液体喷射装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种液体喷射装置，其能够在符合压电体的压电特性的最佳条件下喷射液滴。驱动信号包括从喷嘴(25)使液滴被喷射的第一驱动脉冲(P1)和使与该第一驱动脉冲(P1)不同大小的液滴从喷嘴(25)被喷射的第二驱动脉冲(P2)，第一驱动脉冲(P1)以及第二驱动脉冲(P2)至少具有膨胀要素(p1)和收缩要素(p3)，所述膨胀要素(p1)为，从成为电位变化的基准的基准电位变化至膨胀电位而使压力室(26)膨胀的要素，所述收缩要素(p3)为，从与所述基准电位相比靠所述膨胀电位侧的电位起超过基准电位并变化至收缩电位，而使膨胀了的压力室收缩从而使液体被喷射的要素，第一驱动脉冲(P1)的收缩要素的起始电位与第二驱动脉冲(P2)的收缩要素的起始电位被统一成相同电位。
【专利说明】液体喷射装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通过向压电体供给驱动信号从而使液滴从喷嘴被喷射的液体喷射头、液体喷射头的驱动方法以及具备液体喷射头的液体喷射装置、液体喷射装置的驱动方法。
【背景技术】
[0002]液体喷射装置为，具备能够将液体以液滴的形式从喷嘴喷射的液体喷射头，并从该液体喷射头喷射各种液体的装置。作为该液体喷射装置的代表性的装置，例如可以列举出，具备喷墨式记录头(以下，称为记录头)，并使液体状的油墨以油墨滴的形式从该记录头的喷嘴被喷射从而实施记录的喷墨式记录装置等图像记录装置(以下，称为打印机)。此外，液体喷射装置也被用于，液晶显示器等的滤色器所使用的彩色材料、有机EL(Electix)Luminescence:电致发光)显示器所使用的有机材料、电极形成所使用的电极材料等各种种类的液体的喷射中。而且，在图像记录装置用的记录头中喷射液状的油墨，在显示器制造装置用的彩色材料喷射头中喷射R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的各种彩色材料的溶液。此外，在电极形成装置用的电极材喷射头中喷射液状的电极材料，在芯片制造装置用的生物体有机物喷射头中喷射生物体有机物的溶液。
[0003]上述的这种记录头具备使压力室内的油墨产生压力变动的压电元件。压电元件具有:多个压电元件共用的共用电极、针对各个压电元件而单独地被进行图案形成的独立电极、和被夹在这些电极之间的压电体层(压电体膜)。在共用电极以及独立电极的端子部上电连接有柔性电缆。当驱动信号(驱动电压)经由该柔性电缆而被供给至共用电极与独立电极之间时，两个电极之间将产生与电位差相对应的电场。压电元件(压电体层)根据该电场的强度而发生例如挠曲变形，从而在压力室内的油墨中产生压力变动。而且，记录头利用该压力变动而从与压力室连通的喷嘴喷射墨滴。另外，通常情况下，在共用电极上施加有固定电位，而在独立电极上施加有振动波形。
[0004]此外，在上述的驱动信号中，包含一连串的不同形状的驱动脉冲。通过选择性地将驱动脉冲施加到压电元件上，从而从喷嘴喷射对应大小(量)的油墨滴。例如，在图7(a)或图7(b)所示的驱动信号中，具备喷射比较大的油墨滴而在记录纸等记录介质(喷落对象)上形成大点的大点驱动脉冲PL，和喷射比较小的油墨滴而在记录介质上形成小点的小点驱动脉冲PS。两个驱动脉冲PL、PS均具备:从中间电位VC(最高电位与最低电位的中间的电位)变化至膨胀电位VLL、VLS而使压力室膨胀的膨胀要素p81、p91 ;维持膨胀电位VLL、VLS并将膨胀了的压力室维持固定时间的膨胀维持要素p82、p92 ;从膨胀电位VLL、VLS变化至收缩电位VHL、VHS而使膨胀了的压力室收缩的收缩要素p83、p93。
[0005]此外，各个驱动脉冲针对每个记录头而被最佳化，以使作为目标的油墨滴被喷射。具体而言，针对每个记录头而调节膨胀电位VLL、VLS与收缩电位VHL、VHS之间的电位差。例如，在图7(a)所例示的驱动信号中，小点驱动脉冲PS的膨胀电位VLS与收缩电位VHS之间的电位差(最大电位差)被设定为，大于大点驱动脉冲PL的膨胀电位VLL与收缩电位VHL之间的电位差(最大电位差)。另一方面，在图7(b)所例示的驱动信号中，大点驱动脉冲PL'的膨胀电位VLL'与收缩电位VHL'之间的电位差(最大电位差)被设定为，大于小点驱动脉冲PS'的膨胀电位VLS'与收缩电位VHS'之间的电位差(最大电位差)。另外，大点驱动脉冲PL、PI7的终端电位和小点驱动脉冲PS、PS,的始端电位以被统一成相同的中间电位VC的方式而连接。在具有这种驱动信号的打印机中，从驱动信号之中选择驱动脉冲来改变在记录纸等记录介质(喷落对象)的预定的区域(像素区域)中所形成的点大小(或者数量)，从而实施多灰度记录。
[0006]但是，已知在压电体层(压电体)的压电特性中，相对于被施加的驱动电压(共用电极与独立电极之间的电位差)的所述压电体层(压电体)的位移量(变形量)具有非线性的特性(具体而言，为滞后特性)。在这种压电体层的压电特性中，在某一驱动电压的区域内，存在有压电特性具有大致接近于直线的线性的线性区域。例如，在图6所例示的压电体层的压电特性中，在驱动电压为零的附近存在线性区域L(在图6中由虚线包围的部分)。而且，该线性区域L与线性区域L以外的非线性区域相比，相对于驱动电压的位移量的比例较大。因此，优选为，以尽量使压电体在压电特性中的线性区域L内被驱动的方式，而对驱动信号进行调节。
