CN1824507A - 喷墨记录装置 - Google Patents

Abstract

一种喷墨记录装置，包括喷墨记录头和驱动信号发生器，在喷墨记录头中使压力室的容积可以通过根据施加在与墨水从其喷射的压力室相关的电极和与夹着前述压力室的两个压力室相关的致动器之间的驱动信号偏斜致动器来变化，驱动信号发生器产生用于在四时分驱动方法中操作记录头的驱动信号。该驱动信号发生器向关于中心在压力室9g上的紧挨着的三个压力室中最外面压力室9f和9h的电极同时提供驱动信号，使得紧围绕当墨水从其喷射启用时墨水不从其喷射的压力室9g的四个致动器中最外面致动器14f和14i的偏斜量基本等于紧围绕使墨水喷射的压力室9c的四个压力室中最外面压力室14b和14e的偏斜量。从而，由于压力室之间串扰造成的所喷射墨滴之间速度和容积的变化可以减小。

Description

喷墨记录装置

发明的交叉引用

本申请基于并要求于2005年2月24日提交的在前日本专利申请号2005-049131的优先权的权益，该申请的内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及喷射墨水并在记录介质上记录图像的喷墨记录装置，尤其涉及通过驱动分隔各压力室的侧壁的致动器以便使致动器能够偏斜从而改变压力室的容积而从与压力室连通的喷嘴喷射墨滴的喷墨记录装置。

背景技术

所谓的“共享壁类型记录头”，即具有由例如隔离各压力室的压电组件的致动器所构成侧壁的记录头，包括由于一个压力室内所产生的压力改变通过相邻室的传播引起的致动器偏斜所造成的串扰问题并反向改变被喷射以形成图像的墨滴速度和容积。日本专利申请公告号2000-255055描述了通过在被操作以不喷射墨水的压力室内造成压力波动补偿由于串扰而喷射的墨滴速度的反向偏斜的驱动喷墨记录头的方法。

但是，尽管这种方法在一定程度上改善了它们，但由于造成补偿墨水喷射速度变化的反向串扰的压力波动被限制到墨水不能喷射的程度，因此这种喷墨记录方法不能充分减小由于压力室之间串扰所造成的墨水喷射速度和容积的变化。

发明内容

考虑到以上问题，本发明提供了可以通过充分减小由于压力室之间串扰所造成的墨滴速度和容积的变化来减小依赖不同记录模式所出现的墨水速度和容积变化从而改善喷墨记录质量的喷墨记录装置。

在一种优选实施方式中，本发明提供了喷墨记录装置，包括：具有喷射墨水的多个喷嘴、与各喷嘴连通的多个压力室、用于向各压力室提供墨水的墨水提供装置、关于各压力室所提供的多个电极及构成隔离各压力室的侧壁并使得能够根据驱动信号偏斜以改变墨水将要从其喷射出的压力室的容积的致动器的喷墨记录头和驱动信号发生装置，其中驱动信号施加在关于喷射墨水的压力室的一个电极和关于与前述压力室相邻的两个压力室的两个电极之间，驱动信号发生装置用于生成启用时分驱动使墨滴同时从每N个室喷射的驱动信号并将驱动信号提供给与各压力室相关的电极，其中N＝2M(M≥2)，其中所述驱动信号发生装置将这样的驱动信号提供给中心在时分驱动操作中当墨水喷射启用时使墨水不喷射的室上的紧挨着的(N-1)个室中最外面室相关的电极，以使得紧围绕时分驱动操作中当墨水喷射启用时使墨水不喷射的压力室的N个致动器中最外面致动器的偏斜量基本与紧围绕墨水从其喷射的压力室的N个致动器中最外面致动器的偏斜量一致。

