rd6、Rd7之间的节点和电容器Cs₆、Cs₇之间的节点经由运算放大器76连接。运算放大器76采用在正输入上连接分压电阻Rd6、Rd7之间的节点，负输入上连接放大器的输出的电压跟随器的构成。并且，在运算放大器76的输出和电容器Cs₆、Cs₇之间的节点之间连接限制电阻Rs4。电容器Cs₆、Cs₇的电容分别大于全部通道的致动器6(Cx1～Cxn)的总电容。优选为10倍以上。

如图13中的变形例所示，辅助电位供给电路72也可以省略运算放大器75、76和限制电阻Rs3、Rs4。

如图14所示，波形生成电路8具备：按照控制输入C1提供最高电位V1的电流源开关81、按照控制输入C0提供最低电位V0的电流槽开关82、按照控制输入C2提供中间电位V2的双向开关83、按照控制输入C3提供辅助电位V41的双向开关84、以及按照控制输入C4提供辅助电位V31的双向开关85。中间电位V2、辅助电位V41、V31存在对致动器6进行充电和放电的两种情况，因此采用双向开关。

接下来，参照图15，对致动器6的油墨喷出动作进行说明。例如，在初始状态下，如图15所示，通过控制信号C0打开波形生成电路8的开关82，预先向致动器6的单独端子提供最低电位V0。并且，当开始一系列的油墨喷出的序列时，通过控制信号C2打开开关83，向致动器6提供中间电位V2。提供了中间电位V2的致动器6平稳变形(参照图11的(a))。

然后，在根据打印数据开始进行喷出一点油墨的动作的情况下，通过控制信号C4打开开关85，向致动器6提供辅助电位V31。接着，通过控制输入C0打开开关82，向致动器6提供最低电位V0。如此一来，经由辅助电位V31分段将致动器6的电压从中间电位V2降低至最低电位V0，从而使油墨流入压力室42内(参照图11的(b))。

接着，将驱动电压从V2降低至V0的变化开始之后经过了例如头部2的压力振动周期的1/2的时间后，通过控制信号C4打开开关85，向致动器6提供辅助电位V31，接着，通过控制信号C2打开开关83，向致动器6提供中间电位V2。通过如此将致动器6的电压从最低电位V0升高至中间电位V2，从喷嘴24喷出油墨的液滴R(参照图11的(c))。

接着，在升高至中间电位V2之后经过了例如头部2的压力振动周期的1/2的时间之后，通过控制信号C3打开开关84，向致动器6提供辅助电位V41，接着，通过控制输入C1打开开关81，向致动器6提供最大电位V1。进而在预定时间后，通过控制信号C3打开开关84，向致动器6提供辅助电位V41，接着，通过控制输入C2打开开关83，返回至中间电位V2。通过此时的致动器6的伸长和恢复使残留振动衰减(参照图11的(d)、图11的(a))。在基于打印数据继续喷出油墨的情况下，反复进行在中间电位V2下开始并在中间电位V2下结束的一点油墨的喷出动作。接着，最后一点的油墨的喷出结束之后，返回图15所示最低电位V0，结束一系列的液体喷出动作。

在第二实施方式中，也在中间电位V2下开始并在中间电位V2下结束。期间，在图15的f1中由头部2的致动器6(即驱动的各致动器6)向辅助电位V31的电源充电时的头部2的致动器6与辅助电位V31的电源的电压差V2-V31与在r1中由辅助电位V31的电源向头部2的致动器6充电时的辅助电位V31的电源与头部2的致动器6的电压差V31-V0相等。另外，在f2中由头部2的致动器6向辅助电位V41的电源充电时的头部2的致动器6与辅助电位V41的电源的电压差V1-V41与在r2中由辅助电位V41的电源向头部2的致动器6充电时的辅助电位V41的电源与头部2的致动器6的电压差V41-V2相等。因此，在一点油墨喷出动作期间，仅与由电容器Cs₄、Cs₅、Cs₆、Cs₇放电的电荷相同的电荷被电容器Cs₄、Cs₅、Cs₆、Cs₇再生，辅助电位V41、V31即使在喷出油墨之后，也保持之前的电压。通过供给及再生该辅助电位V41、V31的电荷，能够减少功耗，抑制喷墨头100的驱动电路和致动器6的发热。

(第三实施方式)

接下来，对根据第三实施方式的喷墨头100进行说明。根据第三实施方式的喷墨头100生成共用电压波形VCOM，以此来代替针对每个通道独立地生成电压波形，除此之外，其构成与第一实施方式相同。因此，针对与第一实施方式同样的构成，省略详细说明。

图16是喷墨头100的驱动电路。如图16所示，本实施方式具备共用波形生成电路9。共用波形生成电路9以来自辅助电位供给电路72的各电位V1、V2、V0、V31、V32为电源来生成共用电压波形VCOM。共用电压波形VCOM是与例如图10所示的电压波形相同的波形。生成的共用电压波形VCOM提供给驱动IC3。驱动IC3切换例如针对每个通道设置的选择开关的开-关，从而选择性地向致动器6提供共用电压波形VCOM。

图17是共用波形生成电路9的一例。共用波形生成电路9具备：按照控制输入C1提供最高电位V1的电流源开关91、根据控制输入C0提供最低电位V0的电流槽开关92、根据控制输入C2提供中间电位V2的双向开关93、根据控制输入C3提供辅助电位V32的双向开关94、和根据控制输入C4提供辅助电位V31的双向开关95。中间电位V2、辅助电位V31、V32存在对致动器6进行充电和放电的两种情况，因此采用双向开关。共用波形生成电路9按照控制信号C0～C4切换各开关91～95的开-关，生成例如与图10所示的电压波形相同的形状的共用电压波形VCOM。

