CN1769055A - 喷墨打印机及其控制方法以及用于其的计算机程序产品 - Google Patents

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Abstract

一种打印机，设有喷墨头和控制器。该喷墨头通过喷墨在打印介质上进行打印。该喷墨头包括多个单元。各单元包括用于喷墨的喷嘴、与该喷嘴连通的压力室和与该压力室相对的压电元件。压电元件形成至少两个元件列。各元件列由沿第一方向排列的至少两个压电元件形成，并沿与第一方向不同的第二方向排列。该控制器通过改变对喷墨头的各压电元件提供的电压来控制喷墨头。控制器控制喷墨头在打印介质上进行打印，控制器以上述元件列为单位控制使提供到各压电元件上的电压发生变化的时序，并且，由控制器改变提供到相邻的2个元件列中的一个元件列上的压电的时序不同于由控制器改变提供到相邻的2个元件列中的另一个元件列上的压电的时序。

Description

喷墨打印机及其控制方法 以及用于其的计算机程序产品
本发明主张2004年10月29日提出的日本特愿2004-315858号申请的优先权，本发明在此基础上提出申请。
技术领域
本发明涉及一种喷墨打印机。此外，本发明还涉及喷墨打印机的控制方法。本发明的喷墨打印机包含通过向打印介质喷墨而进行印字或图画的全部装置。例如复印机、传真机等也包含在本发明的喷墨打印机内。
背景技术
喷墨打印机具有通过喷墨而在打印介质上进行打印的喷墨头。有的喷墨头中具有多个单元。各单元具有用于喷墨的喷嘴、与该喷嘴相连通的压力室、和与该压力室相对的压电元件。当压电元件向压力室一侧变形时，压力室的容积减小。当压力室的容积减小时，压力室内的墨水被加压，加压后的墨水从喷嘴喷出。
通过改变所选择的压电元件的电位，使相应的压力室内的压力产生变化。压力发生变化的压力室使得相应的喷嘴进行喷墨。在上述结构的喷墨头中，通过改变所选择的压电元件的电位，可以从希望的喷嘴进行喷墨。在US Patent NO.5402159中公开了一种具有该类型喷墨头的喷墨打印机。
在上述类型的喷墨头中，各压电元件在预定平面内被排列成矩阵状。这里，把在预定平面内沿第一方向排列的压电元件称为元件列。各元件列沿与第一方向不同的第二方向排列。
各压电元件与对应的压力室相对。因此，多个压力室也被排列成矩阵状。这里，把沿第一方向排列的压力室称为压力室列。各压力室列沿第二方向排列。
多个喷嘴也被排列成矩阵状。这里，把沿第一方向排列的喷嘴称为喷嘴列。各喷嘴列沿第二方向排列。被排列成矩阵状的各喷嘴相互在第一方向上偏置。具有包含在相同元件列中的各压电元件的各单元具有包含在相同喷嘴列中的各喷嘴。
图20简单地表示元件列和喷嘴列排列的一个例子。在图20中，形成了4列元件列X1～X4。一个元件列由沿第一方向排列的4个压电元件构成。16个压电元件被设置成矩阵状。1个喷嘴与1个压电元件相对应。形成4列喷嘴列Y1～Y4。16个喷嘴分别相互地在第一方向上偏置。
在该例中，打印介质(例如打印纸)沿第二方向等速地移动。在打印介质上打印直线Z1和直线Z2时执行如下的动作。直线Z1和直线Z2之间的距离与相邻的2个喷嘴列(例如Y1和Y2)之间的距离相等。从图20的状态起沿第二方向移动打印介质。在喷嘴列Y1和将要打印直线Z1的位置相对时，同时使元件列X1的各压电元件变形。由此，从喷嘴列Y1的4个喷嘴同时喷墨。然后，在喷嘴列Y2和将要打印直线Z1的位置相对时(在喷嘴列Y1和将要打印直线Z2的位置相对时)，同时使元件列X1的各压电元件和元件列X2的各压电元件变形。由此，从喷嘴列Y1的各喷嘴和喷嘴列Y2的各喷嘴同时喷墨。然后，在喷嘴列Y3和将要打印直线Z1的位置相对时，同时使元件列X2的各压电元件和元件列X3的各压电元件变形。然后，在喷嘴列Y4和将要打印直线Z1的位置相对时，同时使元件列X3的各压电元件和元件列X4的各压电元件变形。最后，在喷嘴列Y4和将要打印直线Z2的位置相对时，同时使元件列X4的各压电元件变形。由此，将2条直线Z1、Z2打印在打印介质上。
例如，有时各压电元件由横跨多个压力室扩展的共同的压电片构成。在使用这样的压电片的情况下，有时发生以下的情况。即，在仅使相邻的2个压电元件中的1个发生变形的情况下，有时相邻的2个压电片中的另1个也变形。在本说明书中，把因压电元件变形而对与其相邻的压电元件的变形量产生影响的现象称为结构干扰现象。当不想使其变形的压电元件发生变形时，会从非希望的喷嘴喷墨，或在非希望的时序喷墨。在该情况下，无法得到良好的打印结果。
结构干扰现象不仅在使相邻的2个压电元件中的一个发生变形的情况下产生影响，在以下的情况也产生影响。如同上述的图20所示的例子，在喷墨打印机中有时从相邻的2个喷嘴同时喷墨。此时，相邻的2个压电元件同时向同方向发生变形。此时的1个压电元件的变形量比仅使相邻的2个压电元件中的一个发生变形时的变形量小。当压电元件的变形量变化时，该压电元件所对应的压力室的加压量或减压量变化。当压力室的加压量或减压量变化时，从与该压力室连通的喷嘴喷出的墨水量变化。从喷嘴喷出的墨水量变化时，附着在打印介质上的墨水量就不稳定。
结构干扰现象在不使用上述共同的压电片的情况下也发生。即使在由单个的压电片构成各压电元件的情况下，有时也产生结构干扰现象。特别是在各压电元件和各压力室之间设置了共同的振动板的情况下，由于与1个压电元件相对应的“振动板的区域”变形，对其周围的“振动板的区域”的变形量产生影响。该情况也可以说是产生了结构干扰现象。
发明内容
本发明的发明者着眼的问题为：当相邻的2个压电元件同时向同方向发生变形时，由于结构干扰现象的影响，压电元件的变形量减小。在以下的说明中，记载为结构干扰现象的情况，表示由于相邻的2个压电元件(或相邻的2个元件列)同时向同方向发生变形，各压电元件的变形量减小的现象。本发明的发明者对于结构干扰现象进行了详细的研究，发现仅在相邻的2个压电元件之间产生了结构干扰现象，其影响也不是很大。
本发明的发明者发现，当同时使相邻的2个元件列的各压电元件产生变形时，在相邻的2个元件列之间产生结构干扰现象。而且发现该元件列之间的结构干扰现象对从喷嘴喷出墨水量产生大的影响。即，对于在相邻的2个元件列之间产生了结构干扰现象时的各压电元件的变形量的下降量而言，其大于仅在相邻的2个压电元件之间产生了结构干扰现象时的各压电元件的变形量的下降量。
以图20为例子，当元件列X1的各压电元件与元件列X2的各压电元件同时向同方向发生变形时，在元件列X1和元件列X2之间产生结构干扰现象。此时，从喷嘴列Y1和喷嘴列Y2的各喷嘴喷出的墨水量变得非常少。与此相比，在仅有元件列X1的各压电元件同时向同方向发生变形的情况下，从喷嘴列Y1的各喷嘴喷出的墨水量多。这是因为，此时在元件列X1和元件列X2之间不产生结构干扰现象。在相邻的2个元件列之间产生结构干扰现象的情况下和在相邻的2个元件列之间不产生结构干扰现象的情况下，附着在打印介质上的墨水量存在大的偏差。在相邻的2个元件列之间产生结构干扰现象时，无法得到良好的打印结果。
本发明的发明者发现，如果在相邻的2个元件列之间不产生结构干扰现象，打印结果将大致良好。即使仅在相邻的2个压电元件之间产生了结构干扰现象，其影响也小，可以得到比较良好的打印效果。
本发明的发明者发现，如果在使相邻的2个元件列中的一个元件列同时向同方向发生变形的时序和使相邻的2个元件列中的另一个元件列同时向同方向发生变形的时序之间设置时间差，则可以抑制在这些元件列之间产生结构干扰现象。
图21表示对各元件列设定了不同的变形时序时的一个例子。各压电元件以所记载的数字的时序按顺序进行变形。在图21的例子中，在喷嘴列Y1和要打印直线Z1的位置相对时，使元件列X1的各压电元件在时序1同时变形。此外，在喷嘴列Y2和要打印直线Z1的位置相对时，使元件列X1在时序1变形，使元件列X2在时序2变形。由于元件列X1和元件列X2的变形时序不同，所以可以抑制在元件列X1和X2之间产生结构干扰现象。
如上所述，当在相邻的2个元件列之间设定不同的变形时序时，可以抑制在这些元件列之间产生结构干扰现象，所以可以得到良好的打印结果。
此外，图20、图21的内容为本发明的例子，但并不是根据这些附图的内容来限定本发明的技术范围。本发明的技术范围为发明内容所涵盖的范围。本发明的喷墨打印机可以进行如下的表示。
即，本发明的喷墨打印机具有喷墨头和控制器。喷墨头通过喷墨在打印介质上进行打印。喷墨头具有多个单元。各单元具有用于喷墨的喷嘴、与该喷嘴连通的压力室和与该压力室相对的压电元件。压电元件在第一预定平面内形成至少两个元件列。各元件列由沿第一方向排列的至少两个以上的压电元件形成，并且沿与第一方向不同的第二方向排列。控制器通过改变对喷墨头的各压电元件提供的电压来控制喷墨头。控制器为了在打印介质上进行打印，如下对喷墨头进行控制。即，控制器以上述元件列为单位控制使提供到各压电元件上的电压发生变化的时序，并且，由控制器改变提供到相邻的2个元件列中的一个元件列上的电压的时序不同于由控制器改变提供到相邻的2个元件列中的另一个元件列上的电压的时序。