附图说明

图1是显示根据本发明一种实施方式的喷墨记录头整体结构的纵向截面图。

图2是显示根据同一实施方式用于描述头操作的的喷墨记录头顶部的横向截面图。

图3是根据同一实施方式的喷墨记录头中驱动电路的方框图。

图4示出了图3中所指示驱动信号选择装置的电路图。

图5示出了输入到图3中所指示驱动信号选择装置的驱动信号的波形。

图6示出了构成图5所述驱动信号波形的分量电压波形。

图7说明了假定弯月面振动与实际弯月面振动之间的差别。

图8示出了根据同一实施方式用于测量记录头频率响应特征的驱动信号的波形。

图9说明了响应用于测量图8中记录头频率响应特征的驱动信号弯月面的振动流速。

图10说明了根据该实施方式的记录头中以绝对值表示的响应特征。

图11说明了根据该实施方式的记录头中以相位角表示的响应特征。

图12说明了该实施方式中的假定弯月面位移的例子。

图13说明了该实施方式中的假定弯月面的流速。

图14说明了该实施方式中的假定弯月面的频率响应特征。

图15说明了根据该实施方式每个都是通过利用假定弯月面的流速和记录头的响应特征计算获得的驱动信号的波形。

图16说明了从图15所示驱动信号波形补偿的驱动信号波形。

图17说明了从图16所示驱动信号波形修改的驱动信号波形。

图18说明了该实施方式中所表示的假定弯月面位移。

图19是说明根据该实施方式的喷墨记录装置原理部分外观的透视图。

图20是根据本发明另一实施方式的喷墨记录头驱动电路的功能方框图。

具体实施方式

根据本发明的一种实施方式将参考附图进行描述，其中相同的标号指示相同的结构。

现在描述用在这种实施方式中的喷墨记录头的结构，图1是说明喷墨记录头整体结构的纵向截面图。如图所示，在低介电常数衬底1的前端，嵌入了两个压电组件，这两个压电组件粘在一起，使两个压电组件2、3各自的极化方向彼此相对，其中每个压电组件都在面板厚度方向极化。在嵌入到衬底1的压电组件2、3及压电组件2、3后面的一部分衬底1中，并列形成多个槽4，槽通过切割以指定间隔彼此隔开。隔开各槽和衬底1的压电组件2、3构成“侧壁”。

从其将墨水提供给槽的墨水提供路径8是通过使顶板框架5和具有墨水提供端口6的顶板盖7粘到衬底1形成的。其中形成用于喷射墨滴的喷嘴10的喷嘴板11通过胶粘固定到顶板盖7、顶板框架5、压电组件2、3及衬底1连结的前端。驱动压电组件2、3的电极12在槽的内壁中彼此电独立地形成并扩展到衬底1的上表面。各电极连接到在电路板13上提供的(后述)驱动电路。

形成侧壁的压电组件充当致动器，通过在夹着它的两个电极之间施加电压，该致动器偏斜。由前面顶板框架5和长度为L的槽内壁部分定义的空间形成用于喷射墨水的压力室。

通过由圆盘金刚石切割机按照指定切割衬底1和压电组件2和3，槽以期望深度、宽度和长度的尺寸形成。电极的形成使得在除被电镀部分以外剩余的槽和衬底1预先被抗蚀剂掩蔽并且整个部分是无电镀的之后，从槽的表面剥去掩模。可选地，在通过溅射或真空沉积处理在表面产生具有电极材料的膜后，电极的期望图案可以通过蚀刻成形。

图2是说明喷墨记录头前端结构的横向截面图。现在将参考这个图描述喷墨记录头的操作。在图中，标号9a-9j指示压力室；12a-12j指示在压力室9a-9j中形成的电极；14a-14j指示包括在各压力室之间作为侧壁形成的各压电组件2和3的致动器。

如喷墨记录头在时分驱动方法中操作的情况下，现在将描述墨滴是如何从压力室9c和9g喷射的。以下描述在喷嘴10a-10j分别与压力室9a-9j关联的情况下进行。

从墨水提供端口6提供给喷墨记录头的墨水通过墨水提供路径8充满压力室9。在四时分驱动方法中操作这种喷墨记录头时，当电势差同时出现在电极12c和12b之间及12c和12d之间时，致动器14c和14d以切变模式偏斜，由此改变压力室9c的容积，从而墨滴从喷嘴10c喷射。类似地，当电势差同时出现在电极12g和12f之间及12g和12h之间时，致动器14g和14f以切变模式偏斜，由此改变压力室9g的容积，从而墨滴从喷嘴10g喷射。

这种喷墨记录头是所谓的共享壁类型记录头，其中一个致动器14由在两侧与其相邻的两个压力室9共享。因为一个致动器由两个压力室共享，因此彼此相邻的两个压力室9不能同时操作。为此，在这种记录头中采用时分驱动方法，其中每四个或更多的每偶数个压力室被驱动同时喷射墨水，而阻止彼此相邻的两个压力室同时操作。换句话说，控制打印，使得驱动墨水同时从其喷射的每偶数N个压力室的信号施加到在各压力室中提供的电极，其中N＝2M(M≥2)。在这种实施方式中，作为例子，操作是在四时分驱动方法中描述的。

此外，例如，在使墨水从压力室9c喷射的情况下，电压也加到电极12a和12b之间及12d和12e之间，由此致动器14b和14e被驱动偏斜，因此在压力室9b和9d中产生的墨水的压力振动可以向压力室9a和9e分散。类似地，在使墨水从压力室9g喷射的情况下，电压也加到电极12e和12f之间及12h和12i之间，由此致动器14f和14i被驱动偏斜，因此在压力室9f和9h中产生的墨水的压力振动可以向压力室9e和9i分散。

以这种方式，通过向其它压力室分散在不打算使墨水喷射的压力室中产生的墨水的压力振动，无墨水喷射喷嘴的弯月面振动的幅值可以减小。因此，由后续振动造成的从无墨水喷射喷嘴表面的弯月面突出可以抑制。这实现了弯月面位置和墨滴喷射速度变化的减小，从而改善了记录质量。

