喷墨头和喷墨记录装置的制造方法_2

文档序号:9557827阅读:来源:国知局
22)。喷嘴列22所包含的各喷嘴与贮存墨的通道(压力室)连通,通过对设置于该通道的壁面的压电元件施加电压来改变压力室内的压力以从该喷嘴喷出墨。
[0129]另外,喷墨头20Y、20M、20C、20K分别具备电连接于与喷嘴列22Y、22M、22C、22K的各喷嘴对应地设置的上述压电元件的驱动部21Y、21M、21C、21K(下面,在不区分颜色的情况下还简单表述为驱动部21)。驱动部21对上述压电元件提供用于从喷嘴列22所包含的各个喷嘴在规定的定时喷出墨的驱动电压。
[0130]喷墨头20通过根据从驱动部21提供的驱动电压从喷嘴列22的各喷嘴喷出墨,来在记录介质上形成图像。
[0131]主体2具备CPU (Central Processing Unit:中央处理单元)11、与CPU 11电连接的 RAM 12 (Random Access Memory:随机存取存储器)、ROM (Read Only Memory:只读存储器)13、接口 14、页面存储器(page memory) 15、行存储器(line memory) 16、控制电路17以及驱动信号产生电路18。CPU 11将ROM 13中存储的程序读出到RAM 12并按照该程序控制喷墨记录装置1的各部的动作。
[0132]接口 14是在与个人计算机等外部装置4之间进行数据的发送接收的单元,由各种串行接口、各种并行接口的某一个或它们的组合构成。
[0133]页面存储器15存储从外部装置4接收的图像数据。在此,图像数据是表示要在记录介质上形成的对象的图像整体的数据,是由多个像素数据的集合构成的数据。喷墨记录装置1通过从驱动部21对与喷嘴列22的各喷嘴对应地设置的压电元件提供基于该图像数据的驱动电压,来在记录介质上形成与该图像数据对应的图像。
[0134]行存储器16是在记录介质上形成图像时存储与喷嘴列22的各喷嘴对应的像素的像素数据的存储器。在此,像素数据是表示作为由喷墨记录装置1进行记录的单位的1像素的浓淡度的数据。该像素数据从页面存储器15被提供至行存储器16。另外,行存储器16中存储的像素数据经由挠性电缆被提供至驱动部21。
[0135]另外,行存储器16在对驱动部21所包含的寄存器46 (参照图5)写入数据时以及从寄存器46读出数据时,临时存储该数据、其地址并提供至驱动部21。在一例中,该数据、地址从ROM 13被提供至行存储器16。或者,该数据、地址也可以从外部装置4经由接口 14被写入到行存储器16。
[0136]控制电路17向驱动部21提供各种控制信号。作为控制信号,包含用于控制像素数据的传输、驱动电压的提供等的定时及其动作的信号、用于控制对于驱动部21所包含的寄存器46的数据的写入、读出的定时及其动作的信号。
[0137]驱动信号产生电路18将表示由驱动部21生成的驱动电压的波形的驱动信号提供至驱动部21。在驱动信号产生电路18中,3种驱动信号(包含非喷出波形的驱动信号pulSe_timingO、包含非动作波形的驱动信号pulSe_timingl、包含喷出波形的驱动信号pulSe_timing2)作为数字数据存储在未图示的行存储器中。在该行存储器中例如使用SRAM。
[0138]图2是表示剪切模式(shear模式)的喷墨头20的头主体的结构的分解立体图。此外,在图2中示意性地描绘了具有7个喷嘴30的头主体,但是本实施方式的各喷墨头20的喷嘴列22实际上包括512个喷嘴30。
[0139]嗔墨头20具有形成有通道28 (墨的流路)的通道基板33。在通道基板33的端面粘合了设置有作为墨的喷出口的喷嘴30的喷嘴板31。喷嘴30与通道基板33的通道28连通,喷出通道28中贮存的墨。在通道基板33的喷嘴板31侧的上部安装有罩板24。
