液滴喷射头控制装置和图像记录设备制造方法及图纸

提供了一种头控制装置，它能够用驱动脉冲对机电换能元件再充电而不需要在记录周期中的附加再充电时段。所述驱动信号包括多个驱动脉冲，并且在每个记录周期中，至少一个驱动脉冲包括：从放电电平向中间电平改变以充电压电元件来喷射液滴的部分；和从中间电平向目标电平改变以将压电元件再充电到目标电平的随后部分。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种头(head)控制装置和图像记录设备，具体涉及用于控制包括机电换能元件的液滴喷射头的头控制装置和具有所述头控制装置的图像记录设备。
技术介绍
诸如打印机、传真机、复印机或绘图机的喷墨图像形成设备包括喷墨头，用于喷射墨滴以记录图像。所述喷墨头具有喷嘴，通过它来喷射墨滴；墨流动途径，通常包括室，用于向其中的墨施加压力，并且与对应的喷嘴、供墨途径等相通；用于建立和向所述流动路径中的墨施加压力以喷射墨滴的部分。还有用于喷射其它种类的液滴的装置，例如，喷射抗蚀剂的液滴的那些装置和喷射DNA采样的液滴的那些装置。在喷墨头中，使用各种方法来向在墨流动途径中的墨施加压力，以便形成墨滴和喷射它们。下面的方法是本领域内公知的。日本未审查的专利公告第2-51734号公开了一种喷墨头，其中将诸如压电元件(压电晶体)的机电换能器用作振动板，以形成用于向墨施加压力的室的振动壁(压力施加室)。当晶体接收到电荷时，振动壁变形并且振动，因此改变墨室的体积和强制在所述室中的一些墨通过喷嘴而出。这是所谓的“压电喷墨头”。另外，日本未审查的专利公告第61-59911号公开了另一种喷墨头，其中在每个压力施加室中使用电阻器来产生热；这个热使得室中的墨蒸发，并且产生气泡。当所述气泡扩展时，室中的一些墨被压力推出。这是所谓的“热喷墨头”。而且，日本未审查的专利公告第6-71882号公开了另一种喷墨头，其中面向形成每个压力施加室的壁的振动板布置电极。因为在所述电极和振动板之间产生的静电力，振动板变形和振动，因此改变室的体积和强制所述室中的一些墨通过喷嘴而出。这是所谓的“静电喷墨头”。上述的喷墨头显示了两种形成墨滴的方法。在其中之一中，相对于压力施加室向内推振动板，降低室的体积和强制一些墨出来。在另一种方法中，相对于室外拉振动板，因此扩展其体积；然后振动板变形以便从扩展的形状恢复到其原始形状，因此强制一些墨出来。在使用第二种方法(拉振动板)的喷墨头中，作为初始状态，向压电元件施加偏压以将所述元件充电。然后压电元件放电(释放所存储的电荷)，导致压电元件收索。因此，室的体积增加，这从诸如供墨通道的外部向室内拉入更多的墨。然后，向压电元件施加驱动信号以迅速地将所述元件充电，使得元件迅速扩展，这迅速地减小了室的体积，并且强制一些墨滴通过喷嘴而出。接着，参照图12和图13A-13H，说明头控制装置的操作，所述头控制装置用于控制喷墨头，所述喷墨头使用第二种方法来利用压电晶体的d33模式来形成三种墨滴(下面称为“点”)。图12示出了现有技术的头控制装置。在图12所示的头控制装置中，包括多个驱动脉冲的驱动信号Vcom(图13所示)被从驱动信号产生器101输出，并且通过开关102被输入到压电元件103。开关102根据通过电平移位器105的解码器104的输出信号来接通或断开。解码器104包括选通电路110-112，它们分别接收在未示出的存储器中存储的记录数据信号L0、L1、L2和选通信号M0、M1、M2，它们的电平在记录周期内被控制以便选择期望的记录数据；和OR(或)电路113，它们从电路110-112向电平移位器105发送信号。在此，假定当L0＝1时要形成小点，当L1＝1时要形成中点，当L2＝1时要形成大点；而且，当L0＝L1＝L2＝0时，压电元件将不工作，并且不形成点。图13A-13H示出了当图12中的头控制装置工作以形成上述点时在其中的信号的时序图。具体上，图13A-13H示出了驱动信号Vcom、从驱动信号Vcom选择和被施加到压电元件的信号、和选通信号M0、M1、M2的波形。当形成大点时，即当L2＝1时，通过设置在图13F所示的从时间T10到时间T11期间M2＝1，用于形成大点的驱动脉冲，图13B所示，被从驱动信号Vcom提取，并被施加到压电元件103。另外，当形成中点时，即当L1＝1时，通过在图13G所示的从时间T11到时间T12期间设置M1＝1，图13C所示用于形成中点的驱动脉冲从在驱动信号Vcom中的脉冲被提取，并被施加到压电元件103。