接下来将描述生成驱动喷墨记录头的信号的驱动信号发生器。

如图3所示，驱动信号发生器是由驱动波形存储器21、D/A转换器22、放大器23、驱动信号选择装置24、图像存储器25和解码器26构成的。驱动波形存储器21存储关于施加到压力室9使墨水喷射的驱动信号ACT1-ACT4波形的信息和关于施加到压力室9不使墨水喷射的驱动信号INA1-INA4波形的信息。D/A转换器22接收关于驱动信号ACT1-ACT4和INA1-INA4波形的信息，并将波形信息转换成模拟信号。放大器23放大这些现在转换成模拟信号的驱动信号ACT1-ACT4和INA1-INA4，并将它们输出到驱动信号选择装置24。驱动信号是基于关于图像存储器25中所存储图像中每个像素灰度级的信息通过解码器26选择的。解码器26根据图像存储器25中所存储图像中每个像素的灰度级信息生成确定墨滴喷射或不喷射的ON/OFF信号，并将该ON/OFF信号输出到驱动信号选择装置24。驱动信号选择装置24根据ON/OFF信号从驱动信号ACT1-ACT4和INA1-INA4中选择驱动信号并将其施加到喷墨记录头。

在这种实施方式中，记录是以每个像素最多8级灰度执行的。即，这种8级灰度记录是通过以表1所示的方式控制三种类型墨滴的喷射或不喷射执行的，这三种类型墨滴包括喷射墨滴容积为6微微升的第一滴、喷射墨滴为12微微升的第二滴和喷射墨滴为24微微升的第三滴。

表1

灰度级	第一滴(容积为6微微升)	第二滴(容积为12微微升)	第三滴(容积为24微微升)	累计墨滴的总容积
					0	OFF	OFF	OFF	0pl
1	ON	OFF	OFF	6pl
					2	OFF	ON	OFF	12pl
3	ON	ON	OFF	18pl
					4	OFF	OFF	ON	24pl
5	ON	OFF	ON	30pl
					6	OFF	ON	ON	36pl
7	ON	ON	ON	42pl

现在将描述驱动信号选择装置24。如图4所示，驱动信号选择装置24包括根据来自解码器26的ON/OFF信号29a-29j操作进行On/Off切换的模拟开关28a-28j。尽管图4示出了对应于图2所示一些电极的模拟开关，但这些开关实际是对应于记录头中所有压力室9的电极12提供的。

当ON/OFF信号29a-29d为“开”时，模拟开关28a-28d选择从放大器23输入的驱动信号ACT1-ACT4并将该信号分别导入喷墨记录头27的电极12a-12d。当ON/OFF信号29a-29d为“关”时，模拟开关28a-28d选择也是从放大器23输入的驱动信号INA1-INA4并将该信号分别导入喷墨记录头27的电极12a-12d。

当ON/OFF信号29e-29h为“开”时，模拟开关28e-28h选择从放大器23输入的驱动信号ACT1-ACT4并将该信号分别导入喷墨记录头27的电极12e-12h。当ON/OFF信号29e-29h为“关”时，模拟开关28e-28h选择也是从放大器23输入的驱动信号INA1-INA4并将该信号分别导入喷墨记录头27的电极12e-12h。更具体的，当ON/OFF信号29i、29j...为“开”时，模拟开关28i、28j...选择从放大器23输入的驱动信号ACT1、ACT2...并将该信号分别导入喷墨记录头27的电极12i、12j...；当ON/OFF信号29i、29j...为“关”时，模拟开关28i、28j...选择也是从放大器23输入的驱动信号INA1、INA2...并将该信号分别导入喷墨记录头27的电极12i、12j...。

驱动信号ACT1-ACT4对应于四时分驱动方法中的第一至第四循环。例如，在特定时间，如果期望墨滴从压力室9c而不从在相同的操作时间与9c分开四个位置的压力室9g喷射，则与压力室9c相关的ON/OFF信号29c和与在压力室9c两侧各两个位置相关的ON/OFF信号29a、29b和29d被开启，而与压力室9g相关的ON/OFF信号29g和与在压力室9g两侧各两个位置相关的ON/OFF信号29e、29f和29h被关闭。根据这些ON/OFF信号29a-29h，驱动信号ACT3、ACT1、ACT2和ACT4分别给予使墨滴从其喷射的压力室9c和压力室9c两侧的9a、9b和9d，而驱动信号INA3、INA1、INA2和INA4分别给予使墨滴不喷射的压力室9g和压力室9g两侧的9e、9f和9h。

现在描述提供给驱动信号选择装置24的用于喷射墨水的驱动信号ACT1-ACT4和用于不喷射墨水的驱动信号INA1-INA4。

在图5中，在各包括四个循环的一个打印周期中显示驱动信号ACT1-ACT4和INA1-INA4。各驱动信号ACT1-ACT4包括三种不同类型的驱动信号W1、W2和W3，而驱动信号INA1-INA4包括三种驱动信号W3、W4和W5。驱动信号W1是施加到与墨滴从其喷射的压力室9相关的电极12的驱动信号。