该喷墨打印机可以抑制在相邻的2个元件列之间产生结构干扰现象。可以得到良好的打印结果。
图22表示使压电元件发生变形的时序的一个例子。各压电元件以记载的数字的时序按顺序进行变形。例如，元件列X1的4个压电元件交互地使用时序1和时序2，以使相邻的2个压电元件不会同时发生变形。这样，可以抑制相邻的2个元件列之间的结构干扰现象，同时可以抑制相邻的2个压电元件之间的结构干扰现象。如图22，可以比象图21中所述的那样以元件列的单位设定变形时序更有效地抑制结构干扰现象。
但是，为了使相邻的2个压电元件不同时变形而对每个压电元件设定变形时序时，存在喷嘴排列复杂化的情况。在图22的例子中，元件列X1的2个压电元件在时序1变形，元件列X1的其他2个压电元件在时序2变形。喷墨头和打印介质等速地在第二方向上相对移动。因此，为了形成直线Z1和直线Z2，与在时序2变形的各压电元件相对应的各喷嘴必须在第二方向上相对于与在时序1变形的各压电元件相对应的各喷嘴进行偏置。同样地，与在时序4变形的各压电元件相对应的各喷嘴必须在第二方向上相对于与在时序3变形的各压电元件相对应的各喷嘴进行偏置。在图22的例子中，对应于同一个元件列的四个喷嘴在第一方向上不排列成为直线。由此，与图21的例子相比，图22的示例的喷嘴的排列较复杂。此外，在采用了图22的例子的情况下，用于从各喷嘴喷墨的控制会变得复杂。
本发明的目的在于，抑制在相邻的2个元件列之间产生结构干扰现象。当采用本发明时，会附带地实现不使喷嘴排列复杂化的效果和不使喷墨控制复杂化的效果，但也可以不实现这些效果。
为了在打印介质上进行打印，控制器可以如下控制喷墨头。即，由控制器将提供到相邻的2个元件列中的一个元件列上的压电从第一电平改变到第二电平的时序不同于由控制器将提供到相邻的2个元件列中的另一个元件列上的压电从第一电平改变到第二电平的时序。另一方面，由控制器将提供到相邻的2个元件列中的一个元件列上的压电从第二电平改变到第一电平的时序不同于由控制器将提供到相邻的2个元件列中的另一个元件列上的压电从第二电平改变到第一电平的时序。
由此，可以有效地抑制在相邻的2个元件列之间产生结构干扰现象。
在上述的喷墨打印机中，优选还具备移动装置，该移动装置在喷墨头的至少一个喷嘴与打印介质相对的状态下，沿第三方向移动喷墨头和/或打印介质。上述第三方向可以是第一预定平面内与第一方向正交的方向。上述第三方向可以是与上述第二方向相同的方向，也可以是不同的方向。
使用图22的例子，如上所述，根据该结构可以在第一方向上排列设置与相同元件列的各压电元件相对应的各喷嘴。因此，可以简化喷嘴的设置。
喷墨头的喷嘴可以在与第一预定平面平行的第二预定平面内形成至少2个喷嘴列。此时，各喷嘴列可以由沿第一方向排列的至少2个喷嘴形成。各喷嘴列可以沿第二方向排列。各喷嘴列优选相互地沿第一方向偏置。对于具有形成相同元件列的各压电元件的各单元而言，其可以具有形成相同喷嘴列的各喷嘴。
将各喷嘴从第三方向投影于沿第一方向延伸的投影线上时，通过控制器对喷墨头的控制，使得在投影线上相邻的2个喷嘴中的一个喷嘴喷墨的时序与在投影线上相邻的2个喷嘴中的另一个喷嘴喷墨的时序不同。
这样，存在由在投影线上相邻的2个喷嘴喷出的墨水量不同的倾向。不将喷出多量墨水的喷嘴连续地设置在投影线上，并且不将喷出少量墨水的喷嘴连续地设置在投影线上。因此，可以防止在打印介质上连续地形成大的点，或者在打印介质上连续地形成小的点。在查看整体打印介质时，各点的浓淡差并不显著。因此，可以得到良好的打印结果。对于该点，在后面进行详细地说明。
元件列可以形成多个元件列组。各元件列组可以由沿第二方向连续排列的至少2个以上的元件列形成。此时，通过控制器对喷墨头的控制，使得改变相同元件列组中的各元件列上所提供的电压的各时序相互不同。例如，在1个元件列组中存在3个元件列的情况下，第一元件列的变形时序、第二元件列的变形时序以及第三元件列的变形时序彼此不同。
喷墨头可以具有多个墨室。各个墨室可以分别对应于一个不同的元件列组。包含于相同元件列组中的各压电元件所相对的各压力室优选和与该元件列组相对应的墨室连通。
这样，与1个墨室相连通的各压力室进行加压或减压的时序错开。因此，可以抑制产生流体干扰现象。所谓流体干扰现象是指，由于在和相同墨室连通的各压力室产生的压力波在墨室内相互重合而放大，从而对喷墨性能产生影响的现象。
将各喷嘴从第三方向投影于沿第一方向延伸的投影线上时，优选在投影线上相邻的2个喷嘴中的一个喷嘴所连通的墨室与在投影线上相邻的2个喷嘴中的另一个喷嘴所连通的墨室不同。
从与相同的墨室连通的2个喷嘴喷出的墨水量较多倾向于相同。此外，存在从与不同的墨室连通的2个喷嘴喷出的墨水量不同的倾向。根据上述结构，由于在投影线上相邻的2个喷嘴分别与不同的墨室相通，该2个喷嘴存在喷出不同量墨水的倾向。因此在上述结构中，不将喷出多量墨水的喷嘴连续地设置在投影线上，并且不将喷出少量墨水的喷嘴连续地设置在投影线上。因此，可以防止在打印介质上连续地形成大的点，或者在打印介质上连续地形成小的点。在查看整体打印介质时，各点的浓淡差并不显著。因此，可以得到良好的打印结果。
压电元件可以形成至少3个的元件列。此时，各元件列可以等间隔地相互邻近。
此外，各墨室可以沿第一方向延伸并沿第二方向排列。这样，可以使墨室延伸的方向、元件列延伸的方向、喷嘴列延伸的方向以及压力室列延伸的方向一致。可以实现各要素规则排列的喷墨头。
各压电元件在第一预定平面内可以具有多边形形状。此时，形成相同元件列的“相邻的2个压电元件”中的一个压电元件所具有的顶点和形成相同元件列的“相邻的2个压电元件”中的另一个压电元件所具有的顶点优选相互相对。
这样，在形成相同元件列的“相邻的2个压电元件”之间难以产生结构干扰现象。对于这点，在后面再次进行说明。
作为本发明的优选方案，对于由控制器改变提供到相邻的2个元件列中的一个元件列上的压电的时序与由控制器改变提供到相邻的2个元件列中的另一个元件列上的压电的时序之间的差值而言，该差值等于用于防止所述相邻的2个元件列之间发生结构干扰现象的最小期间。
由此，可以避免打印所需要的时间的增长。可以实现高速打印。
各压电元件可以具有共同的压电片。此外，各压电元件也可以单独地具有压电片。在后者的情况下，难以产生结构干扰现象。虽然难以产生结构干扰现象，但本发明的技术可以用于后者的结构。在为后者的情况下，有时采用在各压电元件和各压力室之间设置共同的振动板的结构。此时，有时由于振动板而产生结构干扰现象。因此，本发明的技术可以有效地发挥作用。
控制器可以具有脉冲输出部和至少2个延迟部。脉冲输出部可以向各延迟部输出脉冲信号。各延迟部可以输入从脉冲输出部输出的脉冲信号。各延迟部可以向喷墨头输出包含延迟时间的延迟脉冲信号。各延迟部使用与其他延迟部不同的延迟时间。
当采用该结构时，可以错开对形成相邻2个元件列中的一个元件列的压电元件提供的电压同时变化的时序和对形成相邻2个元件列中的另一个元件列的压电元件提供的电压同时变化的时序。
下面的喷墨打印机也具有作用。该喷墨打印机具有喷墨头和控制器。喷墨头通过喷墨在打印介质上进行打印。喷墨头具有墨室和多个单元。各喷墨头具有用于喷墨的喷嘴和与该喷嘴连通的压力室。各压力室与墨室连通。压力室在第三预定平面内形成至少2个压力室列。各压力室列由沿第四方向排列的至少2个以上的压力室形成。各压力室列沿与第四方向不同的第五方向排列。控制器通过向打印介质上进行打印。控制器以上述元件列为单位控制使提供到各压电元件上的电压发生变化的时序，并且，由控制器改变提供到相邻的2个元件列中的一个元件列上的压电的时序不同于由控制器改变提供到相邻的2个元件列中的另一个元件列上的压电的时序。
根据该喷墨打印机，可以有效地抑制产生流体干扰现象。
提供一种控制喷墨打印机的方法。该方法具有通过改变对喷墨头的各压电元件提供的电压来控制喷墨头向打印介质上进行打印的控制步骤。在上述控制步骤中，以上述元件列为单位控制使提供到各压电元件上的电压发生变化的时序，并且，使提供到相邻的2个元件列中的一个元件列上的压电发生改变的时序不同于使提供到相邻的2个元件列中的另一个元件列上的压电发生改变的时序。
通过该方法，可以抑制在相邻的2个元件列之间产生结构干扰现象。可以得到良好的打印结果。
附图说明
图1是第一实施例的喷墨打印机的概略结构图。
图2是喷墨头的俯视图。
图3是图2的区域D的放大图。在图3中用实线表示压力室和节流部。
