专利名称：喷墨打印装置及其驱动方法
技术领域：
—个或多个示例实施例涉及利用压电技术与静电技术的结合的喷墨打印装置及
其驱动方法。
背景技术：
传统的喷墨打印装置利用喷墨头将细微液滴的墨水喷射到打印介质的期望位置 上，以在打印纸上打印给定的、期望的或预定的图像。喷墨打印装置已经被应用到很多领 域，例如，诸如液晶显示器(LCD)和有机发光显示器(0LED)的平板显示器(FPD)、例如电子 纸(e-p即er)的柔性显示器、例如金属互联线的印刷电子件(printed electronics)以及 有机薄膜晶体管(0TFT)。在用于将喷墨打印装置应用到显示装置或印刷电子件的工艺技术 中，会需要相对高分辨率的超精细打印技术。 根据如何喷射墨水，相关领域的喷墨打印装置可被分为压电喷墨打印装置和静电 喷墨打印装置。具体地说，相关领域的压电喷墨打印装置通过使压电材料变形来喷射墨水， 而相关领域的静电喷墨打印装置利用静电力来喷射墨水。更具体地说，相关领域的静电喷 墨打印装置基于下面两种方法来工作。在第一种方法中，利用静电感应来喷射墨水液滴。在 第二种方法中，利用静电力来聚集荷电后的颜料，然后喷射墨水液滴。 在压电喷墨打印装置的情况下，由于利用按需喷墨(D0D，drop on demand)技术来 喷射墨水，所以相对容易控制打印操作和驱动喷墨打印装置。另外，压电喷墨打印装置通过 使压电材料机械变形来产生喷射能，因此，可以使用任何种类的墨水。然而，与静电喷墨打 印装置相比，压电喷墨打印装置即不能产生尺寸为几皮升或更小的超细液滴，也不能允许 墨水液滴到达期望的位置。 静电喷墨打印装置可产生超细液滴，相对容易驱动并允许墨水沿期望的方向喷 射。结果，静电喷墨打印装置更适于相对精确的打印过程。然而，由于难以利用静电感应技 术在静电喷墨打印装置中形成单独的墨水流动路径，所以墨水相对难以利用D0D技术经过 多个喷嘴喷出。另外，当荷电的颜料由于静电力而聚集时，由于需要聚集相对高浓度的颜 料，所以墨水液滴的喷射率和墨水的种类受到限制。 此外，在相关领域中，喷射的墨水液滴的量与喷墨打印装置的喷嘴的半径成比例。 因此，需要减小喷嘴的尺寸来喷射细微的墨水液滴。然而，喷嘴的尺寸的减小使得难以制造 精确的喷嘴，并导致喷嘴更频繁地堵塞，从而降低可靠性。
发明内容
—个或多个示例实施例提供一种利用压电技术与静电技术相结合的技术的喷墨 打印装置，以及驱动喷墨打印装置喷射精细墨水液滴的方法。 至少一个示例实施例提供一种喷墨打印装置。根据至少该示例实施例，喷墨打印 装置包括流动路径板、多个压力室和多个喷嘴。流动路径板包括墨水入口，墨水通过墨水入 口供应。所述多个压力室填充有供应的墨水，填充在所述多个压力室中的墨水通过所述多
4个喷嘴喷射。喷墨打印装置还包括压电致动器和静电力施加器。压电致动器被构造为提供
作为第一驱动力的在所述多个压力室中填充的墨水的压力改变，所述第一驱动力用于从所
述多个喷嘴喷射墨水液滴。静电力施加器被构造为向所述多个喷嘴中填充的墨水施加作为
第二驱动力的静电力，第二驱动力用于将墨水液滴从所述多个喷嘴喷射。 至少一个示例实施例提供一种喷墨打印装置。根据至少该示例实施例，喷墨打印
装置包括流动路径板、至少一个压力室和至少一个喷嘴。流动路径板包括墨水入口，墨水通
过墨水入口供应。所述至少一个压力室填充有供应的墨水，填充在所述至少一个压力室中
的墨水通过所述至少一个喷嘴喷射。喷墨打印装置还包括压电致动器和静电力施加器。压
电致动器被构造为提供作为第一驱动力的在在所述至少一个压力室中填充的墨水的压力
变化，第一驱动力用于将墨水液滴从所述至少一个喷嘴喷射。静电力施加器被构造为将静
电力作为第二驱动力施加到填充在所述至少一个喷嘴中的墨水，第二驱动力用于将墨水液