通过分割循环，各驱动信号ACT1-ACT4彼此“相位”不同。例如，当期望图2中的压力室9c喷射墨滴时，压力室9c在第三循环中操作。在这第三循环中，首先通过激活ON/OFF信号29a-29d，驱动信号W3施加到与压力室9a相关的电极12a，驱动信号W2施加到分别与压力室9b和9d相关的电极12b和12d；而驱动信号W1施加到与压力室9c相关的电极12c。

接下来将描述驱动信号W1至W5。如图6所示，各驱动信号W1、W2、W3、W4和W5分别由全都存在于容积为6微微升的第一滴喷射所发生阶段的驱动信号W1a、W2a、W3a、W4a和W5a、全部存在于容积为12微微升的第二滴喷射所发的阶段的W1b、W2b、W3b、W4b和W5b及全部存在于容积为24微微升的第三滴喷射所发生阶段的W1c、W2c、W3c、W4c和W5c构成的。

例如，在如图2(a)所示第一滴从压力室9c和9g喷射的情况下，ON/OFF信号29a-29h在第三循环中的第一滴阶段打开。在图6所述的驱动信号W1a、W2a和W3a中，驱动信号W1a施加到电极12c和12g；驱动信号W2a施加到电极12b、12d、12f和12h；而驱动信号W3a施加到电极12a、12e和12i。致动器14c、14d、14g和14h由于W1a和W2a之间的电势差大大偏斜，由此每个都是容积为6微微升的墨滴从压力室9c和9h喷射。其它致动器14b、14e、14f和14i由于W2a和W3a之间的电势差偏斜，从而将在压力室9b、9d、9f和9h中产生的压力振动分散到压力室9a、9e和9i。因此，由于来自喷嘴表面的弯月面突出造成的喷所射墨滴速度和容积的变化被充分减小了。

在如图2(b)所示第一滴从压力室9c但不从压力室9g喷射的情况下，ON/OFF信号29a-29d在第三循环中的第一滴阶段打开，而ON/OFF信号29e-29h在同一阶段关闭。由此，在循环的同一阶段，驱动信号W1a施加到电极12c，驱动信号W2a施加到电极12b和12d，驱动信号W3a施加到电极12a和12e，驱动信号W4a施加到电极12f和12h，而驱动信号W5a施加到电极12g。

因此，致动器14c和14d由于W1a和W2a之间的电势差大大偏斜，由此容积为6微微升的墨滴从压力室9c喷射。以与上述第一滴从压力室9g喷射情况下相同的方式，致动器14f由于W3a和W4a之间的电势差偏斜。即使在墨水不从压力室9g喷射的情况下，在压力室9a-9e中产生的压力振动也变得与墨水从压力室9g喷射的情况下相同，因此相关压力室之间的串扰可以减小到足以被忽略的水平。因此，由于串扰造成的所喷射墨滴速度和容积的变化可以充分减小。

致动器14g和14h由于W4a和W5a之间的电势差偏斜，以便分散在压力室9f中产生的压力振动。由于通过这种分散这种压力振动在压力室9f-9h中产生的压力振动变得极小，因此墨水从喷嘴10f-10f意外喷射的可能性被排除了。

在第一滴既不从压力室9c也不从9g喷射的情况下，ON/OFF信号29a-29h在第三循环中的第一滴阶段关闭。在循环的这个阶段，驱动信号W3a施加到电极12a和12e；驱动信号W4a施加到电极12b、12d、12f和12h；而驱动信号W5a施加到电极12c和12g。在驱动信号的这种组合施加下，依赖于夹着各致动器的电极之间电势差的有些电场在致动器14b-14h中产生，造成致动器的轻微偏斜。但是，致动器偏斜的量小到无论如何也不会发生意外的墨水喷射。

现在将解释如何确定驱动信号W1至W4。

下文中，术语“振动流速”定义为墨水流速中时间顺序的变化。

响应喷墨记录头中的驱动信号和忽略与墨水喷射关联的弯月面回拉的假定弯月面振动，驱动信号W1-W4可以通过来自振动流速响应特征的驱动信号的逆操作获得。

假定弯月面振动是与驱动信号线性相关的弯月面振动。它是从喷墨记录头墨水喷射操作过程中实际产生的弯月面振动中排除关于与墨水从喷嘴喷射关联的弯月面上涨、墨滴从喷嘴喷射之后立即出现的弯月面回拉及与通过表面张力和其它因素与墨水重新注入行为关联的弯月面上涨的非线性成分的假定振动。

作为弯月面振动线性成分的假定弯月面振动可以看作是当幅值减小到不足以喷射墨水的程度的驱动信号加到喷墨记录头中时所产生弯月面振动的放大幅值。图7说明了实际弯月面振动与假定弯月面振动之间的差别，其中假定弯月面振动以实线描述，而实际弯月面振动以虚线描述。