[0140]通道基板33具有2张基板26、27隔着粘合部32相互粘合的构造。基板26、27由锆钛酸铅(PZT)等压电材料构成,在厚度方向上向互为相反的方向极化。在通道基板33中,以隔着相等的间隔的状态形成有多个通道28,在各通道28之间形成有隔壁29。S卩,在通道基板33中交替地形成有通道28和隔壁29。在喷嘴板31中,在与通道28对应的位置处,多个喷嘴30被设置成一列,其构成喷嘴列22。多个喷嘴30按其排列顺序如A组、B组、C组、A组…那样分配为A?C的各组,按这些组喷出墨。
[0141]图3是表示剪切模式的喷墨头20的基本动作的剖面图,(a)表示隔壁29没有发生剪切变形的状态,(b)和(c)表示隔壁29发生剪切变形的状态。图3的(a)?(c)是与喷嘴板31平行的平面上的喷墨头20的剖面图。
[0142]在剪切模式的喷墨头20中,在各通道28(28A、28B、28C)的侧壁以U字状制膜形成有铝等金属制的电极25(25A、25B、25C)。由于如上所述那样基板26、27向互为相反的方向极化,因此当对各电极25施加驱动电压时,如图3的(b)、(c)所示,与所施加的电压相应地各隔壁29以基板26与基板27的粘合部32为中心来弯曲(剪切变形)。而且,各通道28的容积发生变化而施加到墨的压力发生变动,当该压力达到规定值时,从喷嘴30喷出墨。
[0143]详细地说,如图3的(b)所示,对电极25B提供电压VH1,对电极25A、25C提供基准电压(GND),从而使隔壁29发生剪切变形来使通道28B的容积膨胀,之后如图3的(c)所示,对电极25B提供基准电压,对电极25A、25C提供电压VH2 (〈VH1),从而使隔壁29发生剪切变形来使通道28B的容积收缩,由此对通道28B内的墨施加高的压力,从喷嘴30喷出墨。
[0144]在本说明书中,将用于从喷嘴30喷出墨的机构还统一记为“墨喷出机构”。在该墨喷出机构中包括电极25、通道28、隔壁29以及喷嘴30。另外,将墨喷出机构中的由电极25和隔壁29构成并与施加到电极25的驱动电压相应地发生剪切变形的元件还记为压电元件。
[0145]接着,说明向与喷嘴列22的各喷嘴对应的墨喷出机构的压电元件提供驱动电压的驱动部21的结构。
[0146]图4是表示喷墨头20Y所包含的驱动部21Y的概要结构的图。此外,驱动部21Y、21M、21C、21K的结构相同,因此在此说明驱动部21Y的结构。另外,图4中的各驱动电路23的端子的数量被描绘成比实际少。
[0147]驱动部21Y具有第1级驱动电路231Y (第1驱动电路)、第2级驱动电路232Y (第2驱动电路)、第3级驱动电路233Y (第3驱动电路)、第4级驱动电路234Y (下面,在不将它们相互区分的情况下还表述为驱动电路23)电气上级联连接(串联连接)的结构。即,第2级驱动电路232Y与第1级驱动电路231Y的后级电连接,第3级驱动电路233Y与第2级驱动电路232Y的后级电连接,第4级驱动电路234Y与第3级驱动电路233Y的后级电连接。各驱动电路23例如能够由具有相同的构造的半导体集成电路构成。在这些串联连接的四个驱动电路23中,从行存储器16向第1级驱动电路231Y串行地输入的像素数据的各比特值S1、SI1、SI2依次被传输到第2级驱动电路232Y、第3级驱动电路233Y、第4级驱动电路234Y。
[0148]另外,第1级驱动电路231Y被输入被用作像素数据的传输时钟信号DCLK以及在对于寄存器46的数据的写入、读出中使用的时钟信号regCLK的时钟信号。另外,四个驱动电路23分别被输入允许对寄存器46的写入的使能信号regEN、写入/读出选择信号regRnW、表示是否为级联连接的开头的设定信号regCasc以及其它各种控制信号。另外,四个驱动电路23分别从电源电路被提供电压VH1和电压VH2。在此,输入到开头的第1级驱动电路231Y的设定信号regCasc被固定为高电平,输入到第2级驱动电路232Y、第3级驱动电路233Y以及第4级驱动电路234Y的设定信号regCasc被固定为低电平(下面,将高电平、低电平的信号分别还仅表述为“H”、“L”)。这些时钟信号regCLK、使能信号regEN、写入/读出选择信号regRnW、设定信号regCasc是在对于寄存器46的数据的写入和读出中使用的信号,后面说明详情。