[0007]另一方面，这种压电体层的压电特性有时会因制造时的偏差等而偏离预定的压电特性。如果压电体层的压电特性发生偏离，则存在从喷嘴被喷射的油墨滴的喷射特性偏离本来预定的特性的可能性。因此，提出了一种如下的结构，即，将施加于压电元件上的驱动信号的中间电位设定为最佳的电位，从而针对每个记录头而抑制压电元件的特性(压电体层的压电特性)偏差的影响(例如，参照专利文献I)。即，与调节驱动脉冲的结构要素的电位或倾斜度相比，调节中间电位更为简便。
[0008]然而，在具有两个以上膨胀电位与收缩电位之间的电位差有所不同的脉冲的驱动信号中，当通过上述方式对中间电位进行调节从而将一个驱动脉冲调节为符合实施最佳喷射的最佳条件时，其他驱动脉冲有可能偏离最佳条件。例如，在压电体层具有如图6所示这种压电特性的情况下，在图7 (a)所示的驱动信号中，小点驱动脉冲PS的膨胀电位VLS与压电特性的驱动电压Vl相一致，并且收缩电位VHS与驱动电压V4相一致，而大点驱动脉冲PL的膨胀电位VLL与高于驱动电压Vl的驱动电压V2相一致，并且收缩电位VHL与低于驱动电压V4的驱动电压V3相一致。从该状态起，例如，在为了使由大点驱动脉冲PL实施的驱动与作为目标的理想的驱动相一致，即，为了在考虑到压力室的膨胀量以及收缩量之间的平衡的条件下尽可能地与高效的驱动相一致，而使大点驱动脉冲PL的电位整体向低电位侧位移时，将使中间电位VC向低电位侧位移。由此，小点驱动脉冲PS也整体向低电位侧位移。其结果为，小点驱动脉冲PS的膨胀电位VLS被位移至与压电特性上的驱动电压Vl相比倾斜度较小的区域(相对于驱动电压的位移量的比例较小的区域)，并且收缩电位VHS被位移至与压电特性上的驱动电压V4相比倾斜度较大的区域(相对于驱动电压的位移量的比例较大的区域)，从而由小点驱动脉冲PS实施的驱动偏离了作为目标的理想的驱动。即，当使通过大点驱动脉冲PL而从喷嘴被喷射的油墨滴的喷射特性符合作为目标的特性时，通过小点驱动脉冲PS而从喷嘴被喷射的油墨滴的喷射特性有可能偏离作为本来目标的特性。
[0009]此外，在图7(b)所示的驱动信号中，大点驱动脉冲PL'的膨胀电位VLL'与驱动电压Vl相一致，并且收缩电位VHL'与驱动电压V4相一致，而小点驱动脉冲PS'的膨胀电位VLS'与高于驱动电压Vl的驱动电压V2相一致，并且收缩电位VHS'与低于驱动电压V4的驱动电压V3相一致。从该状态起，例如，在为了使由小点驱动脉冲PS'实施的驱动与作为目标的理想的驱动相一致，而使小点驱动脉冲PS'的电位整体地向低电位侧位移的情况下，将使中间电位VC'向低电位侧位移。由此,大点驱动脉冲PL'也整体地向低电位侧位移。其结果为，大点驱动脉冲PL'的膨胀电位VLL'被位移至压电特性上的与Vl相比倾斜度较小的区域(相对于驱动电压的位移量的比例较小的区域)，并且收缩电位VHL'被位移至压电特性上的与V4相比倾斜度较大的区域(相对于驱动电压的位移量的比例较大的区域)，从而由大点驱动脉冲PL'实施的驱动偏离了作为目标的理想的驱动。即，当使通过小点驱动脉冲PS'而从喷嘴被喷射的油墨滴的喷射特性符合作为目标的特性时，通过大点驱动脉冲PL'而从喷嘴被喷射的油墨滴的喷射特性有可能偏离作为本来目标的特性。
[0010]如此，在现有技术中，在具有两个以上不同脉冲的驱动信号中，无法在所有脉冲中均以符合各个压电体层的压电特性的最佳的条件来使液滴被喷射。特别是，近年来，随着记录头的小型化而促进了压电体层(压电体)的薄膜化。由于当压电体层的膜厚变薄时，压电体层的压电特性中的线性区域L将变小，换言之，由于非线性区域变大，因此被其他驱动脉冲所使用的驱动电压的范围容易与非线性区域一致，从而使上述这种喷射特性的偏离变得较为显著。此外，当压电体层的薄膜化发展时，压电体层自身的位移量也变小。因此，当压电体层(压电元件)在偏离了相对于驱动电压的位移量的比例较大的线性区域L的区域内被驱动时，有可能无法赋予压力室内的油墨足够的压力变动。
[0011]专利文献1:日本特开2001-138551号公报
【发明内容】
[0012]本发明是鉴于这种实际情况而完成的发明，其目的在于，提供一种能够在符合压电体的压电特性的最佳条件下喷射液滴的液体喷射头、液体喷射头的驱动方法以及具备液体喷射头的液体喷射装置、液体喷射装置的驱动方法。
[0013]本发明的液体喷射装置是为了实现上述的目的而提出的装置，其特征在于，具备:液体喷射头，其具有通过被施加驱动信号而发生变形的压电体，并且利用该压电体的变形而使压力室内的液体产生压力变动，从而能够从喷嘴喷射液滴；驱动信号产生单元，其产生所述驱动信号，所述驱动信号包括使液滴从喷嘴被喷射的第一驱动脉冲、和使大小不同于该第一驱动脉冲的液滴从喷嘴被喷射的第二驱动脉冲，所述第一驱动脉冲以及所述第二驱动脉冲至少具有膨胀要素和收缩要素，所述膨胀要素为，从成为电位变化的基准的基准电位变化至膨胀电位而使所述压力室膨胀的要素，所述收缩要素为，从与所述基准电位相比靠所述膨胀电位侧的电位起，超过所述基准电位并变化至收缩电位，使膨胀的压力室收缩从而使液体被喷射的要素，所述第一驱动脉冲的收缩要素的起始电位与所述第二驱动脉冲的收缩要素的起始电位被统一成相同电位。