如图7所示，尽管假定弯月面振动不同于喷墨记录头中墨水从喷嘴实际喷射所产生的弯月面振动，但它反映了关于喷墨记录头中墨水喷射过程中墨水行为的关键特征，如压力室之间发生的串扰。同时，由于实际弯月面振动受上述振动非线性成分的影响，即，与驱动信号所造成弯月面振动无关的因素，因此通过驱动信号控制实际弯月面振动是受限的。相反，因为假定弯月面振动不受与从驱动信号得到的弯月面振动无关的因素影响，因此非常有可能通过驱动信号有效地控制弯月面振动。因此，通过定义期望的假定弯月面振动并将驱动信号施加到造成该振动的致动器，可以获得关于阻止压力室之间串扰和其它相关现象的期望特征。

接下来将描述从假定弯月面振动对驱动信号执行逆计算的处理。首先，响应喷墨记录头的驱动信号，获得振动流速的响应特征R，这对于从假定弯月面振动对驱动信号执行逆计算的处理是必需的。然后，基于所获得的响应特征从假定弯月面振动计算驱动信号。

响应特征R是从喷嘴中响应测试驱动信号VT的振动流速UT计算的。具体而言，测试驱动信号VT₁-VT₈施加到各电极12a-12h。如图8可以看到的，驱动信号VT₁是具有周期Tc的低电压噪声波形，而驱动信号VT₂-VT₈假设处于0伏。Tc优选地设置成比墨水喷射处理的操作时间充分地长。此外，通过向电极12i施加与向电极12a所施加相同的驱动信号VT₁，在多个压力室中应用每8个通道的驱动模式。令当记录头利用上述驱动模式驱动时喷嘴10a-10h中所产生各弯月面的流速是UT₁-UT₈，产生如图9所示具有周期Tc的振动流速。在此所使用的术语“通道”指示形成与一个喷嘴连通的电极的室。它用来描述假定弯月面振动的计算。利用市场上可以获得的激光多普勒振动计，如Ono Sokki有限公司的模型LV-1710，这种振动流速可以通过利用用于测量的激光束照射喷墨记录头的喷嘴中的弯月面来观察。

随后，电压频谱FVT和流速频谱FUT是通过利用以下公式(1)和(2)操作测试驱动信号VT和振动流速UT的傅立叶变换变换的。

${\mathrm{FVT}}_{i,k}=\frac{1}{\sqrt{m}}\·\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{VT}}_{i,j}\·e^{2\mathrm{\πI}(j-1)(k-1)/m}\·\·\·\left(1\right)$

${\mathrm{FUT}}_{i,k}=\frac{1}{\sqrt{m}}\·\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{UT}}_{i,j}\·e^{2\mathrm{\πI}(j-1)(k-1)/m}\·\·\·\left(2\right)$

在以上公式中，“m”表示由激光多普勒振动计观察的时序流速数据的个数。令由激光多普勒振动计观察的流速数据的采样时间为“dt”，“m”给出Tc/dt的值。下标“i”是表示从1到8的通道号的整数，并对应于各电极12a-12h或各喷嘴10a-10h。下标“j”是从1到m的整数，表示导入时序数据数组的第“j”个数据。第“j”个数据指示“时间j×dt”的数据。下标“k”是从1到k的整数，表示导入顺序频率数据数组的第“k”个数据，而第“k”个数据指示频率“(k-1)/Tc”的数据。“I”以虚数单位表示。上面下标的使用方式将在后续描述中应用。VT₁、UT₁是在长度为m的时间间隔dt的时序数据，而FVT₁、FUT₁是在1/(m dt)的频率间隔的顺序频率数据。电压频谱FVT_i，k以复数形式表示频率为(k-1)/Tc的驱动信号VT_i的电压幅值和相位。同样，流速频谱FUT_i，k以复数形式表示频率为(k-1)/Tc的振动流速UT_i的流速幅值和相位。

响应特征R可以在以下公式(3)中从电压频谱FVT和流速频谱FUT获得：

R_i，k＝FUT_i，k/FVT_i，k  ……(3)

R_i，k以复数形式表示响应驱动信号VT₁喷嘴中频率为(k-1)/Tc的弯月面流速U_i幅值和相位的变化。如果每个通道的响应特征由R_i表示，则R₁-R₈中的绝对值和相位角分别在图10和11中示出。图10中的“fmax”指示频率域中的上限频率，在该频率域中喷嘴10中的弯月面响应持续来自低频部分的驱动信号。

以上描述是对测试驱动信号VT使用噪声波形的情况进行的。但是，响应特征R还可以通过使用可变频率的正弦波或余弦波作为测试驱动信号并测量每个频率中弯月面振动流速的幅值和相位获得。

接下来将描述利用上述获得的响应特征R从假定弯月面振动确定驱动信号的处理。

图12说明了假定弯月面振动的位移X。例如，在第一至第三滴从压力室9c喷射但没有墨水从压力室9g喷射的情况下，如所示出的，喷嘴10a-10h中的假定弯月面的位移分别是X₁-X₈。每个假定弯月面位移中正域中的峰值对应于所喷射墨滴的容积。

现在，与假定弯月面位移X相关的假定弯月面流速U将利用以下所示的公式(4)获得。为了方便利用以下公式(4)的计算，假定关于位移X假定弯月面的终点与起点相连，从起点到末端的微分值是连续的，而且微分计算结果中终点和末端也是连续的。