[0149]在第1级驱动电路231Y中,生成向喷嘴列22Y的128个墨喷出机构的压电元件提供的驱动电压,并从端子outl?outl28输出到各压电元件的电极25。同样地,在第2级驱动电路232Y、第3级驱动电路233Y以及第4级驱动电路234Y中,生成与各128个墨喷出机构对应的驱动电压,并分别从端子out 129?out256、端子out257?out384、端子out385?out512 输出。
[0150]此外,在第1级驱动电路231Y和第4级驱动电路234Y中,分别设置有用于输出虚设通道用的驱动电压的端子out-D。虚设通道是设置于喷嘴列22中的喷出墨的最端部的通道28的外侧的、不进行墨的喷出的通道。通过设置虚设通道,能够防止从喷出墨的最端部的通道28喷出的墨喷出量降低。
[0151]这样,驱动部21Y对具有512个喷嘴30的喷嘴列22Y提供驱动电压来喷出墨。同样地,喷嘴列22M、22C、22K也具备512个喷嘴30,基于从驱动部21M、21C、21K提供的驱动电压从各喷嘴30喷出墨。
[0152]图5是表示驱动电路23的内部结构的图。此外,各驱动部21所包含的各驱动电路23的结构相同。
[0153]驱动电路23具备移位寄存器41、锁存电路42、灰阶(gray scale)控制器(波形选择部)43、缓冲放大器44、输入切换部(输入切换单元)47以及输出切换部(输出切换单元)48。另外,灰阶控制器43具备计数器45和寄存器46。在此,设置于第1级驱动电路231Y?第4级驱动电路234Y的寄存器46分别相当于第1级存储部(第1存储部)、第2级存储部(第2存储部)、第3级存储部(第3存储部)、第4级存储部(第4存储部)。
[0154]图5中的将移位寄存器41、锁存电路42、灰阶控制器43以及缓冲放大器44相互连接的布线的数量以及缓冲放大器的输出端子的数量被描绘成比实际少。
[0155]移位寄存器41是将3比特数据存储128通道量的FIFO型存储器。移位寄存器41将经由输入切换部47从行存储器16输入的针对每1像素为3比特的像素数据与传输时钟信号DCLK同步地传输并存储。像素数据的各比特值S10?SI2按分别输入到移位寄存器41的顺序各自被存储128个之后,进一步经由输出切换部48作为比特值S00?S02而输出。移位寄存器41中存储的3X128比特的数据在规定的定时作为并行数据一并输出到锁存电路42。在该喷墨记录装置1中,在第1级驱动电路231Y的移位寄存器41中,被输入按各比特512个的像素数据,先输入的384个像素数据在从第1级驱动电路231Y的移位寄存器41作为比特值S00、S0US02输出之后作为比特值S1、SI1、SI2输入到被级联连接的第2级驱动电路232Y。同样地,输入到第2级驱动电路232Y的针对各比特384个的像素数据中的、开头的256个像素数据被传输至第3级驱动电路233Y,输入到第3级驱动电路233Y的针对各比特256个的像素数据中的、开头的128个像素数据被传输至第4级驱动电路234Y。因而,从第1级驱动电路231Y、第2级驱动电路232Y、第3级驱动电路233Y、第4级驱动电路234Y的移位寄存器41分别输出128个(合计512个)像素数据并行地输出到锁存电路42。
[0156]锁存电路42将从移位寄存器41输出的128通道量的3比特数据保持到由锁存信号LAT指定的定时,并输出到灰阶控制器43。
[0157]灰阶控制器43将表示与从锁存电路42输入的3比特的像素数据所表示的浓淡度相应的驱动电压图案(参照图8)的选择信号输出到缓冲放大器44。
[0158]灰阶控制器43从控制电路17被输入同步时钟信号GSCLK、复位信号RST、喷嘴群选择信号STB-1、STB-2、STB-3。喷嘴群选择信号STB-1、STB-2、STB-3是用于将分别包括512个喷嘴30的墨喷出机构分割为A组、B组、C组这3个组并控制成按这些组依次喷出墨的信号。
[0159]设置于灰阶控制器43的计数器45对灰阶计数GSC(0?7)进行计数并输出来作为计数值。灰阶计数GSC表示处于输出驱动电压图案中的第几个波形的期间。