图4是图2的区域D的放大图。在图4中用实线表示喷嘴。
图5是图3的V-V剖视图。
图6是对致动器单元的一部分进行了放大的俯视图。
图7是表示控制器的功能的框图。
图8表示致动器控制器的结构。
图9表示时序指示部的结构。
图10表示墨室、压力室列、喷嘴列、投影点、元件列和延迟时间的关系。
图11表示投影点、墨室、喷嘴列和延迟时间的关系。
图12表示对与1个墨室相对应的4列元件列提供的脉冲信号的一个例子。
图13表示对16列的元件列提供的脉冲信号的一个例子。
图14是第二实施例的喷墨打印机的概略结构图。
图15是第二实施例的喷墨头的俯视图。
图16是图15的区域D’的放大图。
图17表示喷墨头的流路单元的变形例。
图18是图17的区域D”的放大图。
图19表示实施例的变形例。
图20简单地表示元件列和喷嘴列。
图21表示使元件列的各压电元件发生变形的时序。
图22表示使元件列的各压电元件发生变形的时序。
具体实施方式
(第一实施例)
参照附图，对本发明的第一实施例的喷墨打印机1进行说明。以下有时将喷墨打印机1简称为打印机1。图1是打印机1的概略结构图。打印机1具有供纸装置114。供纸装置114具有纸张收容部115、供纸辊145、一对辊118a、118b以及一对辊119a、119b。纸张收容部115可以以层叠状态收容多张打印纸P。打印纸P具有在图1的左右方向较长的长方形状。供纸辊145沿箭头P1的方向送出纸张收容部115内最上边位置的打印纸P。沿箭头P1方向送出的打印纸P通过一对辊118a、118b以及一对辊119a、119b沿箭头P2方向被送出。
打印机1具有输送单元120。输送单元120沿箭头P3方向输送(convey)沿箭头P2方向送来的打印纸P。输送单元120具有皮带111和皮带轮106、107。将皮带111架设在皮带轮106、107上。皮带111在架设于皮带轮106、107上时，调整为产生规定张力的长度。皮带111形成有位于皮带轮106、107上侧的上面部111a和位于下侧的下面部111b。其中一方的皮带轮106与输送马达147相连接。输送马达147由控制器100进行旋转驱动。另一方的皮带轮107与皮带轮106的旋转从动地进行旋转。当皮带轮106、107旋转时，沿箭头P3方向输送放置在皮带111的上面部111a上的打印纸P。
在皮带轮107的附近设置了一对轧辊138、139。上侧的轧辊138被设置在皮带111的外周侧。下侧的轧辊139被设置在皮带111的内周侧。由一对轧辊138、139夹住皮带111。轧辊138由省略图示的弹簧施加向下的力。轧辊138将打印纸P压在皮带111的上面部111a上。在本实施例中，皮带111的外周面由粘附性的硅橡胶构成。因此，打印纸P确实地粘附在皮带111的上面部111a上。
在轧辊138的左方设置有传感器133。传感器133是由发光元件和受光元件构成的光学传感器。传感器133检测打印纸P的前端位置。传感器133的检测信号被送往控制器100。控制器100通过输入传感器133的检测信号，可以对打印纸P到达检测位置的情况进行识别。
打印机1具有喷墨头单元2。喷墨头单元2被设置在输送单元120的上方。喷墨头单元2具有4个喷墨头2a、2b、2c、2d。各喷墨头2a～2d分别被固定在省略图示的打印机主体上。即，本实施例的打印机1是所谓的行式打印机。各喷墨头2a～2d分别具有喷墨面13a～13d。喷墨面13a～13d在喷墨头2a～2d的下面形成。各喷墨头2a～2d从喷墨面13a～13d向下方进行喷墨。各喷墨头2a～2d具有沿垂直图1纸面方向延伸的大致长方体的形状。从喷墨头2a喷出品红色(M)的墨水。从喷墨头2b喷出黄色(Y)的墨水。从喷墨头2c喷出青色(C)的墨水。从喷墨头2d喷出黑色(K)的墨水。在本实施例中，使用4种颜色的墨水在打印纸P上进行彩色打印。对于各喷墨头2a～2d的结构，在后面进行详细的说明。各喷墨头2a～2d的动作由控制器100控制。
在各喷墨头2a～2d的喷墨面13a～13d和皮带111的上面部111a之间形成了间隙。打印纸P在该间隙内向左方向被输送(箭头P3)。在打印纸P沿箭头P3方向输送的过程中，各喷墨头2a～2d向打印纸P喷墨。由此，在打印纸P上进行彩色印字或图画。
在输送单元120的左边设置有薄板(plate)140。当沿箭头P3输送来打印纸P时，薄板140的右端插入打印纸P和皮带111之间。由此，将打印纸P从皮带111分离。
在薄板140的左方设置有一对辊121a、121b。此外，在一对辊121a、121b的上方设置有一对辊122a、122b。沿箭头P3方向送来的打印纸P由一对辊121a、121b和一对辊122a、122b向箭头P4方向输送。在一对辊122a、122b的右边设置有排纸部116。由排纸部116接住沿箭头P4方向输送的打印纸P。排纸部116可以以层叠状态保持多张打印后的打印纸P。
然后，对喷墨头2a的结构进行说明。其他喷墨头2b～2d与喷墨头2a的结构相同，所以省略详细的说明。
图2是从图1上方看时喷墨头2a的俯视图。喷墨头2a具有流路单元4和4个致动器单元21a、21b、21c、21d。在流路单元4的内部形成墨水的流路5。在图2中用剖面线表示流路单元4内的主要的墨水流路5。在流路单元4的上面(垂直图2纸面的外侧的面)形成了多个开口5a。该开口5a与省略图示的墨盒相连接。在为喷墨头2的情况下，与收容品红色墨水的墨盒相连接。墨盒的墨水通过各开5a被导入流路单元4的内部。在流路单元4的下面(垂直图2纸面的里侧的面)形成了多个喷墨面13a。
流路单元4的墨水流路5具有墨室(ink chamber)E1～E4。墨室E1～E4在与致动器单元21a～21d相对的区域中形成。在图2中，只对与致动器单元21b相对的墨室E1～E4标记标号。实际上，在与致动器单元21a相对的区域中也形成了4个墨室。此外，在与致动器单元21c、21d相对的区域中也分别形成了4个墨室。4个墨室E1～E4分别在图2的上下方向上延伸。各墨室E1～E4在图2的左右方向上平行地排列。在各墨室E1～E4中注满了从墨盒通过开口5a导入的墨水。
4个致动器单元21a～21d被固定在流路单元4的上面(垂直图2纸面的外侧的面)。各致动器单元21a～21d具有俯视呈梯形的形状。从图2的上侧开始，21a、21b、21c、21d依次排列。致动器单元21a、21c的短边被设置在右侧，同时长边被设置在左侧。致动器单元21b、21d的短边被设置在左侧，同时长边被设置在右侧。致动器单元21a和21b在图2的左右方向上重复设置。此外，致动器单元21a和21b在图2的上下方向上也重复设置。同样地，致动器单元21b和21c在左右方向和上下方向上重复设置。致动器单元21c和21d在左右方向和上下方向上重复设置。
将省略图示的FPC(软性印制电路Flexible Printed Circuit)与致动器单元21a～21d相连接。FPC对致动器单元21a～21d提供脉冲信号(喷墨信号)。致动器单元21a～21d根据喷墨信号，对流路单元4的后述的压力室10(参照图3等)内的墨水进行加压或减压。由此，从流路单元4喷出墨水。
此外，下面如果不是特殊需要，对致动器单元21a～21d一并用标号21来表示。
图3、图4是放大图2的区域D的俯视图。在图3中，用实线表示实际看不见的压力室10和节流部12。在图4中，用实线表示了实际看不见的喷嘴8。
如图3所示，在流路单元4中形成了多个压力室10和多个节流部12等。在图3中，没有对所有的压力室10和节流部12标记标号。此外在图3中，只图示了2个后述的单个电极35。实际上与所有的压力室10对应地设置了单个电极35。如图4所示，在流路单元4中形成了多个喷嘴8。在图4中，没有对所有的喷嘴8标记标号。
参照图5，对流路单元4和致动器单元21的结构进行详细的说明。图5是图3的V-V剖视图。
流路单元4具有层叠9张金属板22～30的结构。在喷嘴板30上形成了贯穿喷嘴板30的喷嘴8。在图5中只表示了1个喷嘴8，但实际形成了多个喷嘴8(参照图4)。
在喷嘴板30上面层叠盖板29。在盖板29上形成了多个贯穿孔29a。贯穿孔29a形成在与喷嘴板30的喷嘴8相对应的位置上。
在盖板29的上面层叠了3张歧管板(manifold plate)26、27、28。在歧管板26上形成了多个贯穿孔26a。在歧管板27上形成了多个贯穿孔27a。在歧管板28上形成了多个贯穿孔28a。贯穿孔26a、27a、28a形成在与盖板29的贯穿孔29a相对应的位置上。歧管板26、27、28分别具有长孔26b、27b、28b。各长孔26b、27b、28b具有图2和图3所示的墨水流路5的形状。各长孔26b、27b、28b形成在相同的位置上。由各长孔26b、27b、28b形成的空间是墨水流路5。在图5中，对作为墨水流路5的一部分的墨室E1进行了图示。
