液体喷射装置制造方法

液体喷射装置制造方法
【专利摘要】一种液体喷射装置，其能够抑制雾的产生。驱动信号包括使液滴从喷嘴(25)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)至少具有从基准电位变化至膨胀电位的膨胀要素(p1、p6)、使压力室收缩的收缩要素(p3、p8)和从相对于基准电位而位于膨胀电位的相反侧的收缩电位变化至基准电位的制振要素(p5、p14)。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，第一驱动脉冲(P1)以及第二驱动脉冲(P2)中，基准电位与收缩电位之间的电位差(D1)相对于收缩要素的起始电位与收缩电位之间的电位差(D3)被设定在40％以上且50％以下。
【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(Electro 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，以改变在记录纸 等记录介质（喷落对象）的预定的区域（像素区域）内所形成的点的大小（或数量），从而 能够实施多灰度记录。例如，在图9所示的驱动信号中，在作为重复周期的单位周期内具备 大点驱动脉冲PL和小点驱动脉冲PS，其中，所述大点驱动脉冲PL为，喷射较大的油墨滴而 在记录纸等记录介质（喷落对象）上形成大点的驱动脉冲，所述小点驱动脉冲PS为，喷射 较小的油墨滴而在记录介质上形成小点的驱动脉冲。两个驱动脉冲PL、PS均具备：膨胀要 素p81、p91，其从成为基准的中间电位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；膨胀维持要素p82、p92,其维持膨胀电位VLL、VLS而将 膨胀了的压力室维持固定时间；收缩要素p83、p93,其从膨胀电位VLL、VLS变化至收缩电位 VHL、VHS而使膨胀了的压力室进行收缩。而且，通过利用由该收缩要素p83、p93产生的压 力室的压力变动，从而从喷嘴喷射油墨滴。此外，两个驱动脉冲PL、PS均具备制振要素p84、 p94,以对在该油墨滴喷射后所产生的压力室的压力振动（残留振动）进行抑制。该制振要 素p84、p94为，例如从收缩电位VHL、VHS变化至中间电位VC的要素，且能够对残留振动进 行抑制。其结果为，能够抑制在连续喷射油墨滴时由于残留振动而使油墨滴的喷射特性发 生变化的情况。
[0005] 此外，各个驱动脉冲PL、PS中，膨胀电位VLL、VLS与收缩电位VHL、VHS之间的电 位差被最佳化（设定），以喷射作为目标的油墨滴的量。具体而言，膨胀电位VLL、VLS与收 缩电位VHL、VHS之间的电位差以符合记录头的特性的方式而被设定。例如，在图9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）。这种膨胀电位VLL、VLS与收缩电位VHL、VHS之间的电位差有所不同的两个驱动 脉冲PL、PS的终端电位以及始端电位被统一成相同的中间电位VC。而且，在先的驱动脉冲 的终端电位与在后的驱动脉冲的始端电位相连接。
[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8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8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（驱动脉冲）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1)。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8所示这 种压电特性的情况下，在图9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VI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VI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。即，小点驱动脉冲PS在图8所示的压电特性的驱动电压VI? V4的范围内被使用，而大点驱动脉冲PL在驱动电压V2?V3的范围内被使用。在该情况 下，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VI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，大点驱动脉冲PL能够在作为目标的驱动条件下对 压电体层进行驱动，而小点驱动脉冲PS却在偏离了作为目标的驱动条件的条件下对压电 体层进行驱动。特别是，由于制振要素P94在压电特性中的高电位侧其范围容易发生变化， 因此由制振要素P94实施的制振的强度（压力室的压力变动的强度）容易偏离本来预定的 特性。因此，当根据压电元件（压电体层）的特性偏差而对中间电位进行调节时，有时由制 振要素实施的制振的强度会在每个压电元件中产生偏差。
[0009] 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，因此由于对其他驱动脉冲的驱动电压的范围的调节，而容易使被使用的驱 动电压的范围与非线性区域一致。由此，上述这种制振要素的偏差将变得特别显著。
[0010] 在此，由于制振要素上文所述那样，为用于对油墨滴喷射后的弯液面的振动进行 抑制的要素，因此有可能因该制振要素的施加而产生雾（微小的油墨滴）。详细而言，由于 当制振要素被施加时，将作用有向与弯液面的移动方向相反的方向牵拉该弯液面的力，因 此存在微小的油墨滴从弯液面的一部分中分离的可能性。这种油墨滴将发生雾化而在打印 机内漂浮，并附着于记录头或电路等容易带电的部件上。其结果为，存在产生打印机的动作 不良的可能性。为了抑制这种不良情况，而考虑使制振要素最优化以抑制雾的产生。然而， 如上文所述，由于因压电元件的特性偏差而致使由制振要素实施的制振的强度产生偏差， 因此无法充分地抑制雾的产生。
[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，提供一种能够抑制雾的 产生的液体喷射头、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、和使与该第一驱 动脉冲不同大小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、收缩要素和制振要素，其中，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从基准容积膨胀的要素，所述收缩要素 为，从与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而使压力室收缩从而 使液体被喷射的要素，所述制振要素为，从收缩电位变化至所述基准电位而对在液体喷射 后所产生的所述压力室的压力振动进行抑制的要素，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，所述第一驱动脉冲以 及所述第二驱动脉冲中，所述基准电位与所述收缩电位之间的电位差相对于所述收缩要素 的起始电位与所述收缩电位之间的电位差被设定在40 %以上且50 %以下。