图18是驱动IC3的选择开关96的一例。驱动IC3基于打印数据向喷出油墨的通道提供控制信号Cc1～Cc2。相应通道的选择开关96通过控制信号Cc1～Cc2打开，向致动器6提供共用电压波形VCOM。此时的致动器6的动作如上所述(参照图11)。即使是这样的构成，只要保持共用电压波形VCOM的喷出一点油墨的电压波形在中间电位V2开始并在中间电位V2结束这一规则，则通过供给及再生辅助电位V31、V32的电荷，能够降低功耗，抑制喷墨头100的驱动电路和致动器6的发热。需要说明的是，如第二实施方式所示，也可以采用生成辅助电位V41来代替辅助电位V32的构成。

综上所述，根据上述任意的一种实施方式，可以抑制油墨喷出动作时的致动器6及驱动电路的发热和功耗。另外，通过经由辅助电源，可以从致动器6的动作中除去不需要的高频分量，以稳定地喷出油墨。

需要说明的是，致动器6不限定于层叠多个压电体61的层叠型。压电体61也可以为单层的致动器。另外，施加驱动电压时的致动器的动作不限定于纵向振动。并且，不限定于按需滴落(drop-on-demand)压电方式，还可以应用于连续方式。

在上述实施方式中，以喷墨打印机10的喷墨头100为液体喷出装置的一例进行了说明，但液体喷出装置也可以为3D打印机的造型材料喷头、分注装置的样品喷头。

本发明的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。这些新的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、改变。这些实施方式及其变形被包括在发明的范围和宗旨中，并且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

10：喷墨打印机；100～103：喷墨头；24：喷嘴；3：驱动IC；6：致动器；72：辅助电位供给电路；73、74、75、76：运算放大器；8：波形生成电路；D：驱动驱动器(驱动电路)；Rd：分压电阻；Cs：电容器；Rs：极限电阻；V1：最大电位；V2：中间电位；V0：最低电位；V31、V32、V41：辅助电位。

Claims (10)

1.一种液体喷头，其特征在于，

所述液体喷头具备：

压电致动器，构成为从喷嘴中喷出液体；

电源供给部，供给最大电位、最低电位以及中间电位，所述最大电位是向所述压电致动器提供最大变形的电位，所述最低电位是不向所述压电致动器提供变形的电位，所述中间电位是向所述压电致动器提供小于所述最大变形的平稳变形的电位；

辅助电位供给部，将所述最低电位与所述中间电位的电位差分压为n等份，以生成n-1个辅助电位，并且以能够对所述压电致动器充放电的方式将所述辅助电位的电荷储存于n个电容器，所述n个电容器分别具有大于所述压电致动器的总电容的电容；以及

控制电路，在向所述压电致动器提供电压波形以进行一系列的液体喷出动作时，首先向所述压电致动器提供所述中间电位，使所述压电致动器平稳变形，然后每喷出一点量的液体，则使电压以所述中间电位为起点变化至包括所述辅助电位的各电位，最后使电压返回至所述中间电位。

2.根据权利要求1所述的液体喷头，其特征在于，

所述液体喷头反复喷出多个点，在最后一点的喷出结束之后，返回至所述最低电位，结束一系列的液体喷出动作。

3.一种液体喷头，其特征在于，

所述液体喷头具备：

压电致动器，构成为从喷嘴喷出液体；

电源供给部，供给最大电位、最低电位以及中间点位，所述最大电位是向所述压电致动器提供最大变形的电位，所述最低电位是不向所述压电致动器提供变形的电位，所述中间电位是向所述压电致动器提供小于所述最大变形的平稳变形的电位；

辅助电位供给部，将所述中间电位与所述最大电位的电位差分压为m等份，生成m-1个辅助电位，并且以能够对所述压电致动器充放电的方式，将所述辅助电位的电荷储存于m个电容器，所述m个电容器分别具有比所述压电致动器的总电容大的电容；以及

控制电路，在向所述压电致动器提供电压波形以进行一系列的液体喷出动作时，首先向所述压电致动器提供所述中间电位，使所述压电致动器平稳变形，然后每喷出一点量的液体，则使电压以所述中间电位为起点变化至包括所述辅助电位的各电位，最后使电压返回至所述中间电位。

4.根据权利要求3所述的液体喷头，其特征在于，

所述液体喷头反复喷出多个点，在最后一点的喷出结束之后，返回至所述最低电位，结束一系列的液体喷出动作。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的液体喷头，其特征在于，

所述压电致动器是将一个端子连接于单独端子，另一个端子连接于公共端子，当向所述单独端子提供电压时纵向变形的致动器，

在所述一点量的所述电压波形中，从所述辅助电位供给部向所述压电致动器充电时的所述辅助电位供给部与所述压电致动器的电压差和充电次数与从所述压电致动器向所述辅助电位供给部充电时的所述压电致动器与所述辅助电位供给部的电压差与充电次数相等。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的液体喷头，其特征在于，

所述液体喷头经由油墨流路与油墨罐及油墨供给压力调节装置相连。

7.根据权利要求6所述的液体喷头，其特征在于，

为了在待机时油墨不会从所述喷嘴漏出，所述油墨供给压力调节装置将所述液体喷头内调节为相对于大气压为负压。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的液体喷头，其特征在于，

所述液体喷头具备液体喷出部，所述液体喷出部与作为膜布线基板的柔性印刷布线板连接，所述柔性印刷布线板与作为中继基板的印刷基板连接。

9.根据权利要求8所述的液体喷头，其特征在于，

所述柔性印刷布线板是使用合成树脂膜的柔性的印刷布线基板。

10.根据权利要求8所述的液体喷头，其特征在于，

所述印刷基板是将加入有玻璃纤维的环氧树脂层和铜布线层多层层叠而成的硬质的通孔基板。