U_i＝d/dt·X_i        ……(4)

图13描述了利用以上公式(4)获得的假定弯月面流速U₁-U₈。假定弯月面流速是从起点到末端基本连续的时序数据，而且起点和终点也基本是连续的。假定弯月面流速可以在开始而不是在从假定弯月面位移计算值时定义。

接下来，假定弯月面流速U的流速频谱FU将通过利用以下所示的公式(5)计算假定弯月面流速U的傅立叶变换获得。

${\mathrm{FU}}_{i,k}=\frac{1}{\sqrt{m}}\·\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{U}_{i,j}\·e^{2\mathrm{\πI}(j-1)(k-1)/m}\·\·\·\left(5\right)$

在以上公式中，U_i表示在时间间隔dt和长度为m的时序数据，而U_i，j表示从U_i头数据开始的第“i”个数据。流速频谱FU_i，k以复数形式表示频率为(k-1)/Tc的假定弯月面流速U_i中流速的幅值和相位。图14描述由此获得的流速频谱FU中绝对值的FU₃。流速频谱FU中大部分频率成分都包含在低于如图14中所示上述频率fmax的范围内是优选的。

接下来，驱动信号的电压频谱FVA将从喷墨记录头的响应特征R和假定弯月面振动的流速频谱FU获得。如果响应特征矩阵[R]由以下所示的公式(6)给出，电压向量{FVA}_k由以下公式(7)给出，而流速向量VA_k由以下公式(8)给出，则频率为(k-1)/Tc的电压向量FVA_k可以从以下所示的公式(9)获得。

${\left\{\mathrm{FVA}\right\}}_k=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{FVA}}_{1,k}\\ {\mathrm{FVA}}_{2,k}\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{FVA}}_{8,k}\end{array}\right]\·\·\·\left(7\right)$

${\left\{\mathrm{FU}\right\}}_k=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{FU}}_{1,k}\\ {\mathrm{FU}}_{2,k}\\ \·\\ \·\\ \·\\ {\mathrm{FU}}_{8,k}\end{array}\right]\·\·\·\left(8\right)$

{FVA}_k＝[R]_k ^-1·{FUA}_k    ……(9)

在公式(7)和(9)中获得的电压频谱FVA_i，k以复数形式表示产生假定弯月面流速U_i的频率为(k-1)/Tc的驱动信号VA_i的电压幅值和相位。在公式(6)中获得的[R]_k“a”行“b”列的元素以复数形式表示在关于第“b”个通道中电压振动的第“a”个通道中所提供频率为(k-1)/Tc的喷嘴中弯月面振动流速幅值和相位的变化。[R]_k ^-1是[R]_k的逆矩阵。逆矩阵的计算可以通过使用由WOLFRAM RESEARCH有限公司提供的数学公式分析软件工具“MATHMATICA”执行。

接下来将计算驱动信号VA。驱动信号VA可以通过在以下公式(10)中计算电压频谱FVA的傅立叶逆变换获得。

${\mathrm{VA}}_{i,j}=\mathrm{Re}[\frac{2}{\sqrt{m}}\·\underset{k=1}{\overset{m^{,}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{FVA}}_{i,k}\·e^{-2\mathrm{\πI}(k-1)(j-1)/m}]\·\·\·\left(10\right)$

在此，Re[Z]是用于获得复数z＝a+bI中实数“a”部分的函数。VA_j，j表示在产生假定弯月面流速U的第“i”个通道中时间为j×dt的驱动信号VA的电压。

驱动信号VA_j施加到如图1所示的记录头。即，驱动信号VA₁-VA₈分别施加到电极12a-12h，因此使假定弯月面位移X₁-X₈在喷嘴10a-10h的弯月面上发生。

m’是由m’≤fmax·Tc给出的值中最大的整数。通过由此设置逆傅立叶变换的上限频率为fmax，现在驱动信号VA的频率成分中的上限值确定为“fmax”。

当驱动信号的波形利用傅立叶变换从假定弯月面振动后退计算时，计算结果的发散可以通过将计算中的频率范围限定到0和fmax之间来阻止，这是喷墨记录头频率响应的范围。为了以足够的精度再现来自具有通过这种计算所获得波形的驱动信号的假定弯月面振动，期望“fmax”覆盖流速频谱FU的大部分频率成分。“fmax”根据喷墨记录头的尺寸变化，如压力室的长度L。因此，期望喷墨记录头的尺寸调节成使“fmax”包含流速频谱FU中的大部分频率成分。图15显示了以上述方式获得的驱动信号VA(VA₁-VA₈)。

照现在的样子，由此获得的驱动信号VA可以用作喷墨记录头中的驱动信号。但是，照现在的样子，代替使用驱动信号VA，图16中所示的驱动信号VB(VB₁-VB₈)可以通过计算驱动信号VA和图15中虚线描述的参考电压VREF(VREF₁-VREF₈)之间的差值来产生，因此从第一滴到第三滴的驱动信号的时间周期可以缩短。从而，喷墨记录头的驱动周期可以缩短，由此打印速度可以提高。