[0160]另外,灰阶控制器43从驱动信号产生电路18被输入3种驱动信号(包含非喷出波形的驱动信号pulse_timingO、包含非动作波形的驱动信号pulSe_timingl、包含喷出波形的驱动信号pulse_timing2的驱动信号这3种)。图6是表示3种驱动信号的输出波形的图。包含非喷出波形的驱动信号pulse_timingO是在灰阶计数GSC的一次计数量的期间中维持为低电平的信号。包含喷出波形的驱动信号pulse_timing2是在灰阶计数GSC的一次计数量的期间中的规定期间内成为高电平的信号。包含非动作波形的驱动信号pulse_timingl是在灰阶计数GSC的一次计数量的期间中的在驱动信号pulse_timing2恢复为低电平之后的规定期间内成为高电平的信号。
[0161]在设置于灰阶控制器43的寄存器46中存储有变换表,该变换表是规定了 3比特的各像素数据与表示对墨喷出机构的压电元件进行驱动的多个驱动电压图案的排列的驱动波形图案数据之间的关系的信息。
[0162]图7是表示像素数据和驱动波形图案数据的变换表的图。该变换表及其所包含的驱动波形图案数据是决定与像素数据相应的墨的喷出定时的数据,而且是寄存器46中存储的参数(规定的设定)的一个方式。
[0163]对于寄存器46,能够通过与时钟信号regCLK同步地经由输入切换部47输入输入数据regData来进行驱动波形图案数据的写入。另外,能够通过从寄存器46与时钟信号regCLK同步地经由输出切换部48输出读出数据regOutO来进行驱动波形图案数据的读出。输入切换部47具备根据使能信号regEN来切换将被输入的信号输入到移位寄存器41、还是输入到在对于寄存器46的写入和读出中使用的电路元件的开关元件。输出切换部48具备根据使能信号regEN来切换移位寄存器41和在对于寄存器46的写入和读出中使用的电路元件中的某一个的输出的开关元件。在此,作为在对于寄存器46的写入和读出中使用的电路元件的例子,可列举出图9所示的寄存器46、逻辑异或电路51、逻辑与电路53以及逻辑或电路54。此外,在图5中,将输入切换部47和输出切换部48各记载了一个,但是实际上输入切换部47和输出切换部48分别包括多个开关(参照图9)。另外,在图5中,省略了涉及输入切换部47及输出切换部48与上述电路元件的连接的记载。关于在图5中用虚线框表示的范围、即包括输入切换部47和输出切换部48的输入输出部49的结构以及使用输入输出部49进行的对寄存器46的数据的写入以及从寄存器46的数据的读出,在后面详细说明。
[0164]在图7的变换表中,如上所述那样像素数据是3比特8浓淡度,因此如(0,0,0)?(1,1,1)那样表示。驱动波形图案数据是表示与灰阶计数GSC(0?7)分别对应的8个驱动波形的排列的数据,可取0、1、2这三种值。例如,对于像素数据(1,0,1),选择(1,1,2,2,2,2,2,0)的驱动波形图案数据。在此,作为驱动波形图案数据的值的0、1、2表示在灰阶计数GSC的一次计数量的期间内分别选择驱动信号pulse_timingO、驱动信号pulse_timingl、驱动信号pulse_timing2。因而,对于像素数据(1,0,1),从灰阶计数GSC = 0起依次按pulse_timingO、pulse_timing2、pulse_timing2、pulse_timing2、pulse_timing2、pulse_timing2、pulse_timingl、pulse_timingl的顺序选择驱动信号,生成表示将对应的驱动信号连接而成的驱动电压图案的选择信号。
[0165]这样,灰阶控制器43通过将基于像素数据选择的驱动波形图案数据与上述3种驱动信号进行组合来生成表示驱动电压图案的选择信号,并输出到缓冲放大器44。在此,灰阶控制器43基于像素数据输出
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