[0014]此外，在上述结构中，优选为，所述驱动信号包括第三驱动脉冲，所述第三驱动脉冲使大小不同于所述第一驱动脉冲以及所述第二驱动脉冲的液滴从喷嘴被喷射，所述第三驱动脉冲至少具有膨胀要素和收缩要素，所述膨胀要素为，从成为电位变化的基准的基准电位变化至膨胀电位而使所述压力室膨胀的要素，所述收缩要素为，从与所述基准电位相比靠所述膨胀电位侧的电位起超过所述基准电位并变化至收缩电位，使膨胀的压力室收缩从而使液体被喷射的要素，所述第三驱动脉冲的收缩要素的起始电位与所述第一驱动脉冲的收缩要素的起始电位以及所述第二驱动脉冲的收缩要素的起始电位被统一成相同电位。
[0015]此外，在上述结构中，优选为，所述第三驱动脉冲使小于所述第一驱动脉冲且大于所述第二驱动脉冲的液滴从喷嘴被喷射。
[0016]此外，优选为，所述驱动信号包括第三驱动脉冲，所述第三驱动脉冲使与所述第一驱动脉冲或所述第二驱动脉冲中的任意一个驱动脉冲相同大小的液滴从喷嘴被喷射，所述第三驱动脉冲至少具有膨胀要素和收缩要素，所述膨胀要素为，从成为电位变化的基准的基准电位变化至膨胀电位而使所述压力室膨胀的要素，所述收缩要素为，从与所述基准电位相比靠所述膨胀电位侧的电位起，超过所述基准电位并变化至收缩电位，使膨胀的压力室收缩从而使液体被喷射的要素，所述第三驱动脉冲的收缩要素的起始电位与所述第一驱动脉冲的收缩要素的起始电位以及所述第二驱动脉冲的收缩要素的起始电位被统一成相同电位。
[0017]而且，在上述各个结构中，优选为，所述压电体被形成为结晶进行了择优取向的薄膜状。
[0018]根据本发明，能够使第一驱动脉冲的收缩要素的起始电位与第二驱动脉冲的收缩要素的起始电位双方与压电体的压电特性中的作为目标的驱动电压相一致。其结果为，能够使通过两个驱动脉冲而被喷射的液滴的喷射特性成为符合压电体的压电特性的最佳特性。即，在为了对通过一个驱动脉冲而被喷射的液滴的量进行调节，而使基准电位(一个驱动脉冲的中间电位)升降的情况下，由于收缩要素的起始电位被统一，因此能够抑制由各个驱动脉冲实施的压电体的驱动偏离最佳驱动条件的情况。由此，能够抑制通过两个驱动脉冲而被喷射的液滴偏离最佳条件而被喷射的情况。而且，由于第一驱动脉冲和第二驱动脉冲双方的膨胀要素能够最大限度地利用相对于驱动电压的位移量的比例较大的线性区域，因此能够高效地喷射液滴。其结果为，能够抑制由收缩要素引起的电位变化的比例。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为对打印机的电结构进行说明的框图。
[0020]图2为对打印机的内部结构进行说明的立体图。
[0021]图3为对记录头的结构进行说明的剖视图。
[0022]图4为对驱动信号的结构进行说明的波形图。
[0023]图5为对其他实施方式中的驱动信号的结构进行说明的波形图。
[0024]图6为表示压电体所具有的驱动电压与位移量之间的关系的特性图。
[0025]图7为对现有的驱动信号的结构进行说明的模式图。
【具体实施方式】
[0026]以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。另外，虽然在以下叙述的实施方式中，作为本发明的优选的具体示例而被进行了各种限定，但只要在以下的说明中没有特别地对本发明进行限定的记载，则本发明的保护范围并不被限定于这些方式。此外，在下文中，作为本发明的液体喷射装置，而列举喷墨式记录装置(以下，称为打印机)为例来进行说明。
[0027]图1为对打印机I的电结构进行说明的框图，图2为对打印机I的内部结构进行说明的立体图。外部装置2为，例如电子计算机、数码照相机、移动电话、便携式信息终端机等电子设备。该外部装置2通过无线或有线的方式而与打印机I电连接，并且为了在打印机I中使图像或文本印刷在记录纸等记录介质S上,而向打印机I发送与该图像等相对应的印刷数据。
[0028]本实施方式中的打印机I具有:具有送纸机构3、滑架移动机构4、线性编码器5以及记录头6等的打印引擎13 ;和打印机控制器7。记录头6被安装于搭载有墨盒17(液体供给源)的滑架16的底面侧。而且，该滑架16被构成为，能够通过滑架移动机构4而沿着导杆18进行往复移动。即，打印机I通过在利用送纸机构3依次输送记录纸等记录介质S(喷落对象的一种)的同时，使记录头6相对于记录介质S在记录介质S的宽度方向(主扫描方向)上进行相对移动且从该记录头6的喷嘴25 (参照图3等)喷射油墨，并使该油墨喷落在记录介质S上,从而对图像等进行记录。另外，也可以采用如下结构，即，墨盒被配置于打印机的主体侧，该墨盒的油墨通过供给管而向记录头侧被输送的结构。
[0029]打印机控制器7为，实施对打印机I的各部的控制的控制单元。本实施方式中的打印机控制器7具有:接口(I/F)部8、控制部9、存储部10、驱动信号生成部11 (相当于本发明中的驱动信号产生单元)。接口部8在从外部装置2向打印机I发送印刷数据或印刷命令，或者将打印机I的状态信息向外部装置2侧输出时，实施打印机I的状态数据的接收和发送。控制部9为，用于实施对打印机I整体的控制的运算处理装置。存储部10为，对控制部9的程序或各种控制所使用的数据进行存储的元件，并且包括R0M、RAM、NVRAM (非易失性存储元件)。控制部9根据被存储于存储部10中的程序而对各个单元进行控制。此夕卜，本实施方式中的控制部9根据来自外部装置2的印刷数据而生成喷射数据，并将该喷射数据发送至记录头6的头控制部15，所述喷射数据为，表示在记录动作时从哪个喷嘴25在哪个时刻使油墨被喷射的数据。驱动信号生成部11根据与驱动信号的波形相关的波形数据而生成模拟信号，并对该信号进行放大从而生成如图4所示这种驱动信号COM。