滴从所述至少一个喷嘴喷射。 至少又一个示例实施例提供一种喷墨打印装置。根据至少该示例实施例，所述装 置包括流动路径板、压电致动器和静电力施加器。流动路径板包括墨水入口 ；至少一个压 力室，被构造为至少部分地填充有通过墨水入口供应的墨水；至少一个喷嘴，被构造为喷射 所述至少部分地填充在所述至少一个压力室的墨水。压电致动器被构造为提供至少部分地 填充在所述至少一个压力室中的墨水的压力变化，作为第一驱动力，以将墨水液滴从所述 至少一个喷嘴喷射。静电力施加器被构造为将静电力作为第二驱动力施加到至少部分地填 充所述至少一个喷嘴的墨水，以将墨水液滴从所述至少一个喷嘴喷射。 至少又一示例实施例提供一种喷墨打印装置。根据至少该示例实施例，所述装置 包括流动路径板、压电致动器和静电力施加器。流动路径板包括墨水入口 ；至少一个压力 室，被构造为至少部分地填充有通过墨水入口供应的墨水；至少一个喷嘴，被构造为喷射至 少部分地填充所述至少一个压力室的墨水。压电致动器被构造为通过减小所述至少一个压 力室的容积来产生用于从所述至少一个喷嘴喷射墨水液滴的第一驱动力。静电力施加器被 构造为通过施加静电力来产生用于从所述至少一个喷嘴喷射墨水液滴的第二驱动力。
根据至少一些示例实施例，墨水入口可形成在流动路径板的顶表面上，所述至少 一个压力室可形成在流动路径板中，并且/或者所述至少一个喷嘴可形成在流动路径板的 下表面上。流动路径板还可包括连接墨水入口和所述至少一个压力室的管线和限流器。流 动路径板还可包括连接所述至少一个压力室和所述至少一个喷嘴的缓冲器。流动路径板可 由多个基底形成。 根据至少一些示例实施例，压电致动器可包括在流动路径板的顶表面上顺序地堆 叠的下电极、压电层和上电极。第一电源连接在下电极和上电极之间并被构造为将电压施 加到下电极和上电极之间。 静电力施加器可包括被设置为彼此面对的第一静电电极和第二静电电极。第二电 源连接在第一静电电极和第二静电电极之间并被构造为将电压施加到第一静电电极和第 二静电电极之间。第一静电电极可被设置在流动路径板的顶表面上，第二静电电极可与流 动路径板的底表面分隔开。 根据至少一些示例实施例，引导杆可形成在所述至少一个喷嘴中。引导杆可沿所 述至少一个喷嘴的中心轴延伸。引导杆可由固定到所述至少一个喷嘴的内壁表面的桥来支撑。引导杆可从流动路径板的下表面突出，以具有给定的、期望的或预定的长度。 至少一个其它示例实施例提供一种用于驱动喷墨打印装置的方法。根据至少该示
例实施例，通过将第一电压施加到压电致动器来使压电致动器变形，从而减小所述至少一
个压力室的容积。通过将第二电压施加到压电致动器以使压电致动器变形来增大所述至少
一个压力室的容积，并将施加到压电致动器的第二电压去除。 根据至少一些示例实施例，通过将静电电压施加到静电力施加器，可以将静电力 施加到填充在所述至少一个喷嘴中的墨水。至少在将第一电压和第二电压施加到压电致动 器时可保持静电电压。当将第一电压施加到压电致动器时，填充在所述至少一个喷嘴中的 墨水的弯月面可变形为凸起形状。当将第二电压施加到压电致动器时，可在所述至少一个 喷嘴的中心部分形成具有比所述至少一个喷嘴的内半径小的曲率半径的凸起的弯月面，并 且突出的凸起部分的墨水由于静电力可以以液滴的形式喷射。当将第二电压施加到压电致 动器时，可喷射比所述至少一个喷嘴的尺寸小的墨水液滴。 当施加到压电致动器的第二电压去除时，压电致动器、所述至多个压力室的压力 以及所述至少一个喷嘴中的墨水的弯月面可回到它们的初始状态。 至少一个其它示例实施例提供一种喷墨打印装置的驱动方法。根据至少该示例实 施例，可通过将第二电压施加到压电致动器来使所述至少一个压力室变形，从而增大所述 至少一个压力室的容积。可去除施加到压电致动器的第二电压。 根据至少一些示例实施例，可通过将静电电压施加到静电力施加器来将静电力施
加到填充在所述至少一个喷嘴中的墨水。在将第二电压施加到压电致动器之前，可通过将
第一电压施加到压电致动器来使压电致动器变形，从而减小所述至少一个压力室的容积。
在将第一电压施加到压电致动器时，填充在所述至少一个喷嘴中的墨水的弯月面可变形为
凸起形状。可以至少在将第一电压和第二电压施加到压电致动器时保持静电电压。 在将第二电压施加到压电致动器之前，由于由引导杆导致的表面张力而使引导杆