当形成小点时，即当L0＝1时，通过在图13H所示的从时间T12到时间T13期间设置M0＝1，如图13D所示用于形成小点的驱动脉冲从在驱动信号Vcom中的脉冲被提取，并被施加到压电元件103。以这种方式，通过产生包括用于形成各种点的驱动脉冲的公共驱动信号Vcom、按照预定的选通信号从驱动信号Vcom中选择适当的驱动脉冲、并记录数据信号以接通或关断适当的通道、并且向压电元件施加所选择的驱动脉冲(波形)，可以使用单个驱动信号Vcom来形成不同大小的墨滴、换句话说，是灰度等级的点。在上述的处理中，在操作压电元件之前，最好是提前向压电元件施加偏压，以将压电元件保持在充电状态(扩展的条件)。如上所述，当压电元件被操作来形成墨滴时，这个充电状态是压电元件的初始条件。例如，这种处理对于在当前的记录周期中不需要形成点的压电元件是必要的。另外，即使对于已经被操作在当前的记录周期中形成点的压电元件，仍然优选的是在施加下一个驱动脉冲之前将压电元件保持在充电状态中。但是，在例如具有上述配置的头控制装置中，考虑不在当前记录周期中形成点的压电元件，尽管那样，在前一个记录周期中施加偏压，并且所述压电元件被那个偏压保持在充电状态中。因为压电元件的自然放电，所述元件的电势在当前记录周期中降低。由于这一点，当在下一个记录周期中施加用于喷射墨滴的驱动脉冲时，因为就在喷射前的电势太低，因此难于形成包括期望的墨量的墨滴。以相同的方式，对于已经在前一个记录周期中被操作来形成点的压电元件，在驱动电压未被施加到压电元件的持续时间中，发生自然放电。如果在施加驱动电压之前的持续时间长，则压电元件的电势因为自然放电而显著地降低；结果，即使在当前的记录周期中选择和施加用于喷射期望的墨滴的期望驱动脉冲，由于就在喷射之前的电势太低，因此难于形成包括期望的墨量的墨滴。作为对于这个问题的解决方案，日本未审的专利公开第2001-10035号公开了一种喷墨记录设备，其中在每个记录周期的指定定时，从驱动信号选择偏压电平，以将压电元件再充电到所述偏压电平。但是，在上述的喷墨记录设备中，需要在驱动信号中分配与再充电电平相关联的时间间隔。考虑到开关的反应时间来确定所述时间间隔的长度，即从发出开关命令时的时间到开关实际上被接通或断开的时间的持续时间。通常，所述时间间隔应当被设置为较长。但是，为了提高图像形成速度，期望使得墨滴喷射时段较短，因此难于保证与墨滴喷射操作无关的附加再充电时间。而且，为了提高灰度等级的数量以改善图像质量，需要在驱动信号中分配更多的脉冲，这也使得难于保证在驱动信号中的附加再充电时段。
技术实现思路
因此，本专利技术的一般目的在于解决现有技术的上述问题。本专利技术的具体目的是提供一种头控制装置和一种具有所述头控制装置的图像记录设备，所述头控制装置能够使用驱动脉冲来再充电机电换能元件而不在记录周期中提供附加的再充电时段。为了实现上述目的，按照本专利技术的第一方面，提供了一种头控制装置，它向机电换能元件施加驱动信号以改变机电换能元件的形状，以便改变被填充了液体的液滴喷射室的体积，以通过与所述液滴喷射室相通的喷嘴喷射液滴，所述头控制装置包括头驱动单元，它产生包括多个驱动脉冲的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种头控制装置，它向机电换能元件施加驱动信号以改变机电换能元件的形状，以便改变被填充了液体的液滴喷射室的体积，用于通过与所述液滴喷射室相通的喷嘴喷射液滴，所述头控制装置包括：头驱动单元，它产生包括多个驱动脉冲的多个周期的驱动信号，选 择并向机电换能元件施加所述驱动脉冲之一，每个驱动脉冲具有：第一部分，它从第一电平改变到第二电平，用于将机电换能元件从第一形状改变到第二形状；和第二部分，它从第二电平改变到第一电平，用于将机电换能元件从第二形状改变回第一形状，以喷射液滴， 其中，在每个周期的至少一个驱动脉冲中，所述第二部分包括：第三部分，它从第二电平改变到第三电平，用于改变机电换能元件的形状，以喷射液滴；和在第二部分之后的第四部分，从第三电平改变到第一电平，用于将机电换能元件的形状改变回所 述第一形状。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木右显，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：JP[日本]