照现在的样子，由此获得的驱动信号VB也可以用作喷墨记录头中的驱动信号。但是，电压幅值可以通过使用由以下公式(11)计算的驱动信号VD来减小。驱动信号电压幅值的这种减小可以降低记录头驱动电路的成本，由此可以提供便宜的喷墨记录装置。图17显示了驱动信号VD₁-VD₈。

VD_i，j＝Vb_i，j-MIN[VB_1，j，VB_2，j，....VB_8，j]    ……(11)

在此，MIN[VB_1，j，VB_2，j，...，VB_8，j ]是表示方括号中值中最小值的函数。在这种计算中获得的驱动信号VD₃变成驱动信号W1，驱动信号VD₂或VD₄变成驱动信号W2，驱动信号VD₁或VD₅变成驱动信号W3，驱动信号VD₆或VD₈变成驱动信号W4，而驱动信号VD₇变成驱动信号W5。

通过遵循以下描述的过程，产生驱动信号的以上方法可以应用到喷墨记录装置的实际生产。首先，利用如噪声波形或正弦波的测试驱动信号，测量响应所制造喷墨记录头的驱动信号的响应特征R。然后，基于响应特征和预定义的假定弯月面振动，通过计算公式(4)至公式(10)产生驱动信号的波形。此外，如果需要，则利用公式(11)或其它修改驱动信号的波形。最后，由此获得的波形存储在喷墨记录装置的驱动波形存储器21中。

假定弯月面振动将进一步具体描述。图12中所示的位移X₁-X₈表示各喷嘴10a-10h中假定弯月面振动的位移，其中第一滴至第三滴从压力室9c喷射但都不从压力室9g喷射。图18中的U₁-U₈表示当第一滴至第三滴从压力室9c和9g喷射时各喷嘴10a-10h中的假定弯月面振动的位移。

如图12中所看到的，这种实施方式通过例子说明了墨水从其喷射的喷嘴10c中假定弯月面振动的位移X₃。令关于第一滴、第二滴和第三滴喷射的喷射时间分别为st₁、st₂、st₃，且假定弯月面位移的移动分别为a1、a2和a3，它们之间的关系如下定义：

a1/st₁a2/st₂a3/st₃通过定义假定弯月面振动使墨水喷射时间和假定弯月面位移量之间的比率恒定，具有不同容积的墨滴可以几乎相同的速度喷射。

除上述之外，与喷嘴10c相邻的喷嘴10a、10b、10d和10e中假定弯月面振动的位移X₁、X₂、X₄和X₅设置成喷嘴10c中假定弯月面振动位移X₃的-1/3。通过以这种方式设置假定弯月面振动，使与墨水从喷嘴10c喷射关联的喷嘴10b和10d中所产生的弯月面振动向喷嘴10a和10e分散，由此喷嘴10b和10d中弯月面振动的幅值被抑制。结果，喷嘴10b和10d中弯月面的突出减轻了，而且从喷嘴10b和10d喷射的墨滴中速度和容积的变化可以减小。

在位于墨水喷射喷嘴10c和无墨水喷射喷嘴10g中间的喷嘴10e中，在使墨水不从喷嘴10g喷射的情况下(图12)假定弯月面振动的位移X₅设置成与在使墨水从喷嘴10g喷射的情况下(图18)假定弯月面振动的位移X₅一致。由此，在使墨水不从喷嘴10g喷射时压力室9e中的压力振动可以均衡。这意味着可以使当使墨水不从喷嘴10g喷射时致动器14f的偏斜变得等于当使墨水喷射时致动器14f的偏斜。

以这种方式，通过使致动器14f偏斜的幅值不管墨水是否从喷嘴10g喷射都恒定，使墨水从其喷射的压力室9c中的压力振动可以恒定，由此使从压力室9c喷射的墨滴速度和容积可以恒定。即，由于室之间串绕造成的记录质量的变坏可以被阻止。

此外，在这种实施方式中，中心在墨水喷射喷嘴10g的紧挨着的三个喷嘴10f-10h中假定弯月面位移X₆-X₈的幅值与墨水从其喷射的喷嘴10c中假定弯月面位移的幅值之比设成1/9。通过位移幅值的这种比率，与致动器14f偏斜相关的压力室9f中的压力振动可以均匀分散。这种压力分散将在压力室9f和9h中产生的压力振动减小到最小水平并阻止墨水从喷嘴10f-10h的意外喷射。

通过由此定义弯月面振动并从这个弯月面振动和喷墨记录头的响应特征后退计算驱动信号，获得如图17所示关于喷嘴10a-10h的通道的驱动信号W1-W5。它们中的驱动信号W4和W5变成使致动器14f的偏斜不管墨水是否从喷嘴10g喷射都恒定的驱动信号。

图19是说明喷墨记录装置原理部分外观的透视图，对其记录头实现了上述控制方法。这种喷墨记录装置结合了行头29，其中例如四个记录头27₁、27₂、27₃和27₄以交错方式位于衬底28的两侧。