前部的弯月面可以变形为凸起形状。当第二电压施加到压电致动器时，在引导杆的前部可
形成曲率半径比所述至少一个喷嘴的内半径小的凸起的弯月面，并且突出的凸起部分的墨
水可由于静电力而以液滴的形式喷射。当第二电压施加到压电致动器时，可喷射比所述至
少一个喷嘴的尺寸小的墨水液滴。 当施加到压电致动器的施加的第二电压去除时，压电致动器、所述至少一个压力 室的压力以及填充在所述多个喷嘴中的墨水的弯月面可回到它们的初始状态。
通过下面结合附图对示例实施例的描述，总的发明构思将变得明显且更容易理 解，在附图中 图1是根据示例实施例的喷墨打印装置的剖视图； 图2是解释根据示例实施例的图1所示的喷墨打印装置的驱动方法的示图；
图3示出了根据示例实施例的应用到图2所示的方法中的驱动波形；
图4示出了根据另一示例实施例的应用到图2所示的方法中的驱动波形；
图5是根据另一示例实施例的喷墨打印装置的剖视图；
图6是图5中所示的喷嘴、引导杆和桥的平面 图7是解释根据示例实施例的图5所示的喷墨打印装置的驱动方法的示图； 图8是解释根据另一示例实施例的图5所示的喷墨打印装置的驱动方法的示图； 图9示出了根据示例实施例的应用到图8所示的方法中的驱动波形。 图10示出了根据另一示例实施例的应用到图8所示的方法中的驱动波形。
具体实施例方式
现在将详细描述实施例，附图中示出了实施例的示例，其中，相同的标号始终表示相同的元件。这样，示例实施例可具有不同的形式，并且不应理解为局限于在此做出的描述。因此，下面仅仅参照附图描述示例实施例来解释总体发明构思的各方面。
现在将参照附图更充分地描述各个示例实施例，在附图中示出了一些示例实施例。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度。 这里公开了详细示出的示例实施例。然而，这里公开的具体结构和功能细节仅仅是出于描述示例实施例的目的。然而，本发明可以以许多替换形式来实施，而不应理解为仅局限于在此阐述的示例实施例。 因此，虽然示例实施例能够进行各种修改和替换形式，但是以示例的形式在附图中示出它的实施例，并且将在此详细描述。然而，应该理解的是，不意图将实施例限制为所公开的具体形式，相反，示例实施例将覆盖落入本发明的范围内的全部修改、等同物和替换。相同标号在所有附图的描述中表示相同的元件。 应该理解的是，尽管在这里可使用术语第一、第二、第三等来描述不同的元件、方法步骤或动作，但是这些元件、步骤或动作不应该受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件与另一个元件区分开来。例如，在不脱离示例实施例的范围的情况下，第一元件可被命名为第二元件，相似地，第二元件可被命名为第一元件。如在这里使用的，术语"和/或"包括相关所列项中的一个或多个的任意组合和所有组合。 应该理解的是，当元件或层被称作"形成在"另一元件或层"上"时，该元件或层可以直接形成在或间接形成在另一元件或层上。即，例如，可存在中间元件或中间层。相反，当元件或层被称作"直接形成在"另一元件"上"时，不存在中间元件或中间层。用于描述元件或层之间的关系的其它词语(例如"在…之间"与"直接在…之间"，"相邻"与"直接相邻"等)应该以相同的方式来解释。 这里使用的术语仅为了描述特定实施例的目的，而不意图限制示例实施例。如这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。还应理解的是，当在本说明书中使用术语"包含"和/或"包括"时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。 此外，还应注意的是，在一些可选的实施中，标记的步骤/功能/动作可以不按照附图中标记的顺序出现。例如，根据包括的步骤/功能/动作，连续示出的两幅附图实际上可以基本同时执行，或者有时候可以以相反的顺序执行。此外，可以重新排列步骤/动作/操作/相互作用的顺序。