在歧管板26的上面层叠有供给板(supply plate)25。在供给板25的上形成了多个贯穿孔25a。贯穿孔25a形成在与歧管板26的贯穿孔26a相对应的位置上。此外，在供给板25上形成了多个贯穿孔25b。贯穿孔25b形成在与歧管板26的长孔26b相对应的位置上。
在供给板25的上面层叠节流孔板(aperture plate)24。在节流孔板24上形成了多个贯穿孔24a。贯穿孔24a形成在与供给板25的贯穿孔25a相对应的位置上。此外，在节流孔板24上形成了多个长孔24b。长孔24b的右端形成在与供给板25的贯穿孔25b相对应的位置上。长孔24b作为节流部12发挥作用。
在节流孔板24的上面层叠有基板23。在基板23上形成了多个贯穿孔23a。贯穿孔23a形成在与节流孔板24的贯穿孔24a相对应的位置上。此外，在基板23上形成了多个贯穿孔23b。贯穿孔23b形成在与节流孔板24的长孔24b的左端相对应的位置上。
在基板23的上面层叠有空腔板(cavity plate)22。在空腔板22上形成了多个长孔22a。长孔22a的左端形成在与基板23的贯穿孔23a相对应的位置上。长孔22a的右端形成在与基板23的贯穿孔23b相对应的位置上。长孔22a作为压力室10发挥作用。压力室10通过贯穿孔23b、节流部12以及贯穿孔25b与墨室E1连通。此外，压力室10通过贯穿孔23a、贯穿孔24a、贯穿孔25a、贯穿孔26a、贯穿孔27a、贯穿孔28a以及贯穿孔29a与喷嘴8连通。
如图3所示，压力室10具有俯视时大致为菱形的形状。多个压力室10排列成锯齿状。各压力室10在沿A方向排列的同时沿B方向排列。A方向是在喷墨头2a的俯视图内(图3的纸面内)与箭头P3正交的方向。压力室10较短一方的对角线沿A方向延伸。压力室10较长一方的对角线沿C方向延伸。C方向是与A方向垂直的方向。A方向与B方向形成钝角θ。B方向是压力室10的1对平行边延伸的方向。
与A方向相邻的2个压力室10离开相当于37.5dpi的距离。沿方向A排列了多个压力室10。沿方向B排列了16个压力室10。在本说明中，把沿方向A排列的压力室称为压力室列11。在与1个致动器单元21相对应的区域形成了16行的压力室列11。各压力室列11可以说是沿箭头C方向排列。
将压力室列11从图3的下方向上方依次表示为F1～F16。压力室列F1～F4与墨室E1连通。压力室列F5～F8与墨室E2连通。压力室列F9～F12与墨室E3连通。压力室列F13～F16与墨室E4连通。在后面将进行详细叙述，但在与相同墨室(例如E1)连通的4个压力室列(例如F1～F4)之间，对相对各压力室10内的墨水进行加压或减压的时序设置了时间差。
压力室列F1、F5、F10、F14在相同的时序被加压或减压。压力室列F2、F6、F9、F13在相同的时序被加压或减压。压力室列F3、F7、F12、F16在相同的时序被加压或减压。压力室列F4、F8、F11、F15在相同的时序被加压或减压。下面把在相同的时序进行加压或减压的压力室列F1、F5、F10、F14称为压力室列11b。此外，把压力室列F2、F6、F9、F13称为压力室列11a。把压力室列F3、F7、F12、F16称为压力室列11d。把压力室列F4、F8、F11、F15称为压力室列11c。
在对图3进行俯视时，压力室列F2、F3、F6、F7、F10、F11、F14、F15的各压力室10的大部分与墨室E1～E4重叠。在另一方，压力室列F1、F4、F5、F8、F9、F12、F13、F16的各压力室10与墨室E1～E4几乎没有重叠。
与形成压力室列11a(F2、F6、F9、F13)的压力室10a连通的喷嘴8存在于与该压力室10a的下端部(图3的下端部)相对的位置。同样地，与形成压力室列11b(F1、F5、F10、F14)的压力室10b连通的喷嘴8存在于与该压力室10b的下端部相对的位置。另一方面，与形成压力室列11c(F4、F8、F11、F15)的压力室10c连通的喷嘴8存在于与该压力室10c的上端部相对的位置。同样地，与形成压力室列11d(F3、F7、F12、F16)的压力室10d连通的喷嘴8存在于与该压力室10d的上端部相对的位置。如图4所示，在俯视喷墨头2时，任何一个喷嘴8也不和墨室E1～E4重叠。在A方向上相邻的2个喷嘴8离开相当于37.5dpi的距离。
如图4所示，通过多个喷嘴8沿A方向排列形成了喷嘴列15。在本实施例中，16行的喷嘴列15沿箭头C方向排列。将16行喷嘴列15分别称为喷嘴列F1’～F16’。由和压力室列F1的各压力室10连通的各喷嘴8形成了喷嘴列F1’。同样，由和压力室列Fn(n＝1～16)的各压力室10连通的各喷嘴8形成了喷嘴列Fn’。
参照图4可知，喷嘴列F4’和F5’的排列顺序和压力室F4和F5的排列顺序相反。喷嘴列F8’和9’的排列顺序和压力室F8和F9的排列顺序相反。喷嘴列F12’和F13’的排列顺序和压力室F12和F13的排列顺序相反。
此外，在图4中，用标号15a表示与压力室列11a连通的喷嘴列F2’、F6’、F9’、F13’。同样，用标号15b表示与压力室列11b连通的喷嘴列F1’、F5’、F10’、F14’，用标号15c表示与压力室列11c连通的喷嘴列F4’、F8’、F11’、F15’，用标号15d表示与压力室列11d连通的喷嘴列F3’、F7’、F12’、F16’。
各喷嘴8沿A方向偏置。即，在A方向的相同位置上不存在2个或2个以上的喷嘴8。在图4中表示在流路单元4的长度方向(图4的左右方向)具有与37.5dpi相当的宽度(678.0μm)的区域R。在该区域R内，存在16个喷嘴8。在区域R内，包含各喷嘴列F1’～F16’中的各一个喷嘴8。这些16个喷嘴8分别在A方向上偏置，同时沿A方向等间隔地设置。该间隔是与600dpi相当的距离。该600dpi为打印时的解像度。
位于区域R中所包含的16个喷嘴8中最左侧的喷嘴是构成喷嘴列F1’的喷嘴8。从左起位于第二个的喷嘴是构成喷嘴列F16’的喷嘴8。从左起位于第三个的喷嘴是构成喷嘴列F8’的喷嘴8。在图4中用数字表示上述的顺序。即，与喷嘴列F1’相对应图示为(1)。此外，与喷嘴列F16’相对应图示为(2)，同时与喷嘴列F8’相对应图示为(3)。对其他喷嘴列F2’等也同样地图示顺序。即，对构成其他喷嘴列F2’的喷嘴8是区域R内从左起位于第几个的喷嘴8进行图示。
上述(1)～(16)的顺序可以如下变化说法。即，上述(1)～(16)的顺序是从左侧依次表示从C方向将区域R内的16个喷嘴8投影于沿A方向延伸的假想线上时的各点(投影点)的位置。在以区域R为单位在图4的左右方向上分割流路单元4的情况下，各区域R中的喷嘴8的排列与图4所示的各投影点的顺序一致。
返回到图5，对致动器单元21的结构进行说明。在空腔板22的上面连接有致动器单元21。实际上，4个致动器单元21a～21d与空腔板22相连接。
致动器单元21由4张压电片41、42、43、44和共同电极34以及单个电极35等构成。各压电片41～44的厚度大约为15μm。致动器单元21的厚度大约为60μm。各压电片41～44具有与图2和图3所示的1个压电致动器21大致相同的大小。即，俯视时各压电片41～44具有梯形形状。各压电片41～44跨越了多个压力室10。各压电片41～44由具有强介电性的锆钛酸铅(PZT)类陶瓷材料构成。
在最上边位置的压电片41和其下面的压电片42之间设置有共同电极34。共同电极34具有和各压电片41～44大致相同的大小，在俯视时具有梯形形状。共同电极34具有约2μm的厚度。共同电极34由Ag-Pd类等金属材料构成。在压电片42和压电片43之间、压电片43和压电片44之间、压电片44和空腔板22之间没有设置电极。共同电极34与省略图示的大地相连。
在最上边位置的压电片41上面设置了多个厚度为1μm左右的单个电极35。各单个电极35被设置在与各压力室10相对应的位置。单个电极35由Ag-Pd类等金属材料构成。在单个电极35的一端形成了厚度大约为15μm的触头(land)36。单个电极35和触头36导电接合。触头36例如可以由包含玻璃粉的金属构成。触头36对单个电极35与省略图示的FPC上所形成的接点之间进行电连接。各单个电极35通过FPC的接点和线路与控制器100的驱动IC电连接。由此，控制器100可以单独地控制各单个电极35的电位。
图6是对致动器单元21一部分进行放大的俯视图。如图6所示，进行俯视时，单个电极35具有大致菱形的形状。1个单个电极35与1个压力室10相对。单个电极35比压力室10小。单个电极35的大部分与压力室10重叠。在单个电极35上设置有突出部35a。该突出部35a从菱形下侧(图6的下侧)的锐角向下方延伸。突出部35a延伸到没有形成压力室10的区域41a。触头36形成于该区域41a。
