压电元件驱动电路和驱动方法技术

一种用于驱动设在打印头单元中的多个压电元件的压电元件驱动电路包括：用于驱动多个打印头单元的多个功率放大器；多个扁平柔性电缆，用于连接多个打印头单元和多个功率放大器；和驱动波形信号发生电路，用于把驱动波形信号提供给多个打印头单元，其中每一打印头单元有一开关装置，其中多个功率放大器与多个打印头单元对应地设置，多个功率放大器可提供一个驱动波形信号，以便驱动多个打印头单元。（*该技术在2020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压电元件驱动装置，用于驱动多个利用压电效应的压电元件，特别涉及一种用于喷墨式打印机等所用小型打机头的压电元件驱动装置。近年来，商业上已经广泛应用喷墨式打印机。每个喷墨式打印机有一个墨喷嘴，墨滴由墨喷嘴喷射在纸张上，以便在纸上印出字符和图象。喷墨式打印机使用加热元件和压电元件，它们产生墨滴并把墨滴喷射在纸上。随着压电元件的振动，可喷射出墨滴。通常，为了防止打印机喷嘴被油墨堵塞，压电喷嘴是多层的，并使墨滴的喷射得到控制。压电元件驱动型喷墨打印机的打印头利用其电致伸缩性，电致伸缩性是利用压电效应使磁场中的诸如罗谢尔盐(Rochelle salt)或钛化钡之类的晶体产生机械变形，而压电效应是晶体的介电值随所加给的机械变形对应的其表面电荷的变化而变化。利用压电元件随电压变形的特性，从打印头的喷嘴喷射出墨滴。由于电压和电位的斜率与压电元件变形的加速度和强度成正比，所以控制它们，便可改变墨滴的速度和直径。因此，为了精确地控制喷射的墨滴的加速度和尺寸，必须在压电元件上正确地施加电压。附图说明图1示出了压电元件的结构。参考图1，压电元件10构成矩形。压电元件10具有交替形成的压电叠层部分13和电极11。通过在电极11之间加以电场，发生竖向机械变形。通过给位于靠近电极11的侧面12的油墨贮存器加以机械变形，从油墨贮存器的喷嘴喷射出墨滴。在全色打印时，使用与多个油墨贮存器对应的多个喷嘴，这多个油墨贮存器中储存着蓝绿色油墨、品红色油墨、黄色油墨和黑色油墨。图2是表示一个打印机装置的结构的示意图，该打印机装置包括一个使用压电元件10的打印头外围部分。该打印机装置包括油墨贮存器23、托架22、SP(定位)电机26、轴24、LF(行场)电机25、压纸卷筒28、以及扁平柔性电缆(FFC)27。托架22沿主扫描方向运送打印头(未示出)。SP电机26驱动托架22。轴24用于托架22的滑行。LF电机25沿副扫描方向输送纸页21。随着托架22滑行FFC 27可以弯曲。在图2中示出的结构中，由LF电机25、压纸卷筒28、送纸辊(未示出)等沿副扫描方向输送纸页21。托架22由SP电机26驱动沿轴24滑行。通过FFC 27将驱动信号和控制信号送给打印头，以便在预定的时刻将墨滴喷射到纸页21上。在托架22中，油墨贮存器23和打印头与各个导管(未示出)相连。油墨贮存器23中的油墨被提供给打印头。当压电元件10被驱动时，它们被变形。于是，打印头被局部受压，从而打印头中的油墨局部地从相关的喷嘴喷射出来。结果，在纸页21上形成一个图象。在传统的压电元件驱动电路中，在把一个由功率放大器放大的驱动波形信号送到压电元件10的情况下，作为传输路径的FFC的电阻和压电元件的静态电容共同形成一个RC(阻容)滤波器。因此，由于驱动波形信号的高频成分被滤去，就不能把驱动波形信号传送到需要它的压电元件10上。尤其是在压电元件的数目很多的情况下，作为电阻分量R与电容分量C乘积的时间常数RC的电容分量很大。于是，由于时间常数＝RC变得很大，只有低频成分被传送到压电元件。结果，使应该在高速条件下被驱动的压电元件的压电效应变差。例如，当把压电元件用于喷墨打印机时，不能精确地控制从打印头喷射的墨滴速度和大小。因此，使打印图象的打印质量下降。接着，参照图3描述传统打印机装置使用的压电元件驱动电路。图3中所示的压电元件驱动电路包括驱动波形信号发生电路1、功率放大器2、扁平柔性电缆(FFC)3、多个打印头单元4、多个开关装置5以及多个压电元件6。驱动波形信号发生电路1产生用于驱动多个压电元件6的驱动波形信号。功率放大器2放大该驱动波形信号。扁平柔性电缆(FFC)3把功率放大器2与各打印头单元4连接起来。开关装置5设在打印头单元4中。压电元件6与各打印头单元4的开关装置5相连。打印头单元4是蓝绿色c、品红色m、黄色y和黑色b的彩色打印头单元。