图1是根据示例实施例的喷墨打印装置的剖视图。 参照图l，根据示例实施例的喷墨打印装置包括流动路径板110、压电致动器130和静电力施加器140。静电力施加器140被构造为提供用于喷墨的驱动力。 流动路径板还包括墨水流动路径。墨水流动路径还包括墨水入口 121，墨水穿过
墨水入口 121供应；至少一个(例如，多个)压力室125，容纳供应的墨水；至少一个(例如，
多个)喷嘴128，用于喷射墨水液滴。为了清楚起见，将在此将示例实施例讨论为包括多个
压力室和多个喷嘴。 墨水入口 121可形成在流动路径板110的顶表面上，并连接到未示出的墨水箱。墨水通过墨水入口 121从墨水箱供应到流动路径板110。压力室125形成在流动路径板110中，并储存通过墨水入口 121供应的墨水。 仍然参照图l，流动路径板110还包括将墨水入口 121和压力室125连接的管线(manifold) 122和123以及限流器(restrictor) 124。喷嘴128将填充到压力室125中的墨水以液滴的形式喷射，并且喷嘴128分别连接到压力室125。喷嘴128可形成在流动路径板110的底表面上，并且可沿一条或多条线(例如，沿一条或两条线)布置。流动路径板110可包括连接压力室125和喷嘴128的多个缓冲器(damper) 126。 流动路径板110可由具有高精细可加工性的材料(例如，硅基底)形成。流动路径板110可具有包括顺序堆叠的多个基底的堆叠结构。在一个示例中，可通过将顺序堆叠的第一基底lll至第三基底113利用硅直接键合工艺(SDB， silicone direct bonding)键合来形成流动路径板110。在本示例中，墨水入口 121可垂直穿过设置在流动路径板110最上部上的基底(例如，第三基底113)。压力室125可形成在第三基底113的底部上或形成在第三基底113的底部中以具有给定的、期望的或预定的深度。喷嘴128可垂直穿过设置在流动路径板110最下部上的基底(例如，第一基底111)。管线122和123可形成在设置在第一基底111和第三基底113之间的第二基底112上，或形成在第二基底112中。缓冲器126可垂直穿过第二基底112。 虽然将流动路径板110如上描述为包括三个基底111至113，但是示例实施例不限于此。相反，流动路径板110可包括一个基底、两个基底或四个或更多个基底。此外，形成在流动路径板110中的墨水流动路径可按照各种方式成型。 压电致动器130提供作为第一驱动力的压力变化，以将墨水喷射到压力室125中。在图1示出的示例实施例中，压电致动器130设置在流动路径板110的顶表面上，从而与压力室125对应。压电致动器130包括顺序地堆叠在流动路径板110的顶表面上的下电极131、压电层132和上电极133。下电极131用作共电极，而上电极133用作将电压施加到压电层132的驱动电极。第一电源135连接在下电极131和上电极133之间。压电层132通过由第一电源135施加的电压变形，使得第三基底113的与压力室125的上壁对应的部分变形。压电层132可由给定的、期望的或预定的压电材料(例如，锆钛酸铅(PZT)陶瓷或相似的材料)制成。 静电力施加器140施加作为第二驱动力的静电力，以将墨水从喷嘴128喷射。静电力施加器140包括彼此面对地设置的第一静电电极141和第二静电电极142。静电力施加器140还包括连接在第一静电电极141和第二静电电极142之间并被构造为在第一静电电极141和第二静电电极142之间施加电压的第二电源145。 继续参照图1中示出的示例实施例，第一静电电极141设置在流动路径板110上。如所示，第一静电电极141可设置在流动路径板110的顶表面上(例如，在第三基底113的顶表面上)。第一静电电极141可设置在形成墨水入口 121的区域上，从而与压电致动器130的下电极131分开。第二静电电极142可设置为离开流动路径板121的底表面给定的、期望的或预定的距离。