1个单个电极35与1个压力室10相对。因此，使用和各压力室10的排列图形相同的布图对各单个电极35进行排列。即，由沿A方向排列的多个单个电极35形成电极列。在1个致动器单元21中，形成16行电极列。各电极列沿C方向排列。
在本实施例中，仅在致动器单元21的上面形成单个电极35。在后面将进行详细的说明，但仅有共同电极34和单个电极35之间的压电片41形成压电片的活性部。当这样地构成时，致动器单元21的单压电片(unimorph)变形的变形效率优良。
当对共同电极34和单个电极35之间施加电位差时，压电片41的施加了电场的区域由于压电效应而变形。该变形的部分成为活性部分。压电片41可以在厚度方向(致动器单元21的层叠方向)进行伸缩。其他的压电片42～44是没有夹在单个电极35和共同电极34之间的非活性层。因此，即使在单个电极35和共同电极34之间施加电位差也不能自发产生变形。在该致动器单元21中，离开压力室10的上侧的压电片41为活性部，与压力室10临近的下侧的压电片42～44为非活性部。将这种类型的致动器单元21称为单压电片类型(unimorph)。
当使电场方向与极化方向为同方向而在共同电极34和单个电极35之间施加电位差时，压电片41的活性部在平面方向上收缩。而压电片42～44不收缩。在压电片41和压电片42～44之间，收缩率产生差值。结果，压电片41～44(包含共同电极35)发生变形而向压力室10侧突出。由此对压力室10进行加压。另一方面，当使共同电极34和单个电极35之间的电位差为0时，解除压电片41～44向压力室10侧突出的状态。由此对压力室10进行减压。
单独地控制单个电极35。压电片41～44中与电位改变的单个电极35相对的部分发生变形。由一个单个电极35和与该单个电极35相对的“压电片41～44(共同电极35)的区域”形成1个压电元件20(参照图5)。在图5中只图示了1个压电元件20，但存在与单个电极35相同数目(与压力室10相同数目)的压电元件20。以与各单个电极35的排列布图相同的布图对各压电元件20进行排列。即，由在A方向上排列的多个压电元件20形成了元件列G1等(参照图6)。在图6中只图示了元件列G1～G5，但在1个致动器单元21中存在16行元件列G1～G16。各元件列G1～G16沿C方向排列。由与压力室列F1的各压力室10相对的各压电元件20形成了元件列G1。同样地，由与压力室列Fn(n＝1～16)的各压力室10相对的各压电元件20形成了元件列Gn。各元件列G1等相互等间隔地相邻。
如上所述，标记有相同字母(例如a)的压力室列(例如11a)和喷嘴列(例如15a)相对应。对于元件列G1～G16也同样地表示。例如，构成元件列G1的各压电元件20与构成压力室列11b的各压力室10相对地设置。因此，使用和压力室列11b相同的字母(b)将元件列G1表示为元件列20b。对于其他的元件列G2～G16，也使用和相对应的压力室列11a～11d相同的字母表示为元件列20a～20d。在图6中图示了标号20a～20d。
参照图5，对具有上述结构的喷墨头2的作用进行说明。在不进行打印的期间，将各单个电极35的电位维持在比共同电极34高的电位(称为高电位)。在该状态下，压电元件20向压力室10侧突出。而且，使对应打印内容而选择出的单个电极35在规定的时序成为与共同电极34相同的电位(称为低电位)。由此，压电元件20向图5的上方变形，对压力室10进行减压。在该状态下，压电元件20成为图5的状态。当压力室10减压时，墨室E1的墨水通过贯穿孔25b、节流部12以及贯穿孔23b导入压力室10。墨水注满压力室10。
然后，使所选的单个电极35为高电位。压电元件20向下方变形，对压力室10加压。由此，对压力室10内的墨水加压。被加压的墨水通过贯穿孔23a、24a、25a、26a、27a、28a以及29a从喷嘴8喷出。
如上所述，为了从喷嘴8喷出墨水，使单个电极35的电位从高电位变化为低电位(称为第一变化)，然后从低电位变化为高电位(第二变化)。为了实现第一变化和第二变化，对单个电极35提供以高电位为基准的脉冲信号。脉冲信号从第一变化后到第二变化之间的时间(即脉冲宽度)优选设定为压力波从墨室E1～E4传播到喷嘴8的时间AL。这样，可以以更强的压力将墨水滴从喷嘴8喷出。
在本实施例中，通过控制从喷嘴8连续喷出的墨水滴的数量，调整在打印纸P上形成的点的浓度。即，通过调整墨水喷出次数(即用于1个点的墨水量)来实施浓淡度控制。例如，在通过连续地喷出三滴墨水在打印纸p上形成1个点的情况下，反复进行3次上述的第一变化和第二变化。此时，第二变化和第一变化之间的时间优选设定为上述的AL。由此，上一墨水滴喷出时的残余压力波与喷出下一墨水滴时的压力波的周期一致。2个压力波重合，所以可以增大用于喷出下一墨水滴的压力。
然后，对控制致动器单元21的控制器100的结构进行说明。控制器100在将打印纸P向箭头P3方向输送的同时，通过从各喷嘴8喷墨而在打印纸P上进行打印。
图7是控制器100的功能框图。控制器100具备CPU(中央处理器Central Processing Unit)、ROM(只读存储器Read Only Memory)、RAM(随机存储器Random Access Memory)以及驱动IC等。这些部分发挥作用而构建图7所示的各部分。CPU是运算处理装置。CPU执行在ROM中存储的各种程序。ROM存储了CPU所要执行的各种程序和在执行这些程序时使用的数据。RAM暂时存储各种数据。驱动IC驱动致动器单元21。
本实施例的打印机1与PC200等外部机器相连接。从PC200输出的数据被读入控制器100。控制器100具有通信部151和印字控制部152等。通信部151输入从PC200输出的命令(例如打印数据)。通信部151对输入的命令进行分析，将分析后的信息输出给印字控制部152。印字控制部152输入从通信部151输出的信息(例如打印数据)。印字控制部152根据输入的信息控制打印机1的打印动作。印字控制部152具备致动器控制部153和动作控制部158。致动器控制部153控制致动器单元21的动作。动作控制部158控制输送马达147(参照图1)等的动作。
此外，上述各部分是由ASIC(专用集成电路Application SpecificIntegrated Circuit)等构成的硬件。但也可以由软件构成各部分的全部或一部分。
图8表示致动器控制部153的结构。致动器控制部153具有脉冲输出部154、4个延迟部155a～155d、时序指示部156、选择器157以及放大部159。脉冲输出部154、延迟部155a～155d、时序指示部156以及选择器157由数字电路构成。放大部159由模拟电路构成。
脉冲输出部154根据从通信部151输出的打印数据生成用于从喷嘴8喷墨的脉冲信号。例如，在从喷嘴8连续地喷出3滴墨水滴时，脉冲输出部154输出3个连续的脉冲信号。
4个延迟部155a～155d与脉冲输出部154相连接。各延迟部155a～155d输入从脉冲输出部154输出的脉冲信号。各延迟部155a～155d使输入的脉冲信号延迟规定的时间(有时也不延迟)，并输出延迟后的脉冲信号。从各延迟部155a～155d输出的脉冲信号被发送给选择器157。延迟部155a～155d采用延迟时间0、延迟时间td、延迟时间td×2以及延迟时间td×3的4个延迟时间中的任意一个。将设定了时间差的4类脉冲信号发送给选择器157。
在后面进行详细的叙述，但在同时使相邻的2个元件列(例如G2和G3)向同方向发生变形时，在这些元件列之间产生结构干扰现象。在本实施例中，通过对延迟时间td的设定，可使构成相邻2个元件列之间几乎不发生结构干扰现象。但在本实施例中，把在相邻的2个元件列之间不产生结构干扰现象的范围中最小的时间(3.2μs)作为延迟时间td使用。该延迟时间td的值可以根据各压电元件20的位置关系(排列密度)和压电片41～44的刚性等决定。
选择器157根据PC200输出的打印数据选择对致动器单元21的哪个压电元件20(单个电极35)发送脉冲信号。选择器157对选择出的压电元件20通过放大部159发送脉冲信号。从选择器157输出的脉冲信号在放大部159放大。由此，对由选择器157选择出的压电元件20提供放大后的脉冲信号。在从选择器157输出的脉冲信号中包含由延迟部155a～155d设定的延迟时间。选择器157既可以对构成1个元件列的所有压电单元20同时发送脉冲信号，也可以只对1个元件列的几个压电元件20同时发送脉冲信号。对哪个压电元件20发送脉冲信号根据打印数据来决定。