[0030]接下来，对打印引擎13进行说明。如图1所示，该打印引擎13具备:送纸机构3、滑架移动机构4、线性编码器5以及记录头6等。滑架移动机构4由安装有作为液体喷射头的一种的记录头6的滑架16和经由同步齿型带等而使该滑架16进行移动的驱动电机(例如，DC电机)等构成(未图示)，并且使被搭载于滑架16上的记录头6在主扫描方向上进行移动。送纸机构3由送纸电机以及送纸辊等构成，并且将记录介质S依次输送至压印板上而实施副扫描。此外，线性编码器5将与被搭载于滑架16上的记录头6的扫描位置相对应的编码器脉冲作为主扫描方向上的位置信息而向打印机控制器7输出。打印机控制器7的控制部9能够根据从线性编码器5侧接收到的编码器脉冲而掌握记录头6的扫描位置(当前位置)。此外，控制部9根据该编码器脉冲而产生对后文叙述的驱动信号COM的产生时机进行规定的时机信号(锁存信号)。
[0031]图3为，对记录头6的内部结构进行说明的主要部分剖视图。本实施方式中的记录头6由喷嘴板21、流道基板22以及压电元件23等构成，并且以将这些部件层叠在一起的状态而被安装于壳体24内。喷嘴板21为，以预定的间距并以列状而开口设置有多个喷嘴25的板状的部件。在本实施方式中，由并排设置的多个喷嘴25构成的喷嘴列在喷嘴板21上并排设置有两列。
[0032]流道基板22为，由单晶硅基板等构成的板材。在该流道基板22中，于喷嘴列方向上并排形成有多个压力室26。各个压力室26以与喷嘴板21的各个喷嘴25 —一对应的方式而被设置。即，各个压力室26的形成间距与喷嘴25的形成间距相对应。在本实施方式中，以与被设置为两列的喷嘴列相对应的方式，而设置有两列压力室列。此外，在相对于压力室26而偏向同与喷嘴25连通的连通侧相反的一侧的区域内，沿着压力室26的并排设置方向而形成有贯穿流道基板22的贮液部30。该贮液部30为，属于同一压力室列的各个压力室26共用的空间部。该贮液部30与各个压力室26分别经由以窄于压力室26的宽度所形成的油墨供给口 27而被连通。另外，来自墨盒17侧的油墨通过壳体24的油墨供给通道31而被导入至贮液部30中。
[0033]在流道基板22的下表面(与压电元件23侧相反的一侧的面)上，经由粘合剂或热熔敷薄膜等而接合有喷嘴板21。喷嘴板21为，以预定的间距并以列状而开口设置有多个喷嘴25的板材。在本实施方式中，通过以与360dpi相对应的间距排列设置360个喷嘴25从而构成了喷嘴列。各个喷嘴25在与油墨供给口 27相反的一侧的端部处与压力室26连通。另外，喷嘴板21例如由玻璃陶瓷、单晶硅基板或不锈钢等构成。在本实施方式的记录头6上，设置有共计两列喷嘴列，并且与各个喷嘴列相对应的液体流道被设置为，以喷嘴25侧为内侧而左右对称。
[0034]在流道基板22的与喷嘴板21侧相反的一侧的上表面上，隔着弹性膜33而形成有压电元件23。S卩，各个压力室26的上部开口通过弹性膜33而被封堵，而且在该弹性膜33上形成有压电元件23。该压电元件23通过依次层叠金属制的下电极膜、将压电体形成为薄膜状的压电体层(压电体膜)、由金属构成的上电极膜(均未图示)而被形成。作为该压电体层，优选为结晶进行了取向。例如，在本实施方式中，通过使用所谓的溶胶-凝胶法来形成压电体层，从而获得结晶进行了取向的压电体层，所述溶胶-凝胶法为，通过对将金属有机物溶解、分散于催化剂中而得到的所谓的溶胶进行涂布干燥而使之凝胶化，然后再在高温下进行烧成，从而获得由金属氧化物构成的压电体层的方法。作为压电体层的材料，在使用于喷墨式记录头的情况下，锆钛酸铅类的材料为优选。另外，该压电体层的成膜方法并未被特别限定，例如也可以通过溅射法来形成。此外，也可以采用如下方法，即，在通过溶胶-凝胶法或溅射法等而形成了锆钛酸铅的前驱体膜之后，通过在碱性水溶液中的高压处理法而以低温使之结晶生长的方法。
[0035]总之，以此方式而被成膜的压电体层与所谓的块状的压电体不同，其结晶进行了择优取向，并且本实施方式中，压电体层的结晶被形成为柱状。另外，择优取向是指，结晶的取向方向并非无序，而是特定的结晶面大致朝向固定的方向的状态。此外，结晶为柱状的薄膜是指，大致圆柱体的结晶以使中心轴与厚度方向大致一致的状态而在整个面方向上集合从而形成薄膜的状态。显而易见，也可以为由进行了择优取向的粒状的结晶形成的薄膜。另夕卜，以此方式由薄膜工序制造出的压电体层的厚度一般为0.5?5μπι。
[0036]以此方式而形成的压电体层(压电元件23)通过经由配线部件41而被施加驱动信号C0M，从而发生变形。具体而言，当在共用电极上施加有固定的共用电位，并且在独立电极上施加有振动波形时，在这些电极之间将产生与电位差相对应的电场。压电体层根据该电场的强度而发生挠曲变形。在图6中，图示了压电体层的压电特性的一个示例。另外，图6的横轴为向压电体层施加的驱动电压(上电极膜与下电极膜之间的电位差)，纵轴为压电体层的从基准位置位移的位移量(变形量)。如图6所示，本实施方式中的压电体层的压电特性为，在驱动电压为零的附近，且从负的驱动电压的中途至正的驱动电压的中途，存在特性以大致直线状发生变化的线性区域L(图6中由虚线包围的部分)。与该线性区域L相比靠负电压侧以及正电压侧的驱动电压的区域成为，相对于驱动电压的位移量的比例逐渐减小的非线性区域。