记录介质P可装载在第二静电电极142上，其中，在记录介质P上打印通过流动路径板110的喷嘴128喷射的墨水液滴。 具有上述结构的喷墨打印装置利用压电技术和静电技术的结合的喷墨技术，从而获得压电技术和静电技术的优点。例如，根据至少本示例实施例的喷墨打印装置利用按需喷墨(0D0)技术喷射墨水，从而更容易地控制打印操作和产生超细液滴，并且允许墨水沿期望的方向喷射，从而适当地执行更精确的打印过程。 图2是解释图1所示的喷墨打印装置的驱动方法的示例实施例的示图。图3示出了根据示例实施例的应用到图2所示的方法中的驱动波形。 参照图2和图3，在S202，电压未施加到压电致动器130，第二电源145在第一静电电极141和第二静电电极142之间施加给定的、期望的或预定的静电电压VE。这样，由于相对少量的静电力施加到喷嘴128的墨水129，所以墨水129的弯月面M处于静态。
在S204，第一电压VP1施加到压电致动器130以使压电致动器130变形，从而縮小压力室125的容积。保持施加到第一静电电极141和第二静电电极142之间的静电电压VE。因此，压力室125的压力增大，使得喷嘴128的墨水129的弯月面M变形为凸起形状。这样，电场在凸起弯月面M处聚敛，使得墨水129中的正电荷朝第二静电电极142移动，并在喷嘴128的端部聚集。 在S206，第二电压VP2施加到压电致动器130以使压电致动器130变形，从而增大压力室125的容积。保持施加到第一静电电极141和第二静电电极142之间的静电电压VE。因此，压力室125的压力减小，使得喷嘴128的墨水129的弯月面M凹下，而弯月面M的中部由于施加在聚集的电荷和第二静电电极142之间的静电力而变形为凸起形状，结果，在喷嘴128的中部形成具有比喷嘴128的内部半径小的曲率半径的凸起的弯月面M。
通常，如下面的公式1所示，静电力FE与电荷量q和电场强度E成比例。如下面的公式2所示，电荷量q与电场强度E成比例。如下面的公式3所示，静电力FE与电场强度E的平方成比例。如下面的公式4所示，电场强度E与静电电压VE成比例，但与弯月面M的曲率半径rm成反比。因此，如公式5所示，施加到墨水129从喷嘴128的端部相对尖地突出的部分的静电力FE与弯月面M的曲率半径rm的平方成反比。 FE k qE ............... (1) q oc e ............... (2) FE k E2 ............... (3)
...............(4)
<formula>formula see original document page 9</formula>
如上所示，施加到墨水129的相对尖地突出的部分的静电力&增大，使得在喷嘴128中部的弯月面M的曲率半径rm进一步减小，这进一步增大了静电力FE。墨水129的相对尖地突出的部分以液滴129a的形式从喷嘴128喷射。这样，由于墨水从喷嘴128尖地突 出，所以喷射与喷嘴128的尺寸相比相对小(例如，非常小)尺寸的墨水液滴129a。墨水液 滴129a由于静电力FE而移动至第二静电电极142并被打印在记录介质P上。
在参照回图2，在S208，如果施加到压电致动器130的第二电压VP2被去除，则压电 致动器130回到初始状态并且压力室125的压力回到初始状态，使得凹陷的弯月面M也回 到初始状态。这时，保持施加到第一静电电极141和第二静电电极142之间的静电电压VE。
虽然在动作S202至S208期间中保持施加到第一静电电极141和第二静电电极 142之间的静电电压V^但是可在如下所述的动作S202至S208的某些动作期间中保持静 电电压V" 图4示出了根据另一示例实施例的图2中示出的方法中施加的驱动波形。