时序指示部156对各延迟部155a～155d设定延迟时间(无延迟时间、延迟时间td、延迟时间td×2以及延迟时间td×3的任意一个)。参照图9，说明时序指示部156的结构。图9表示时序指示部156的结构。
时序指示部156具备表存储器161和选择器162。表存储器存储每个元件列的延迟时间。图10表示表存储器161的存储内容的一个例子。在图10的Delay栏中表示的“0”表示延迟时间0。“1”表示延迟时间td。“2”表示延迟时间td×2。“3”表示延迟时间td×3。表存储器161与元件列20a对应地存储延迟时间td。表存储器161与元件列20b对应地存储延迟时间0。表存储器161与元件列20c对应地存储延迟时间td×3。表存储器161与元件列20d对应地存储延迟时间td×2。
在图10中，对应表示墨室E1～E4、压力室列F1～F16、喷嘴列F1’～F16’、投影点(1)～(16)、元件列G1～G16以及延迟时间。观看该图可以很好地理解喷墨头2的各要素的对应关系。例如，压力室列F1在与墨室E1连通的同时，与喷嘴列F1’连通。该喷嘴列F1’的投影点(参照图4)为(1)。元件列G1与压力室列F1相对。相对该元件列G1的延迟时间为0。
此外，图11是抽出图10的投影点、墨室、喷嘴列以及延迟时间的4个栏的图。图11按投影点的顺序表示。如图11所示，具有相邻2个投影点的2个喷嘴8在不同的时序进行喷墨。例如，投影点(1)的喷嘴8在延迟时间0的时序喷墨，投影点(2)的喷嘴8在延迟时间td×2的时序喷墨。此外，具有相邻2个投影点的2个喷嘴8与不同的墨室相对应。例如，投影点(1)的喷嘴8与墨室E1对应，投影点(2)的喷嘴8与墨室E4对应。
图9的选择器162对各延迟部155a～155d设定在表存储器161中存储的各延迟时间。在本实施例中，选择器162对延迟部155a设定延迟时间td，对延迟部155b设定延迟时间0，对延迟部155c设定延迟时间td×3，对延迟部155d设定延迟时间td×2。因此，延迟部155a输出包含延迟时间td的延迟的脉冲信号，延迟部155b输出延迟时间为0的脉冲信号。延迟部155c输出包含延迟时间td×3的延迟的脉冲信号。延迟部155d输出包含延迟时间td×2延迟的脉冲信号。
延迟部155a(参照图8)与压力室列11a(参照图3)相对应。即，延迟部155a在与喷嘴列15a(参照图4)相对应的同时，与元件列20a(参照图6)相对应。从延迟部155a输出的脉冲信号被提供给构成元件列20a的各压电元件20(各单个电极35)。同样地，延迟部155b～155d分别与相同字母的压力室列11b～11d相对应。延迟部155b～155d分别与相同字母的喷嘴列15b～15d和元件列20b～20d相对应。从延迟部155b输出的脉冲信号被提供给构成元件列20b的各压电元件20。从延迟部155c输出的脉冲信号被提供给构成元件列20c的各压电元件20。从延迟部155d输出的脉冲信号被提供给构成元件列20d的各压电元件20。
图8的选择器157存储有各延迟部155a～155d与各元件列G1等的对应关系。选择器157可以把从延迟部155a发来的脉冲信号发送给与该延迟部155a相对应的元件列20a。同样地，选择器157可以把从延迟部155b～155d发来的脉冲信号发送给与各延迟部155b～155d相对应的元件列20b～20d。
如图10所示，对与相同的压力室E1等对应的4个元件列20a～20d设定不同的延迟时间。因此，例如元件列G1～G4在不同的时序电压发生变化。参照图12，对元件列20a～20d的电压变化的情况进行说明。图12表示元件列20a～20d的电压(对单个电极35提供的电位)随时间的变化。此外，在图12的各图中，以横轴作为时间，以纵轴作为电压。
在本实施例中，以高电位为基准的脉冲信号被提供给压电元件20。在图12的例子中，提供给各压电元件20的脉冲信号由3个喷墨脉冲S和1个取消脉冲C构成。在图12中，在把提供给元件列20a的喷墨脉冲表示为Sa的同时，把提供给元件列20a的取消脉冲表示为Ca。同样地，在把提供给元件列20b～20d的喷墨脉冲表示为Sb～Sd的同时，把提供给元件列20b～20d的取消脉冲表示为Cb～Cd。
1个喷墨脉冲S用于从喷嘴8喷出1滴墨水。当电位从高电位变化到低电位时，压电元件20向对压力室10(参照图5)减压的方向变形。由此，从墨室E1向压力室10导入墨水。然后，当电位从低电位变化到高电位时，压电元件20向对压力室10加压的方向变形。由此，对压力室10内的墨水加压，从喷嘴8喷出1滴墨水。当如此重复3次时，从喷嘴8喷出3滴墨水。
取消脉冲C用于消除从墨室E1等经过压力室10到喷嘴8的墨水流路内残留的压力。通过将取消脉冲C提供给压电元件20，在墨水流路内产生与残留压力的周期相反的周期的压力。由此消除残留的压力。
对元件列20b提供的脉冲信号的延迟时间为0。这里，把提供给元件列20b脉冲信号称为基准脉冲信号。对元件列20a提供比基准脉冲信号仅延迟了延迟时间td的脉冲信号。对元件列20d提供比基准脉冲信号仅延迟了延迟时间td×2的脉冲信号。对元件列20c提供比基准脉冲信号仅延迟了延迟时间td×3的脉冲信号。
图13表示对全部元件列G1～G16提供的脉冲信号随时间的变化。在不同的时序对与墨室E1相对应的4个元件列G1～G4提供脉冲信号。此外，在不同的时序对与墨室E2相对应的4个元件列G5～G8提供脉冲信号。在不同的时序对与墨室E3相对应的4个元件列G9～G12提供脉冲信号。在不同的时序对与墨室E4相对应的4个元件列G13～G16提供脉冲信号。
对本实施例的打印机1的结构进行详细的说明。在如上所述构成打印机1时，可以抑制在相邻2个元件列G1等之间的结构干扰现象。参照图6对该情况进行说明。
例如，有时对构成元件列G2的压电元件G2-1、G2-2同时提供脉冲信号。即，压电元件G2-1、G2-2有时同时向同方向发生变形。此外，例如有时对构成元件列G3的压电元件G3-1、G3-2、G3-3同时提供脉冲信号。即，压电元件G3-1、G3-2、G3-3有时同时向同方向发生变形。
如图6所示，在本实施例中，在相同元件列(例如G2)中包含的2个相邻的压电元件(例如G2-1、G2-2)，菱形的顶点彼此相对。即，其中一方的菱形的钝角的角分线与另一方的菱形的钝角的角分线一致。根据本发明发明者的研究可知，当顶点之间如此地相对时，在2个相邻的压电元件G2-1、G2-2之间难以产生结构干扰现象。在本实施例中，在相同的元件列中包含的2个相邻的压电元件(例如G2-1、G2-2)之间，几乎不受到结构干扰现象的影响。
另一方面，在相邻的2个元件列(例如G2和G3)之间，容易受到结构干扰现象的影响。作为其理由，可以推测是因为，一方元件列G2的压电元件(G2-1、G2-2、等)和另一方元件列G3的压电元件(G3-1、G3-2、G3-3等)的菱形的边彼此相对。而且根据本发明发明者的研究可知，在使相邻的2个元件列(例如G2和G3)同时向同方向产生变形时，结构干扰现象会产生非常大的影响。例如，当使压电元件G2-1、G2-2、G3-1、G3-2、G3-3同时向同方向发生变形时，与仅使压电元件G2-1和G3-1同时向同方向发生变形的情况相比，可知结构干扰现象的影响增大。即，与仅使压电元件G2-1和G3-1同时向同方向发生变形时的各压电元件G2-1等的变形量相比，同时使压电元件G2-1、G2-2、G3-1、G3-2、G3-3发生变形时的各压电元件G2-1等的变形量减小。
在本实施例中，元件列G2的压电元件G2-1、G2-2根据包含延迟时间td的脉冲信号发生变形(参照图10等)。此外，元件列G3的压电元件G3-1、G3-2、G3-3根据包含延迟时间td×2的脉冲信号发生变形(参照图10等)。因此，在从元件列G2的压电元件G2-1、G2-2变形后仅延迟了td的时序，元件列G3的压电元件G3-1、G3-2、G3-3发生变形。
在元件列G2的压电元件G2-1、G2-2同时向同方向发生变形的时序、和元件列G3的压电元件G3-1、G3-2、G3-3同时向同方向发生变形的时序之间设置了时间差。根据本发明发明者的研究可知，当在相邻的2个元件列(例如G2和G3)之间存在脉冲信号的时间差时，可以抑制相邻2个元件列(例如G2和G3)之间的结构干扰现象。在本实施例的打印机1中，可以有效地抑制相邻2个元件列之间的结构干扰现象。在本实施例的打印机1中，可以有效地抑制产生较大影响的元件列之间的结构干扰现象。
此外，将本实施例的延迟时间td设定为在相邻的2个元件列之间不产生结构干扰现象的最小时间(3.2μs)。因此，从对元件列20b提供的最初的喷墨脉冲Sb到对元件列20c提供的取消脉冲Cc的时间Tm变短(参照图12)。