[0037]压电体层、即压电元件23根据这种压电特性而发生挠曲变形。也就是说，以如下方式使弹性膜33发生变形，即，越提高驱动电压(施加电压)，则压电体层的中央部越向接近喷嘴板21的一侧挠曲，从而使压力室26的容积减少。另一方面，以如下方式使弹性膜33变形，即，越降低驱动电压，压电体层的中央部越向远离喷嘴板21的一侧挠曲，从而使压力室26的容积增加。如此，由于当对压电元件23进行驱动时压力室26的容积将发生变化，因此随此，该压力室26内部的油墨的压力将发生变化。而且，通过对该油墨的压力变化(压力变动)进行控制，从而能够使油墨滴从喷嘴25被喷射。
[0038]接下来，对记录头6的电结构进行说明。
[0039]如图1所示，记录头6具有锁存电路36、解码器37、开关38以及压电元件23。这些锁存电路36、解码器37以及开关38构成了头控制部15，并且该头控制部15针对每个压电元件23、即每个喷嘴25而被设置。锁存电路36对基于印刷数据而生成的喷射数据进行锁存。该喷射数据为，对从各个喷嘴25的油墨的喷射或不喷射进行控制的数据。解码器37根据被锁存于锁存电路36中的喷射数据，而输出对开关38进行控制的开关控制信号。从解码器37输出的开关控制信号被输入至开关38。该开关38为，根据开关控制信号而被导通或断开的开关。
[0040]图4(a)为，对驱动信号COM(振动波形)的结构进行说明的波形图。另外，在图4中，纵轴为电位，横轴为时间。在本实施方式中，作为驱动信号COM的重复周期的单位周期T相当于如下时间，即，在记录头6相对于记录介质S进行相对移动并且实施油墨的喷射时，喷嘴25移动与作为图像的构成单位的像素的宽度相对应的距离的时间。这些驱动信号COM根据锁存信号而产生，所述锁存信号为，基于与记录头6的扫描位置相对应的编码器脉冲而生成的时机信号。因此，驱动信号COM为，以由锁存信号所规定的周期而产生的信号。本实施方式中的打印机I能够实施在记录介质S上形成大小有所不同的点的多灰度记录，并且在本实施方式中，被构成为，能够进行使用较大的点以及较小的点的记录动作。即，驱动信号COM为，依次产生使油墨滴从喷嘴25被喷射的第一驱动脉冲P1，以及使与该第一驱动脉冲Pl相比较小的油墨滴从喷嘴25被喷射的第二驱动脉冲P2的信号。
[0041]第一驱动脉冲Pl由第一膨胀要素PU第一膨胀维持要素P2、第一收缩要素p3、第一收缩维持要素P4以及第一膨胀恢复要素p5构成。第一膨胀要素pi为，从成为电位变化的基准的基准电位VB变化至第一膨胀电位VLl (最低电位)而使压力室26从基准容积膨胀的要素。第一膨胀维持要素P2为，维持第一膨胀电位VLl而将膨胀了的压力室26维持固定时间的要素。第一收缩要素P3为，通过从第一膨胀电位VLl变化至与基准电位不同的第一收缩电位VH2 (在本实施方式中，为高于基准电位VB且低于第二收缩电位VHl (最高电位)的电位)而使膨胀了的压力室26收缩，从而使油墨被喷射的要素。第一收缩维持要素P4为，维持第一收缩电位VH2而将收缩了的压力室26维持固定时间的要素。第一膨胀恢复要素P5为，从第一收缩电位VH2变化至基准电位VB而使收缩了的压力室26恢复到基准容积的要素。
[0042]当这种第一驱动脉冲Pl被施加于压电元件23上时，将从喷嘴25喷射与第二驱动脉冲P2相比较大的油墨滴。具体而言，首先，当施加有第一膨胀要素pi时，露出于喷嘴25的弯液面将向压力室26侧被吸入。该状态通过第一膨胀维持要素p2而被维持。之后，当施加有第一收缩要素P3时，压力室26将被急剧收缩，从而使压力室26内的油墨被加压。由此，从喷嘴25喷射出较大量的油墨滴。之后，通过依次施加第一收缩维持要素p4以及第一膨胀恢复要素P5，从而压力室26恢复到基准容积。
[0043]此外，第二驱动脉冲P2由第二膨胀要素p6、第二膨胀维持要素p7、第二收缩要素P8、第二收缩维持要素p9、第二再膨胀要素plO、第二再膨胀维持要素pll以及第二收缩恢复要素pl2构成。第二膨胀要素p6为，从成为电位变化的基准的基准电位VB变化至与第一膨胀电位VLl为相同电位的第二膨胀电位VLl (最低电位)而使压力室26从基准容积膨胀的要素。第二膨胀维持要素P7为，维持第二膨胀电位VLl而将膨胀了的压力室26维持固定时间的要素。第二收缩要素P8为，通过从第二膨胀电位VLl变化至第二收缩电位VHl (最高电位)而使膨胀了的压力室26收缩，从而使油墨被喷射的要素。第二收缩维持要素p9为，维持第二收缩电位VHl而将收缩了的压力室26维持固定时间的要素。第二再膨胀要素PlO为，从第二收缩电位VHl变化至低于基准电位VB且高于第二膨胀电位VLl的第二再膨胀电位VL2而使收缩了的压力室26再次膨胀的要素。第二再膨胀维持要素pll为，维持第二再膨胀电位VL2而将膨胀了的压力室26维持固定时间的要素。第二收缩恢复要素P12为，从第二再膨胀电位VL2变化至基准电位VB而使膨胀了的压力室26恢复到基准容积的要素。