参照图4，在该示例实施例中，在动作S206和S206期间而不是在弯月面M保持为 静态的动作S202和S208期间保持施加在第一静电电极141和第二静电电极142之间的静 电电压V" 如上所述，根据至少本示例实施例的驱动喷墨打印装置的方法喷射比喷嘴128小 (例如，小很多)的墨水液滴129a。更具体地说，通过具有相对大的半径(例如，几ym至几 十P m)的喷嘴128喷射尺寸为几皮升或更小的超细液滴，而不需要减小喷嘴128的尺寸。 喷嘴128具有相对大的半径同时喷射超细液滴，这减小了喷嘴128被堵塞的可能性，从而提 高可靠性。此外，电场聚集在墨水弯月面M的一部分上，从而在产生给定的、期望的或预定 的量的静电力时保持相对低的静电电压。 图5是根据另一示例实施例的喷墨打印装置的剖视图。图6是图5中示出的喷嘴 128、引导杆128a和桥128b的平面图。由于除了喷嘴128的构造之外，图5和图6中示出 的喷墨打印装置与图1中示出的喷墨打印装置相同，所以下面将参照图5和图6仅描述喷 嘴128。 参照图5和图6，引导杆128a可沿喷嘴128的中心轴设置在喷嘴128中。在本示 例实施例中，引导杆128a从流动路径110的下表面突出，以具有给定的、期望的或预定的长 度。弓l导杆128a由桥128b支撑。桥128b固定到喷嘴128的内壁表面。
图7是解释图5所示的喷墨打印装置的驱动方法的示例实施例的示图。图3中示 出的驱动波形被应用到驱动图7中示出的喷墨打印装置的方法中。 参照图3和图7，在S702，电压未施加到压电致动器130，第二电源145将给定的、 期望的或预定的静电电压VE施加到第一静电电极141和第二静电电极142之间。由于相 对少量的静电力被施加到喷嘴128的墨水129，所以墨水129的弯月面M处于静态。然而， 由于设置在喷嘴128中部的引导杆128a导致的表面张力，使得引导杆128a前部的弯月面 M稍微突出。 在S704，将第一电压VP1施加到静电致动器130以使静电致动器130变形，从而縮 小压力室125的容积。这时，保持施加到第一静电电极141和第二静电电极142之间的静 电电压VE。因此，压力室125的压力增大，使得喷嘴128的墨水129的弯月面M变形为凸起 形状。电场在凸起弯月面M处聚敛，使得墨水129中的正电荷朝第二静电电极142移动，并 在喷嘴128的端部聚集。 在S706，第二电压VP2施加到压电致动器130以使压电致动器130变形，从而增大
10压力室125的容积。保持施加到第一静电电极141和第二静电电极142之间的静电电压VE。 因此，压力室125的压力减小，使得喷嘴128的墨水129的弯月面M凹下，而弯月面M的中 部由于施加在聚集的电荷和第二静电电极142之间的静电力而保持凸起形状。这样，由于 由引导杆128a导致的表面张力，突起的弯月面M更容易地在引导杆128a的前部形成。因 此，在喷嘴128的中部形成具有比喷嘴128的内部半径小的曲率半径的凸起的弯月面M。
如上所述，施加到墨水129的相对尖地突出的部分的静电力FE增大，使得喷嘴128 中部的弯月面M的曲率半径rm进一步减小，这进一步增大了静电力FE。墨水129的相对尖 地突出的部分以液滴129a的形式从喷嘴128喷射。这样，由于墨水从喷嘴128的中部尖地 突出，所以喷射与喷嘴128的尺寸相比相对小(例如，非常小)尺寸的墨水液滴129a。墨水 液滴129a由于静电力FE而移动至第二静电电极142并被打印在记录介质P上。
继续参照图7，在S708，如果施加到压电致动器130的第二电压VP2被去除，则压电 致动器130回到初始状态并且压力室125的压力回到初始状态，使得凹陷的弯月面M也回 到初始状态。这时，保持施加到第一静电电极141和第二静电电极142之间的静电电压VE。
虽然上面将图7中示出的示例实施例描述为在动作S702至S708期间中保持施加 到第一静电电极141和第二静电电极142之间的静电电压V^但是可仅在动作S704和S706 期间中保持静电电压VE，如图4所示。 图7中示出的驱动喷墨打印装置的方法通过施加由设置在喷嘴128的中部的引导 杆128a导致的表面张力以及静电力，更容易地在喷嘴128的中部形成具有明显的突出部分 (pronounced bulge)的弯月面M。 图8是解释根据另一示例实施例的图5中所示的喷墨打印装置的驱动方法的示 图。图9示出了根据示例实施例的应用到图8所示的方法中的驱动波形。