行头29安装成与介质传送带30有预定间隙。在箭头方向被带驱动滚筒31驱动的介质传送带30传送与带表面接触的例如纸的记录介质32。当记录介质32通过下行头29时，进行打印使墨滴从各记录头27₁-27₄向下喷射并沉积到记录介质32上。为了将记录介质32吸引到介质传送带30并保持接触，可以使用如利用静电或气流吸引记录介质或压住记录介质末端的已知方法。

通过调节从行头29的各喷墨记录头27₁-27₄中压力室的喷嘴喷射墨滴的时间，各记录头的记录按行在记录介质上进行。

而且，在这种实施方式中，驱动电路配置成提供驱动信号波形存储器21用于存储关于施加到墨水喷射压力室9的驱动信号ACT1-ACT4波形的信息和关于施加到无墨水喷射压力室的驱动信号INA1-INA4波形的信息，而且这些驱动信号是从驱动信号波形存储器21读出并由驱动信号选择装置24选择的。结构不需要限定到这种方案。

可选地，例如，可以设想如图20所说明的喷墨记录装置，它包括用于存储关于假定弯月面振动的信息的假定弯月面振动存储器33、用于存储关于响应特征R的信息的响应特征存储器34及计算装置35。在这种喷墨记录装置中，对墨水喷射的控制可以使计算装置35从假定弯月面振动存储器33中假定弯月面振动的位移计算假定弯月面流速U、从这个假定弯月面流速U计算流速频谱FU、从这个流速频谱FU和存储在响应特征存储器34中的响应特征R计算电压频谱FVA；驱动信号W1、W2、W3、W4和W5是通过计算公式(10)和(11)获得的，然后驱动信号ACT1-ACT4和INA1-INA4是从结果驱动信号获得的；最后，这些驱动信号ACT1-ACT4和INA1-INA4由驱动信号选择装置24选择。

为了简化这种计算，期望在执行计算之前大于fmax的电压波形VA的频率响应在计算装置35中被剪切，或者存储在假定弯月面振动存储器33中大于fmax的假定弯月面振动的频率响应或存储在响应特征存储器34中大于fmax的响应特征被剪切。

在以上实施方式中，描述了利用四时分驱动方法的操作。但是，驱动方法不需要限定到这种方法。上述过程也可以容易地应用到六时分驱动方法，而且很显然，容易在六时分驱动方法中发生的压力室之间的串扰也可以减小到基本可以忽略的水平。这种方法还适用于八或更大偶数时分驱动方法。

根据以上教义，对本发明的多种修改和变体都是可能的。因此，应当理解在所附权利要求的范围内本发明可以除在此特别描述的方式之外的方式实践。

Claims (5)

1、一种喷墨记录装置，包括：

喷墨记录头，具有从其每个喷射墨水的多个喷嘴、与各喷嘴连通的多个压力室、用于向各压力室提供墨水的墨水提供装置、关于各压力室提供的多个电极及每个都构成隔离各压力室的侧壁并被使得根据施加在与墨水从其喷射的压力室相关的一个电极和与前述压力室相邻的两个压力室相关的电极之间的驱动信号偏斜从而改变墨水从其喷射的压力室容积的致动器；及

驱动信号发生装置，用于产生启用时分驱动使墨滴同时从每N个压力室喷射的驱动信号，并将该驱动信号提供给与各压力室相关的电极，其中N＝2M(M≥2)，

其中所述驱动信号发生装置将这样的驱动信号提供给与中心在当墨水喷射启用时使墨水不喷射的压力室的紧挨着的(N-1)个压力室中至少最外面压力室相关的电极，以使得紧围绕时分驱动操作中当墨水喷射启用时使墨水不喷射的压力室的N个致动器中最外面致动器的偏斜量基本与紧围绕墨水从其喷射的压力室的N个致动器中最外面致动器的偏斜量一致。

2、如权利要求1所述的喷墨记录装置，其中提供给关于最外面压力室的电极的所述驱动信号是作为基于响应电压信号在喷嘴中产生的弯月面振动响应特征的计算结果获得的波形。

3、如权利要求2所述的喷墨记录装置，其中所述基于响应特征的计算包括通过[R]^-1·{FU}计算电压向量{FVA}和电压向量{FVA}的后续傅立叶逆变换的处理，其中多个喷嘴中假定弯月面流速的向量定义为{U}，作为向量{U}的傅立叶变换结果的流速向量定义为{FU}，而响应驱动信号的各喷嘴中弯月面流速的响应特征矩阵定义为{R}。

4、如权利要求3所述的喷墨记录装置，其中在所述基于响应特征的计算中，处于或大于预定频率的频率成分被剪切。

5、如权利要求1所述的喷墨记录装置，其中所述驱动信号发生装置提供驱动信号，使得中心在当墨水喷射被启用时使墨水不喷射的压力室上的紧挨着的(N-1)个压力室的压力振动可以均衡地分散。

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