[0044]当这种第二驱动脉冲P2被施加于压电元件23上时，将从喷嘴25喷射与第一驱动脉冲Pl相比较小的油墨滴。具体而言，首先，当施加有第二膨胀要素P6时，露出于喷嘴25的弯液面将向压力室26侧被吸入。该状态通过第二膨胀维持要素p7而被维持。之后，当施加有第二收缩要素P8时，压力室26将被急剧收缩，从而使压力室26内的油墨被加压。由此，弯液面中央部的油墨由于惯性力而欲以柱状向喷射方向伸出。此时，由于在通过第二收缩维持要素P9而维持了压力室26的收缩状态之后，施加有第二再膨胀要素plO，因此压力室26再次膨胀，从而弯液面向与油墨欲伸出的方向相反的方向被吸入。由此，油墨柱的顶端部分容易被切断，从而较少量的油墨滴被喷射。之后，通过依次施加第二再膨胀维持要素Pll以及第二收缩恢复要素P12，从而压力室26恢复到基准容积。
[0045]如此，在本实施方式中，第二驱动脉冲P2中的第二收缩要素p8的电位差(第二膨胀电位VLl与第二收缩电位VHl之间的电位差)被设定为，大于第一驱动脉冲Pl中的第一收缩要素P3的电位差(第一膨胀电位VLl与第一收缩电位VH2之间的电位差)。此外，作为第一驱动脉冲Pl的第一膨胀电位且作为第一收缩要素P3的起始电位的VLl与作为第二驱动脉冲P2的第二膨胀电位且作为第二收缩要素p8的起始电位的VLl被统一成相同电位。另外，在本实施方式中，基准电位VB与第二驱动脉冲P2的中间电位(第二膨胀电位VLl与第二收缩电位VHl的中间的电位)相一致。
[0046]而且，两个驱动脉冲P1、P2的膨胀电位VLl (使油墨被喷射的收缩要素p3、p8的起始电位VLl)，在例如压电体层具有图6所例示的这种压电特性的情况下，与压电特性中的作为目标的驱动电压Vl相一致。该驱动电压Vl为，压电特性中能够通过两个驱动脉冲P1、P2双方而尽可能高效地使压力室26膨胀、收缩的理想范围内(并不被限定于线性区域L)的值。由此，能够使通过两个驱动脉冲P1、P2而被喷射的油墨滴的喷射特性成为符合压电体的压电特性的最佳特性。即，在为了对通过一个驱动脉冲而被喷射的油墨滴的量进行调节，而使基准电位VB (第二驱动脉冲P2的中间电位)升降的情况下，由于膨胀电位VLl (使油墨被喷射的收缩要素p3、p8的起始电位VLl)与作为目标的驱动电压Vl相一致，因此能够抑制由两个驱动脉冲P1、P2实施的压电体的驱动偏离最佳驱动条件的情况。由此，能够抑制通过两个驱动脉冲P1、P2而被喷射的油墨滴偏离最佳条件而被喷射的情况。此外，当两个驱动脉冲P1、P2的电位变化的范围(从最高电位到最低电位的范围)被设定为包括线性区域L时，将能够最大限度地利用线性区域L而对压电元件23进行驱动。而且，两个驱动脉冲P1、P2均能够最大限度地利用相对于驱动电压的位移量的比例较大的线性区域L，因此能够高效地喷射油墨滴。其结果为，能够抑制由收缩要素p3、p8引起的电位变化的比例。另外，虽然作为压电体层的压电特性，并不限定于图6所例示的特性，而是可以考虑各种特性，但不管怎样两个驱动脉冲P1、P2的膨胀电位VL1，即，使油墨被喷射的收缩要素p3、p8的起始电位VLl均与压电特性中的作为目标的驱动电压相一致。
[0047]另外，虽然在图4 (a)所示的驱动信号COM中，第二驱动脉冲P2的第二收缩要素p8的电位差被设定为，大于第一驱动脉冲Pl的第一收缩要素p3的电位差，但并不限定于此。在图4(b)所示的驱动信号COM中，第一驱动脉冲Pl'的第一收缩要素p3'的电位差被设定为，大于第二驱动脉冲P2'的第二收缩要素p8'的电位差。另外，即使采用图4(b)所示的驱动信号C0M，通过第一驱动脉冲Pl，而被喷射的油墨滴的量也多于通过第二驱动脉冲P2;而被喷射的油墨滴的量。
[0048]具体而言，第一驱动脉冲ΡΓ由第一膨胀要素ρΓ、第一膨胀维持要素Ρ2'、第一收缩要素Ρ3'、第一收缩维持要素ρ4'以及第一膨胀恢复要素ρ5'构成。第一膨胀要素Pl'为，从成为电位变化的基准的基准电位VB'变化至第一膨胀电位VLl,(最低电位)而使压力室26从基准容积膨胀的要素。第一膨胀维持要素ρ2'为，维持第一膨胀电位VLl'而将膨胀了的压力室26维持固定时间的要素。第一收缩要素ρ3'为，通过从第一膨胀电位VLl'变化至与基准电位不同的第一收缩电位VHl'(最高电位)而使膨胀了的压力室26收缩，从而使油墨被喷射的要素。第一收缩维持要素Ρ4'为，维持第一收缩电位VHl'而将收缩了的压力室26维持固定时间的要素。第一膨胀恢复要素ρ5'为，从第一收缩电位VHl'变化至基准电位VB'而使收缩了的压力室26恢复到基准容积的要素。
[0049]此外，第二驱动脉冲Ρ2'由第二膨胀要素ρ6'、第二膨胀维持要素ρ7'、第二收缩要素Ρ8'、第二收缩维持要素ρ9'、第二再膨胀要素plO'、第二再膨胀维持要素pll'以及第二收缩恢复要素P12'构成。第二膨胀要素p6'为，从成为电位变化的基准的基准电位VB'变化至与第一膨胀电位VLl'为相同电位的第二膨胀电位VLl'(最低电位)而使压力室26从基准容积膨胀的要素。第二膨胀维持要素p7'为，维持第二膨胀电位VLl'而将膨胀了的压力室26维持固定时间的要素。第二收缩要素p8'为，通过从第二膨胀电位VLl'变化至高于基准电位VB'且低于第一收缩电位VHl'(最高电位)的第二收缩电位VH2'而使膨胀了的压力室26收缩，从而使油墨被喷射的要素。第二收缩维持要素p9'为，维持第二收缩电位VH2'而将收缩了的压力室26维持固定时间的要素。第二再膨胀要素PlOi为，从第二收缩电位VH2'变化至低于基准电位VB'且高于第二膨胀电位VLl'的第二再膨胀电位VL2'而使收缩了的压力室26再次膨胀的要素。第二再膨胀维持要素pll'为，维持第二再膨胀电位VL2'而将膨胀了的压力室26维持固定时间的要素。第二收缩恢复要素pl2'为，从第二再膨胀电位VL2'变化至基准电位VB'而使膨胀了的压力室26恢复到基准容积的要素。另外，在本实施方式中，基准电位W与第一驱动脉冲ΡΓ的中间电位(第一膨胀电位VLP与第一收缩电位VHP的中间的电位)相一致。