例如，每个打印头单元4都具有32个喷嘴。每个压电元件6可被表示为等效电路图中的一个电容。因此，与各个彩色打印头单元的32个喷嘴相对应，有32个电容器的电容。通过控制电路(未示出)接通/切断各个开关装置5的开关，使所需要的压电元件被驱动。在该实例中，假设一个压电元件6的电容为1nF。接着，参照图4A、4B和4C将描述传统的压电元件驱动电路的输入波形信号与输出波形信号的关系。图4A示出压电元件驱动功率放大器的输出波形信号。压电元件驱动功率放大器的输出波形信号成为由扁平柔性电缆(FFC)的电阻分量R和压电元件的电容分量C构成的RC滤波器的输入波形信号。图4B表示在把图4A中所示波形信号输入到R＝1Ω和C＝10nF的负载中的情况下的输出波形信号。如图4B中所示，作为负载的压电元件的电容C很小，时间常数＝RC＝10nsec(纳秒)，输出波形信号几乎与输入波形信号一样。图4C表示在把图4A中所示波形信号输入R＝1Ω和C＝10×32×4色＝1280nF的负载中的情况下的输出波形信号。如上所述，由于时间常数的值＝RC的值很大(即＝RC＝1.28isec)，输出波形信号与输入波形信号大不相同。作为解决这一问题的相关技术参考文献，Hiroyuki Masunaga在日本专利公报特开平4-290585中揭示了一种压电元件驱动电路。根据该相关技术参考文献，设置一个电阻模块，它有多个并联连接的电阻器。将一个用于驱动压电振动器的接通/切断控制信号输入该电阻模块。一个模拟开关电路相应于一个选择信号从所述电阻模块中选择一个电阻器。通过一个运算放大电路，使通过所选择的电阻器的信号与一参考电压比较。将与所述差值成正比的电压加给压电振动器上。于是，使各个压电振动器的特性偏移受到调整。但是，按照这一相关技术参考文献，并没有全部公开对由于多个压电元件的等效电容所导致的时间常数的降低问题的解决方法。如果各压电元件都有各自的驱动电路，时间常数就不会变大。但在这种情况下，电路的尺寸和成本就会变大。尤其是需要使喷墨打印机的打印头连续向多个叠层压电元件施加脉冲，还需同时向纸页上喷射多个墨滴流。因此，当压电元件驱动电路的时间常数变大时，喷射的墨滴流延迟。结果，打印机的打印质量下降，也使驱动电路的负载变大。本专利技术的目的是提供一种驱动电路，用于直接驱动一个被加给的脉冲波形信号，而不会增加被驱动的多个压电元件的时间常数。本专利技术的第一方面给出一种压电元件驱动电路，用于驱动设在多个打印头单元中的多个压电元件，该电路包括驱动多个打印头单元的多个功率放大器；多个扁平柔性电缆，用于把多个打印头单元和多个功率放大器连接起来；以及一个驱动波形信号发生电路，用于通过所述多个功率放大器把驱动波形信号提供给多个打印头单元，其中多个打印头单元中的每一个具有一个开关装置，用于把一个压电元件电流提供给多个压电元件，其中相对应多个打印头单元设置多个功率放大器，所述多个功率放大器提供驱动波形信号，以便驱动所述多个打印头单元，所述驱动波形信号是从所述驱动波形信号发生电路输入到所述多个功率放大器的。本专利技术的第二方面给出一种压电元件驱动方法，用于驱动设在多个打印头单元中的多个压电元件，每个压电元件驱动电路包括用于驱动多个打印头单元的多个功率放大器；多个扁平柔性电缆，用于把所述多个打印头单元和多个功率放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电元件驱动电路，用于驱动设在多个打印头单元中的多个压电元件，该电路包括：多个功率放大器，用于驱动多个打印头单元；多个扁平柔性电缆，它们设在所述多个功率放大器和多个打印头单元之间，用于连接所述多个打印头单元和所述多个功率放大器； 以及驱动波形信号发生电路，用于把驱动波形信号提供给所述多个功率放大器和所述多个打印头单元，其中，多个打印头单元中的每一个具有：一个开关装置，用于把压电元件电流提供给多个压电元件，其中所述多个功率放大器与多个打印头单元对应地设 置，所述多个功率放大器可提供驱动波形信号，该驱动波形信号通过所述多个扁平柔性电缆从所述驱动波形信号发生电路输入到所述多个功率放大器，以便驱动多个打印头单元。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：成相恭一，
申请(专利权)人：富士施乐株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]