仅将打印纸P在输送方向P3上输送与输送方向的打印解像度(在本实施例中为600dpi)相对应的基准距离(约40μm)所需要的时间称为打印周期。在1个打印周期内，从一个喷嘴列15喷墨(例如1滴，2滴，或3滴等)。在本实施例中，由于期间Tm短，所以可以缩短打印周期。即，可以实现高速打印。
此外，划分为4种时序对元件列20a～20d提供电压，因此可以减小消耗电力的峰值。当采用本实施例的技术时，有时可以使电源装置变得小型简单。在本实施例中，以元件列为单位，设定了脉冲信号的供给时序。此外，各元件列G1等延伸的方向A与打印纸P的输送方向P3正交。这样，可以直线地排列与相同元件列的各压电元件20相对应的各喷嘴8。因此，喷嘴8的排列不会复杂化。
此外，当在相同的时序对与相同墨室E1～E4连通的4个压力室列11a～11d(参照图3等)进行加压或减压时，流体干扰现象的影响增大。所谓流体干扰现象是指，在与相同墨室E1等连通的各压力室10产生的压力波在墨室内相互重叠而放大，由此对喷墨性能产生影响的现象。当产生流体干扰现象时，在不希望的时序喷墨，或喷出不是希望的量的墨水。
在本实施例中，如图10所示，在不同的时序对与相同墨室E1～E4连通的4个压力室列11a～11d进行加压或减压。因此，在各压力室列11a～11d产生的压力波的相位错开。可以抑制在墨室内对压力波进行放大的现象。可以有效地抑制流体干扰现象的产生。
在上述的实施例中，利用4个墨室E1～E4。然而也可以只利用1个墨室。即，可以采用与16列的元件列G1～G16相对应的各压力室10与1个墨室连通的结构。此时，当喷墨时序不同时，存在从喷嘴8喷出的墨水量不同的倾向。其原因在于，所受到由墨室内的压力波所引起的流体干扰现象的影响不同。墨水量不同，则在打印纸P上形成的点(由墨水形成在打印纸上的点)的大小变化。例如，当在不同的时序从具有相邻的2个投影点(参照图4)的2个喷嘴8喷墨时，存在与打印纸P的输送方向正交的方向(A方向)上相邻的2个点成为不同大小的倾向。另一方面，当在相同的时序从具有相邻的2个投影点的2个喷嘴8喷墨时，存在相邻的2个点成为相同大小的倾向。在后者的情况下，相邻的2个点一起变大或变小。也就是说，会出现这样的情况，即，在A方向上连续形成大点，而在与该大点相邻的位置上又连续形成小点。此时，在打印纸P上容易产生浓淡的差。另一方面，在前者的情况下，由于相邻的2个点为不同的大小，所以当观看打印纸P整体时难以出现浓淡的差。前者可以得到良好的打印结果。
在本实施例中，如图11所示，具有相邻2个投影点的2个喷嘴8在不同的时序喷墨。因此可以得到良好的打印结果。
此外，根据本发明发明者的研究可知，流体干扰现象对每个墨室的影响不同。因此，与不同墨室(例如E1和E2)连通的2个喷嘴8存在喷出不同量的墨水的倾向。例如，当具有相邻2个投影点的2个喷嘴8与相同的墨室E1等连通时，在A方向上相邻的2个点为相同的大小。另一方面，当具有相邻2个投影点的2个喷嘴8与不同的墨室E1等连通时，在A方向上相邻的2个点为不同的大小。后者可以得到良好的打印结果。
在本实施例中，具有相邻2个投影点的2个喷嘴8与不同的墨室连通。因此，可以得到良好的打印结果。
在本实施例中，各压力室列F1～F16、各喷嘴列F1’～F16’、各元件列G1～G16以及各墨室E1～E4延伸的方向(A方向)一致。各压力室列F1～F16、各喷嘴列F1’～F16’、各元件列G1～G16以及各墨室E1～E4规则地排列。因此，存在结构干扰现象和流体干扰现象的影响对每个元件列均匀化的倾向。可以以列为单位实施对各干扰现象影响的抑制。因此，容易实施对各干扰现象影响的抑制。
(第二实施例)
接着，对第二实施例的喷墨打印机201进行说明。第一实施例的打印机1为行式喷墨打印机。与此相对，本实施例的打印机201为串式喷墨打印机。图14表示第二实施例的打印机201的概略透视图。
打印机201配置有喷墨头单元202。在喷墨头单元202的支架(holder)203上固定有贮存黑墨水的墨盒204和喷墨头205(参照图15)。在喷墨头205的下面设置了省略图示的多个喷嘴。支架203被固定在滑座(carriage)207上。滑座207可滑动地支撑在导向轴215上。引导滑座207的导向轴216与滑座207的上面接触。
驱动机构206具有滑轮217、218和皮带219以及马达220等。皮带219架设在滑轮217、218上。滑座207被固定在皮带219的规定位置上。马达220与滑轮217连接。当马达220进行驱动时，滑轮217旋转。由此，皮带219旋转。当皮带219旋转时，滑座207沿导向轴215移动。当滑座207移动时，喷墨头单元202也移动。
压印辊(platen roller)208沿箭头P’方向输送打印纸P。压印辊208与导向轴215平行地设置。
打印纸P在喷墨头205和压印辊208之间沿箭头P’方向输送。喷墨头205通过喷墨在打印纸P上进行打印。
喷墨头201具有清除机构230。清除机构230具有清除罩235。清除罩235可以覆盖喷墨头205下面的一部分。在清除罩235覆盖喷墨头205下面的状态下，泵237被驱动。由此，包含在喷墨头205内部的含有气泡或杂质等的墨水被吸引。将吸引的墨水收容在墨水存积器238中。为了使清除罩235相对喷墨头205上下移动，设置了凸轮236。
4个罩239在非打印时覆盖喷墨头205的喷嘴。由此可以防止墨水的干燥。
图15是本实施例的喷墨头205的俯视图。在俯视时，喷墨头205具有在打印纸P的输送方向P’上较长的长方形状。喷墨头205具有流路单元214和致动器单元221等。致动器单元221连接在流路单元214的上面(垂直图15纸面的外侧的面)。流路单元214具有和第一实施例的流路单元4相同的结构。在流路单元214的上面设置了4个墨水供给口213。墨盒204(参照图14)与4个墨水供给口213相连接。1个墨水供给口213和1个墨室(J1～J4中的任意一个)相连接。在本实施例中，在流路单元214内形成了4个墨室J1～J4。
图16放大表示图15的区域D’的俯视图。在图16中用实线表示实际看不见的压力室210和节流部212。
在流路单元214上，以和第一实施例相同的配置关系形成了墨室J1～J4、压力室210、节流部212和喷嘴(省略图示)。形成了16列的压力室列211a～211d。4个压力室列211a～211d分别与1个墨室(J1～J4中的任意一个)连通。此外，形成了省略图示的16列的喷嘴列。各喷嘴在打印纸P的输送方向P’上偏置而设置。在滑座207沿箭头P”方向移动的同时进行喷墨。通过使打印纸P沿箭头P’方向和喷墨头205沿箭头P”方向相对移动而进行打印，具体地讲，使打印纸P沿箭头P’方向移动所需的距离，然后，使喷墨头205沿箭头P”方向移动所需的距离，此后，再度使打印纸P沿箭头P’方向移动所需的距离，通过这样的循环往复，可以对打印纸P的箭头P”方向的全部区域进行打印。
此外，箭头P’方向的解像度和第一实施例相同为600dpi。
致动器单元221具有与第一实施例的致动器单元21大致相同的结构。本实施例的致动器单元221在其平面形状为长方形这点上与第一实施例不同。致动器单元221与压力室列211a～211d对应地形成了16列元件列(省略图示)。
本实施例的打印机201具有用于执行与第一实施例的控制器100大致相同的控制的控制部(省略图示)。本实施例的控制部在使滑座207移动而进行打印这点上与第一实施例不同。与第一实施例相同，本实施例的控制部对与压力室列211a对应的元件列提供延迟时间为td的脉冲信号。对与压力室列211b对应的元件列提供延迟时间为0的脉冲信号。对与压力室列211c对应的元件列提供延迟时间为td×3的脉冲信号。对与压力室列211d对应的元件列提供延迟时间为td×2的脉冲信号。
根据本实施例的打印机201，可以抑制在相邻2个元件列之间产生结构干扰现象。此外，可以抑制在各墨室J1～J4产生流体干扰现象。此外，可以减小消耗电力的峰值，可以使电源装置变得小型简单。
对上述的实施例可以施加各种变化。这里，对上述各实施例的变形例进行说明。
(1)第一实施例的选择器162(参照图9)对各元件列20a～20d提供固定的延迟模式的脉冲信号。例如，对元件列20a始终提供包含延迟时间td的脉冲信号。但也可以随时间改变对各元件列20a～20d提供的脉冲信号的延迟模式。例如，可以针对每次输入打印数据改变对各元件列20a～20d提供的脉冲信号的延迟模式。此外例如可以针对每个打印周期改变脉冲信号的延迟模式。
(2)在上述的实施例中，采用了4种延迟模式的脉冲信号。但延迟模式的数量并不限制为4种。只要为2种或2种以上，采用何种延迟模式都可以。如果有2种延迟模式，则可以改变驱动相邻2个元件列(例如G1和G2)的时序。