[0050]在本实施方式的情况下，两个驱动脉冲ΡΓ、P2'的膨胀电位VLl'，8卩，使油墨被喷射的收缩要素p3;、pV的起始电位VLr也与压电体层的压电特性中的作为目标的驱动电压相一致。由此，能够使通过两个驱动脉冲Pl'、P2'而被喷射的油墨滴的喷射特性成为符合压电体的压电特性的最佳特性。另外，由于其他结构与上述实施方式相同，因此省略说明。
[0051]但是，驱动信号COM(驱动脉冲)的结构并不限定于上述结构，只要使油墨被喷射的收缩要素的起始电位被统一成相同电位，则能够采用各种结构。例如，在图5中图示了其他实施方式中的驱动信号COM的结构。另外，在图5所示的驱动信号COM中，通过第一驱动脉冲Pl"而被喷射的油墨滴的量多于通过第二驱动脉冲P2"而被喷射的油墨滴的量。此外，在单位周期T内，继第二驱动脉冲P2,之后还具备微振动脉冲P3 "。
[0052]本实施方式的第一驱动脉冲Pl"由第一膨胀要素Pl"、第一膨胀维持要素P2"、第一收缩要素P3"、第一收缩维持要素p4"以及第一膨胀恢复要素p5"构成。第一膨胀要素Pl"为，从成为电位变化的基准的基准电位VB"变化至第一膨胀电位VLl"(最低电位)而使压力室26从基准容积膨胀的要素。第一膨胀维持要素p2"为，维持第一膨胀电位VLl"而将膨胀了的压力室26维持固定时间的要素。第一收缩要素p3"为，通过从第一膨胀电位VLl"变化至与基准电位不同的第一收缩电位VHl"(最高电位)而使膨胀了的压力室26收缩，从而使油墨被喷射的要素。第一收缩维持要素P4"为，维持第一收缩电位VHl"而将收缩了的压力室26维持固定时间的要素。第一膨胀恢复要素p5"为，从第一收缩电位VHl"变化至基准电位VB"而使收缩了的压力室26恢复到基准容积的要素。
[0053]此外，第二驱动脉冲P2"由第二膨胀要素p6"、第二膨胀维持要素p7"、第二收缩要素P8"、第二收缩维持要素p9"、第二再膨胀要素plO"、第二再膨胀维持要素pll"、第二再收缩要素P12"、第二再收缩维持要素pl3"、以及第二膨胀恢复要素pl4"构成。第二膨胀要素P6"为，从成为电位变化的基准的基准电位VB"变化至与第一膨胀电位VLl"为相同电位的第二膨胀电位VLl"(最低电位)而使压力室26从基准容积膨胀的要素。第二膨胀维持要素P7"为，维持第二膨胀电位VLl"而将膨胀了的压力室26维持固定时间的要素。第二收缩要素P8"为，通过从第二膨胀电位VLl"变化至高于基准电位VB"且低于第二收缩电位VHl"(第一收缩电位VHl")的第二收缩电位VH2"而使膨胀了的压力室26收缩，从而使油墨被喷射的要素。第二收缩维持要素p9"为，维持第二收缩电位VH2"而将收缩了的压力室26维持固定时间的要素。第二再膨胀要素plO"为，从第二收缩电位VH2"变化至第二再膨胀电位VLl"而使收缩了的压力室26再次膨胀的要素。第二再膨胀维持要素Pll"为，将第二再膨胀电位VLl"维持固定时间而将再膨胀了的压力室26维持固定时间的要素。第二再收缩要素P12"为，从第二再膨胀电位VLl"变化至第二再收缩电位VHl"而使膨胀了的压力室26再收缩的要素。第二再收缩维持要素pl3"为，将第二再收缩电位VHl"维持固定时间而将再收缩了的压力室26维持固定时间的要素。第二膨胀恢复要素P14"为，从第二再收缩电位VHl"变化至基准电位VB"而使收缩了的压力室26恢复到基准容积的要素。
[0054]而且，微振动脉冲P3"为，为了抑制喷嘴25中的油墨的增稠而被设定为如下波形的驱动脉冲，所述波形为，能够以不从喷嘴25喷射油墨的程度使弯液面进行振动的波形。具体而言，微振动脉冲P3"由微振动膨胀要素pl5"、微振动膨胀维持要素pl6"以及微振动恢复要素P17"构成。微振动膨胀要素pl5"为，从成为电位变化的基准的基准电位VB"变化至高于第二膨胀电位VLl"的微振动膨胀电位VL2"而使压力室26从基准容积膨胀到稍大的微振动膨胀容积的要素。微振动膨胀维持要素P16"为，维持微振动膨胀电位VL2"而将膨胀了的压力室26维持固定时间的要素。微振动恢复要素pl7"为，从微振动膨胀电位VL2"变化至基准电位VB"而使膨胀到微振动膨胀容积的压力室26恢复到基准容积的要素。
[0055]在本实施方式的情况下，作为两个驱动脉冲PI"、P2"的膨胀电位且作为使油墨被喷射的收缩要素p3"、p8"的起始电位VLl"，也与作为目标的驱动电压相一致。由此，能够使通过两个驱动脉冲PI"、P2"而被喷射的油墨滴的喷射特性成为符合压电体的压电特性的最佳特性。另外，只要各个驱动脉冲PI"、P2"的至少作为膨胀电位且作为使油墨被喷射的收缩要素p3"、p8"的起始电位的VLl"被统一成相同电位即可，其他电位能够适当地进行设定。此外，由于其他结构与上文所述的实施方式相同，因此省略说明。