参照图8和图9，在S802，电压未施加到压电致动器130，第二电源145将给定的、 期望的或预定的静电电压VE施加到第一静电电极141和第二静电电极142之间。由于相 对少量的静电力被施加到喷嘴128的墨水129，所以墨水129的弯月面M处于静态。然而， 由于设置在喷嘴128中部的引导杆128a导致的表面张力，使得引导杆128a前部的弯月面 M稍微突出。正电荷由于静电力而在引导杆128a的前部的稍微突出的部分聚集。
在S804，将第二电压VP2施加到压电致动器130来使压电致动器130变形，从而增 大压力室125的容积。这时，保持施加到第一静电电极141和第二静电电极142之间的静 电电压V^因此，压力室125的压力减小，使得喷嘴128的墨水129的弯月面M凹下，而弯 月面M的中部(例如，引导杆128a的前部)由于施加在聚集的电荷和第二静电电极142之 间的静电力以及引导杆128a导致的表面张力而保持凸起形状。 由于图8中示出的方法不执行例如图7中示出的动作S704，所以相对少(例如，非 常少)量的墨水129留在引导杆128a的前部，因此，弯月面M具有相对小(例如，非常小) 的曲率半径。因此，施加到保留在引导杆128a的前部的墨水129的静电力增大，使得墨水 129以液滴129a的形式喷射。墨水的液滴129a由于静电力FE而朝着第二静电电极142运 动并被打印在记录介质P上。 继续参照图8，在S806，如果施加到压电致动器130的第二电压VP2被去除，则压电 致动器130回到初始状态并且压力室125的压力回到初始状态，使得凹陷的弯月面M也回 到初始状态。这时保持施加到第一静电电极141和第二静电电极142之间的静电电压VE。
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如上所述，由于相对少(例如，非常少)量的墨水129留在设置在喷嘴128的中部
的引导杆128a的前部，所以图8和图9中示出的喷墨打印装置的驱动方法喷射与参照图7
描述的液滴相比具有超细(例如，非常超细)尺寸的墨水液滴129a。 图10示出了根据另一示例实施例的施加到图8所示的方法的驱动波形。 参照图10，在动作S804期间而不在动作S802和S806期间保持施加到第一静电电
极141和第二静电电极142之间的静电电压V^在动作S802和S806期间，电压未施加到压
电致动器130且弯月面M保持静态。 应该理解的是，这里描述的示例实施例应该仅以描述的方式理解，而不是出于限 制的目的。对每个示例实施例的特征或方面的描述通常应该考虑为可以用于其它实施例中 的其它相似的特征或方面。
权利要求
一种喷墨打印装置，所述喷墨打印装置包括流动路径板，所述流动路径板包括墨水入口；至少一个压力室，被构造为至少部分地填充有通过墨水入口供应的墨水；和至少一个喷嘴，被构造为喷射所述至少部分地填充所述至少一个压力室的墨水；压电致动器，被构造为产生第一驱动力，第一驱动力用于通过改变所述至少一个压力室中的压力来从所述至少一个喷嘴喷射墨水液滴；和静电力施加器，被构造为将作为第二驱动力的静电力施加到墨水，以从所述至少一个喷嘴喷射墨水液滴。
2. 如权利要求1所述的装置，其中，墨水入口形成在流动路径板的顶表面上，所述至少一个压力室形成在流动路径板中，所述至少一个喷嘴形成在流动路径板的下表面上。
3. 如权利要求1所述的装置，其中，流动路径板还包括多个管线和限流器，连接墨水入口和所述至少一个压力室；缓冲器，连接所述至少一个压力室和所述至少一个喷嘴。
4. 如权利要求1所述的装置，其中，流动路径板由多个基底形成。
5. 如权利要求l所述的装置，其中，压电致动器包括下电极、压电层和上电极，顺序地堆叠在流动路径板的顶表面上；第一 电源，连接在下电极和上电极之间。