(3)如上述的实施例那样，从具有相邻2个投影点的2个喷嘴进行喷墨的时序优选不相同。但也可以构成为使时序一致。
(4)上述各实施例中的墨室E1～E4(J1～J4)与流路单元4(214)的长方向平行地延伸。但是，如图7所示，墨室H1～H4也可以不与流路单元304的长方向平行地延伸。
如图17所示，本变形例的4个墨室H1～H4在相对流路单元304的长方向仅倾斜规定角度的方向上延伸。墨室H1和H3平行地延伸。墨室H2和H4平行地延伸。墨室H1和墨室H2向相反方向倾斜。
图18放大表示图17的区域D”的俯视图。在图18中用实线表示实际看不到小孔(aperture)312。如图18所示，在流路单元304上多个压力室310被排列成矩阵状。与墨室H1连通的多个压力室310如下形成压力室列311。即，由在墨室H1延伸的方向上排列的多个压力室310形成压力室列311。形成多个压力室列311。与其他墨室H2～H4连通的各压力室310也和上述同样地形成了压力室列311。
各节流部312在与墨室H1～H4延伸的方向正交的方向上延伸。各节流部312的长度对应与该节流部312连通的压力室310的位置而不同。在本变形例中，当节流部312的长度变化时，改变节流部的截面面积。短的节流部312减小截面面积，长的节流部312增大截面面积。由此，使各节流部312的流路阻力恒定。
在流路单元304的下面(垂直图18纸面的里侧的面)矩阵状地排列了多个喷嘴。在流路单元304的上面(垂直图18纸面的外侧的面)形成了多个省略图示的致动器单元。该致动器单元具有与第一实施例的致动器单元21大致相同的结构。
在该变形例中，也对相邻的2个元件列提供包含不同延迟时间的脉冲信号。由此，可以得到和上述各实施例相同的结果。
(5)也可以如下地表示元件列。图19简单地表示本变形例的压电元件420a～420g、421a～421g的俯视图。本变形例是行式喷墨打印机。沿图19中箭头C的方向输送打印纸。
压电元件420a～420g沿箭头A方向排列。压电元件421a～421g沿箭头A方向排列。由压电元件420a～420d形成元件列G1’。由压电元件420e～420g形成元件列G2’。由压电元件421a～421d形成元件列G3’。由压电元件421e～420g形成元件列G4’。元件列G1’和元件列G3’沿C方向排列。元件列G2’和元件列G4’沿C方向排列。
对元件列G1’提供的脉冲信号和对元件列G3’提供的脉冲信号包含不同的延迟时间。对元件列G2’提供的脉冲信号和对元件列G4’提供的脉冲信号包含不同的延迟时间。对元件列G1’提供的脉冲信号和对元件列G2’提供的脉冲信号可以包含相同的延迟时间，也可以包含不同的延迟时间。对元件列G3’提供的脉冲信号和对元件列G4’提供的脉冲信号可以包含相同的延迟时间，也可以包含不同的延迟时间。
如本变形例所示，由在一个方向上排列的全部压电元件420a～420g等也可以不形成1个元件列。采用本变形例也可以抑制元件列G1’和元件列G3’之间的结构干扰现象。可以抑制元件列G2’和元件列G4’之间的结构干扰现象。

Claims (16)

1.一种喷墨打印机，包括：
喷墨头，通过喷墨在打印介质上进行打印，该喷墨头包括多个单元，各单元包括用于喷墨的喷嘴、与该喷嘴连通的压力室和与该压力室相对的压电元件，其中，压电元件在第一预定平面内形成至少2个元件列，并且各元件列由沿第一方向排列的至少2个压电元件形成，且各元件列沿与第一方向不同的第二方向排列；和
控制器，通过改变对喷墨头的各压电元件提供的电压来控制喷墨头向打印介质上进行打印，
其中，控制器以上述元件列为单位控制使提供到各压电元件上的电压发生变化的时序，并且，由控制器改变提供到相邻的2个元件列中的一个元件列上的电压的时序不同于由控制器改变提供到相邻的2个元件列中的另一个元件列上的电压的时序。
2.如权利要求1所述的喷墨打印机，其中，
由控制器将提供到相邻的2个元件列中的一个元件列上的电压从第一电平改变到第二电平的时序不同于由控制器将提供到相邻的2个元件列中的另一个元件列上的电压从第一电平改变到第二电平的时序，
另一方面，由控制器将提供到相邻的2个元件列中的一个元件列上的电压从第二电平改变到第一电平的时序不同于由控制器将提供到相邻的2个元件列中的另一个元件列上的电压从第二电平改变到第一电平的时序。
3.如权利要求1所述的喷墨打印机，还包括：
移动装置，在喷墨头的至少一个喷嘴与打印介质相对的状态下，该移动装置沿第三方向移动喷墨头和/或打印介质，其中，该第三方向在第一预定平面内与第一方向正交。
4.如权利要求3所述的喷墨打印机，其中，
所述喷嘴在与第一预定平面平行的第二预定平面内形成至少2个喷嘴列，各喷嘴列由沿第一方向排列的至少2个喷嘴形成，且各喷嘴列沿第二方向排列，
各喷嘴沿第一方向相互偏置，并且，
对于包括形成相同元件列的各压电元件的各单元而言，其包括形成相同喷嘴列的各喷嘴。
5.如权利要求4所述的喷墨打印机，其中，
将各喷嘴从第三方向投影于沿第一方向延伸的投影线上时，通过控制器对喷墨头的控制，使得该投影线上相邻的2个喷嘴中的一个喷嘴喷墨的时序与该投影线上所述相邻的2个喷嘴中的另一个喷嘴喷墨的时序不同。
6.如权利要求3所述的喷墨打印机，其中，
所述元件列形成多个元件列组，
各元件列组由沿第二方向连续排列的至少2个元件列形成，并且，
通过控制器对喷墨头的控制，使得改变相同元件列组中的各元件列上所提供的电压的各时序相互不同。
7.如权利要求6所述的喷墨打印机，其中，
所述喷墨头还包括多个墨室，
各墨室分别一一对应于所述元件列组，
对于相同元件列组内包括的各压电元件所相对的各压力室而言，其与对应于该元件列组的墨室连通。
8.如权利要求7所述的喷墨打印机，其中，
将各喷嘴从第三方向投影于沿第一方向延伸的投影线上时，该投影线上相邻的2个喷嘴中的一个喷嘴所连通的墨室与该投影线上的所述相邻的2个喷嘴中的另一个喷嘴所连通的墨室不同。
9.如权利要求7所述的喷墨打印机，其中，
所述压电元件形成至少3个元件列，
各元件列等间隔地相互邻近，并且，
各墨室沿第一方向延伸，且各墨室沿第二方向排列。
10.如权利要求1所述的喷墨打印机，其中，
各压电元件在第一预定平面内实质上具有多边形形状，
形成相同元件列的相邻的2个压电元件中的一个压电元件的顶点与形成所述相同元件列的所述相邻的2个压电元件中的另一个压电元件的顶点相互相对。
11.如权利要求1所述的喷墨打印机，其中，
对于由控制器改变提供到相邻的2个元件列中的一个元件列上的电压的时序与由控制器改变提供到相邻的2个元件列中的另一个元件列上的电压的时序之间的差值而言，该差值等于用于防止所述相邻的2个元件列之间发生结构干扰现象的最小期间。
12.如权利要求1所述的喷墨打印机，其中，
各压电元件包括共同的压电片。
13.如权利要求1所述的喷墨打印机，其中，
所述控制器包括脉冲输出部和至少2个延迟部，
该脉冲输出部向各延迟部输出脉冲信号，
在从脉冲输出部输出的脉冲信号输入各延迟部后，
各延迟部向喷墨头输出包括延迟时间的延迟脉冲信号，并且，
各延迟部采用与其他延迟部不同的延迟时间。
14.如权利要求1所述的喷墨打印机，其中，
所述喷墨打印机是行式打印机。
15.一种喷墨打印机，包括：
喷墨头，通过喷墨在打印介质上进行打印，该喷墨头包括墨室和多个单元，各单元包括用于喷墨的喷嘴和与该喷嘴连通的压力室，其中，各压力室与该墨室连通，压力室在第三预定平面内形成至少2个压力室列，并且各压力室列由沿第四方向排列的至少2个压力室形成，且各压力室列沿与第四方向不同的第五方向排列；和
控制器，通过改变各压力室内的压力来控制喷墨头向打印介质上进行打印，
其中，控制器以上述元件列为单位控制使提供到各压电元件上的电压发生变化的时序，并且，由控制器改变提供到相邻的2个元件列中的一个元件列上的电压的时序不同于由控制器改变提供到相邻的2个元件列中的另一个元件列上的电压的时序。
16.一种控制喷墨打印机的方法，该喷墨打印机包括通过喷墨而在打印介质上进行打印的喷墨头，该喷墨头包括多个单元，各单元包括用于喷墨的喷嘴、与该喷嘴连通的压力室和与该压力室相对的压电元件，其中，压电元件在第一预定平面内形成至少2个元件列，各元件列由沿第一方向排列的至少2个压电元件形成，且各元件列沿与第一方向不同的第二方向排列，所述方法包括：
通过改变对喷墨头的各压电元件提供的电压来控制喷墨头向打印介质上进行打印的控制步骤，
在上述控制步骤中，以上述元件列为单位控制使提供到各压电元件上的电压发生变化的时序，并且，使提供到相邻的2个元件列中的一个元件列上的电压发生改变的时序不同于使提供到相邻的2个元件列中的另一个元件列上的电压发生改变的时序。
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