[0056]另外，作为驱动脉冲的结构，能够采用各种结构。总之，具备从基准电位变化到膨胀电位而使压力室26膨胀的膨胀要素和使压力室26收缩从而使油墨被喷射的收缩要素的驱动脉冲只要能够使油墨从喷嘴25被喷射，则可以为任意结构的驱动脉冲。此外，在驱动信号COM中所包含的驱动脉冲并不限定于两个，也可以包含多个驱动脉冲。例如，也可以在驱动信号COM的单位周期T内包含使对应于大点的油墨被喷射的大点驱动脉冲、使对应于中点的油墨被喷射的中点驱动脉冲以及使对应于小点的油墨被喷射的小点驱动脉冲。在采用这种驱动信号COM的情况下，由于彼此的点尺寸有较大不同，因此驱动信号COM的电位变化的范围(从最高电位到最低电位的范围)容易在每个驱动脉冲中有所不同。因此，在现有技术中，当使基准电位(中间电位)升降而使由一个驱动脉冲实施的压电体的驱动最佳化时，由其他驱动脉冲实施的压电体的驱动更容易偏离最佳驱动条件。然而，在本发明中，由于各个驱动脉冲的使油墨被喷射的收缩要素的起始电位被统一，因此能够抑制由其他驱动脉冲实施的压电体的驱动偏离最佳的驱动条件的情况。另外，例如，能够将上述的各个实施方式中的第一驱动脉冲作为大点驱动脉冲来使用，并将第二驱动脉冲作为小点驱动脉冲来使用。在该情况下，中点驱动脉冲相当于本发明中的第三驱动脉冲。
[0057]此外，也能够使用如下的驱动信号C0M，即，在使对应于大点的油墨被喷射的大点驱动脉冲以及使对应于小点的油墨被喷射的小点驱动脉冲之后，还具备与上述大点驱动脉冲相同的脉冲的驱动信号COM。即，在具备两个大点驱动脉冲、一个小点驱动脉冲的驱动信号COM中也能够应用本发明。在该情况下，也能够将上文所述的各个实施方式中的第一驱动脉冲作为大点驱动脉冲来使用，并将第二驱动脉冲作为小点驱动脉冲来使用。而且，虽然在具备多个驱动脉冲的驱动信号COM的情况下，优选为，将所有驱动脉冲的膨胀电位统一成相同电位，但只需将至少两个驱动脉冲的使油墨被喷射的收缩要素的起始电位统一成相同电位即可。
[0058]而且，虽然在上文中，列举了具备作为液体喷射头的一种的喷墨式记录头6的喷墨式记录装置I为例而进行了说明，但本发明也能够应用于以通过使压电体变形从而使压力室产生压力变动的方式构成的其他液体喷射头以及液体喷射头的驱动方法中。例如，在具备被使用于液晶显示器等的滤色器的制造中的彩色材料喷射头、被使用于有机EL(Electro Luminescence:电致发光)显示器、FED (面发光显示器)等的电极形成中的电极材料喷射头、被使用于生物芯片(生物化学元件)的制造中的生物体有机物喷射头等的液体喷射装置以及液体喷射装置的驱动方法中，也能够应用本发明。
[0059]符号说明
[0060]I…打印机；3…送纸机构；4…滑架移动机构；5…线性编码器；6…记录头；7..?打印机控制器；9…控制部；10...存储部；11…驱动信号生成部；21…喷嘴板；22…流道基板；23…压电元件；25…喷嘴；26…压力室;30…贮液部;33…弹性膜；41…配线部件。
【权利要求】
1.一种液体喷射装置，其特征在于，具备: 液体喷射头，其具有通过被施加驱动信号而发生变形的压电体，并且利用该压电体的变形而使压力室内的液体产生压力变动，从而能够从喷嘴喷射液滴； 驱动信号产生单元，其产生所述驱动信号， 所述驱动信号包括使液滴从喷嘴被喷射的第一驱动脉冲、和使大小不同于该第一驱动脉冲的液滴从喷嘴被喷射的第二驱动脉冲， 所述第一驱动脉冲以及所述第二驱动脉冲至少具有膨胀要素和收缩要素，所述膨胀要素为，从成为电位变化的基准的基准电位变化至膨胀电位而使所述压力室膨胀的要素，所述收缩要素为，从与所述基准电位相比靠所述膨胀电位侧的电位起，超过所述基准电位并变化至收缩电位，使膨胀的压力室收缩从而使液体被喷射的要素， 所述第一驱动脉冲的收缩要素的起始电位与所述第二驱动脉冲的收缩要素的起始电位被统一成相同电位。
2.如权利要求1所述的液体喷射装置，其特征在于， 所述驱动信号包括第三驱动脉冲，所述第三驱动脉冲使大小不同于所述第一驱动脉冲以及所述第二驱动脉冲的液滴从喷嘴被喷射， 所述第三驱动脉冲至少具有膨胀要素和收缩要素，所述膨胀要素为，从成为电位变化的基准的基准电位变化至膨胀电位而使所述压力室膨胀的要素，所述收缩要素为，从与所述基准电位相比靠所述膨胀电位侧的电位起超过所述基准电位并变化至收缩电位，使膨胀的压力室收缩从而使液体被喷射的要素， 所述第三驱动脉冲的收缩要素的起始电位与所述第一驱动脉冲的收缩要素的起始电位以及所述第二驱动脉冲的收缩要素的起始电位被统一成相同电位。
3.如权利要求2所述的液体喷射装置，其特征在于， 所述第三驱动脉冲使小于所述第一驱动脉冲且大于所述第二驱动脉冲的液滴从喷嘴被喷射。
4.如权利要求1所述的液体喷射装置，其特征在于， 所述驱动信号包括第三驱动脉冲，所述第三驱动脉冲使与所述第一驱动脉冲或所述第二驱动脉冲中的任意一个驱动脉冲相同大小的液滴从喷嘴被喷射， 所述第三驱动脉冲至少具有膨胀要素和收缩要素，所述膨胀要素为，从成为电位变化的基准的基准电位变化至膨胀电位而使所述压力室膨胀的要素，所述收缩要素为，从与所述基准电位相比靠所述膨胀电位侧的电位起，超过所述基准电位并变化至收缩电位，使膨胀的压力室收缩从而使液体被喷射的要素， 所述第三驱动脉冲的收缩要素的起始电位与所述第一驱动脉冲的收缩要素的起始电位以及所述第二驱动脉冲的收缩要素的起始电位被统一成相同电位。
5.如权利要求1至4中任一项所述的液体喷射装置，其特征在于， 所述压电体被形成为结晶进行了择优取向的薄膜状。
【文档编号】B41J2/01GK104339855SQ201410380024
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2013年8月5日
【发明者】福田俊也 申请人:精工爱普生株式会社