6. 如权利要求l所述的装置，其中，静电力供应器包括第一静电电极和第二静电电极，被设置为彼此面对；第二电源，连接在第一静电电极和第二静电电极之间。
7. 如权利要求6所述的装置，其中，第一静电电极设置在流动路径板的顶表面上，第二静电电极与流动路径板的下表面分隔开。
8. 如权利要求l所述的装置，其中，在所述至少一个喷嘴中形成至少一个引导杆，引导杆沿所述至少一个喷嘴的中心轴延伸。
9. 如权利要求8所述的装置，其中，引导杆由固定到所述至少一个喷嘴的内壁表面的桥来支撑。
10. 如权利要求8所述的装置，其中，引导杆从流动路径板的下表面突出。
11. 一种驱动权利要求1所述的喷墨打印装置的方法，该方法包括以下步骤通过将第一电压施加到压电致动器来使压电致动器变形，以减小所述至少一个压力室的容积；通过将第二电压施加到压电致动器来使压电致动器变形，以增大所述至少一个压力室的容积；去除施加到压电致动器的第二电压。
12. 如权利要求11所述的方法，还包括通过将静电电压施加到静电力施加器来将静电力施加到所述至少一个喷嘴中的墨水。
13. 如权利要求12所述的方法，其中，至少在将第一电压和第二电压施加到压电致动器时保持静电电压。
14. 如权利要求12所述的方法，其中，当第一电压施加到压电致动器时，所述至少一个喷嘴中的墨水的弯月面变形为凸起形状。
15. 如权利要求12所述的方法，其中，当第二电压施加到压电致动器时，在所述至少一个喷嘴的中心部分形成曲率半径比所述至少一个喷嘴的内半径小的凸起的弯月面，并且突出的凸起部分的墨水由于静电力而以液滴的形式喷射。
16. 如权利要求15所述的方法，其中，当第二电压施加到压电致动器时，所述至少一个喷嘴喷射比所述至少一个喷嘴的尺寸小的墨水液滴。
17. 如权利要求12所述的方法，其中，当施加到压电致动器的第二电压去除时，压电致动器、所述至少一个压力室的压力以及所述至少一个喷嘴中的墨水的弯月面回到初始状态。
18. —种驱动如权利要求8的喷墨打印装置的方法，该方法包括以下步骤通过将第二电压施加到压电致动器来使所述至少一个压力室变形，从而增大所述至少一个压力室的容积；去除施加到压电致动器的第二电压。
19. 如权利要求18所述的方法，还包括通过将静电电压施加到静电力施加器来将静电力施加到所述至少一个喷嘴中的墨水。
20. 如权利要求19所述的方法，还包括在将第二电压施加到压电致动器之前，通过将第一 电压施加到压电致动器来使压电致动器变形，从而减小所述至少一个压力室的容积。
21. 如权利要求20所述的方法，其中，当第一电压施加到压电致动器时，所述至少一个喷嘴中的墨水的弯月面变形为凸起形状。
22. 如权利要求20所述的方法，其中，至少在将第一电压和第二电压施加到压电致动器时保持静电电压。
23. 如权利要求19所述的方法，在将第二电压施加到压电致动器之前，由于由引导杆导致的表面张力而使引导杆前部的弯月面变形为凸起形状。
24. 如权利要求19所述的方法，其中，当第二电压施加到压电致动器时，在引导杆的前部形成曲率半径比所述至少一个喷嘴的内半径小的凸起的弯月面，并且突出的凸起部分的墨水由于静电力而以液滴的形式喷射。
25. 如权利要求24所述的方法，其中，当第二电压施加到压电致动器时，所述至少一个喷嘴喷射比所述至少一个喷嘴的尺寸小的墨水液滴。
26. 如权利要求19所述的方法，其中，当施加到压电致动器的第二电压去除时，压电致动器、所述至少一个压力室的压力以及所述至少一个喷嘴中的墨水的弯月面回到初始状态。
全文摘要
本发明公开了一种喷墨打印装置及其驱动方法，所述喷墨打印装置包括流动路径板、压电致动器和静电力施加器。流动路径板包括墨水入口、压力室和喷嘴。压电致动器被构造为提供第一驱动力，静电力施加器被构造为提供第二驱动力。公开的喷墨打印装置和方法结合了压电技术和静电技术。
文档编号B41J2/045GK101791903SQ20101010529
公开日2010年8月4日 申请日期2010年1月25日 优先权日2009年2月4日
发明者洪英基, 郑在祐 申请人:三星电子株式会社