[0014] 根据本发明，能够使第一驱动脉冲的收缩要素的起始电位和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。由此，能够使 由两个驱动脉冲实施的压电体的驱动成为符合该压电体的压电特性的最佳的驱动。即，即 使在为了将一个驱动脉冲调节到压电特性中的作为目标的驱动范围内，而使基准电位升降 的情况下，也由于两个驱动脉冲的使液体被喷射的收缩要素的起始电位被统一，因此能够 抑制其他驱动脉冲偏离压电特性中的作为目标的驱动电压的范围的情况。由此，能够使由 两个驱动脉冲，特别是由制振要素实施的压电体的驱动按照目标来实施。此外，由于两个 驱动脉冲的收缩要素的起始电位被统一，因此两个驱动脉冲均能够充分地利用压电体的压 电特性中的有效的驱动电压范围，并且能够对制振要素大幅地偏向高电压侧的情况进行抑 制。由此，能够对制振要素的压电特性上的驱动范围在每个压电体中产生偏差的情况进行 抑制，从而能够使由制振要素引起的压力室的压力变动稳定化。而且，由于将第一驱动脉冲 以及所述第二驱动脉冲的基准电位与收缩电位之间的电位差相对于收缩要素的起始电位 与收缩电位之间的电位差设定在40%以上且50%以下，因此能够抑制雾的产生并且使液 滴的喷射稳定化。
[0015] 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 冲使与所述第一驱动脉冲以及所述第二驱动脉冲不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、收缩要素和制振要素，其中，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从基准容积膨胀的要素，所述收缩要 素为，从与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而使压力室收缩从 而使液体被喷射的要素，所述制振要素为，从收缩电位变化至所述基准电位而对在液体喷 射后所产生的所述压力室的压力振动进行抑制的要素，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，所述第三驱动脉冲的所述基准电位与所述收缩电位之间的电 位差相对于所述收缩要素的起始电位与所述收缩电位之间的电位差被设定在40%以上且 50%以下。
[0016] 根据该结构，由于通过各个驱动脉冲而喷射不同大小的液滴，因此能够实现更多 灰度的记录。此外，虽然在该情况下每个驱动脉冲的电位变化的范围（从最高电位至最低 电位的范围）容易不同，但即使在该情况下，也能够对制振要素的压电特性中的驱动范围 的偏差进行抑制，从而能够使由制振要素引起的压力室的压力变动稳定化。而且，由于将各 个驱动脉冲的基准电位与收缩电位之间的电位差相对于收缩要素的起始电位与收缩电位 之间的电位差设定在40%以上且50%以下，因此能够更加可靠地抑制雾的产生。
[0017] 而且，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。
[0018] 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、收缩要素 以及制振要素，其中，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 而使所述压力室从基准容积膨胀的要素，所述收缩要素为，从与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而使压力室收缩从而使液体被喷射的要素，所述制振要 素为，从收缩电位变化至所述基准电位而对在液体喷射后所产生的所述压力室的压力振动 进行抑制的要素，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，所述第三 驱动脉冲的所述基准电位与所述收缩电位之间的电位差相对于所述收缩要素的起始电位 与所述收缩电位之间的电位差被设定在40 %以上且50 %以下。
[0019] 而且，在上述结构中，优选为，所述第一驱动脉冲以及所述第三驱动脉冲使与所述 第二驱动脉冲相比较大的液滴从喷嘴被喷射。
[0020] 而且，在上述各个结构中，优选为，所述各个驱动脉冲中，所述基准电位与所述收 缩电位之间的电位差相对于所述收缩要素的起始电位与所述收缩电位之间的电位差被设 定为45%。
[0021] 根据该结构，能够更加可靠地抑制雾的产生并且使液滴的喷射稳定。
[0022] 此外，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。

【专利附图】

【附图说明】
[0023] 图1为对打印机的电结构进行说明的框图。
[0024] 图2为对打印机的内部结构进行说明的立体图。
[0025] 图3为对记录头的结构进行说明的剖视图。
[0026] 图4为对驱动信号的结构进行说明的波形图。
[0027] 图5为表示制振要素与雾量之间的关系的图。
[0028] 图6为表示制振要素与油墨重量的偏差程度之间的关系的图。
[0029] 图7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。
[0030] 图8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。
[0031] 图9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】
[0032] 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。
[0033] 图1为对打印机1的电结构进行说明的框图，图2为对打印机1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1电连接，并且为了在打印 机1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1发送与该图像等相对应 的印刷数据。
[0034] 本实施方式中的打印机1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1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而在记录介质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，S卩，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。
[0035] 打印机控制器7为，实施对打印机1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1发送印刷数据或印刷 命令，或者将打印机1的状态信息向外部装置2侧输出时，实施打印机1的状态数据的接收 和发送。控制部9为，用于实施对打印机1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。
[0036] 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）。
[0037] 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。
[0038] 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。
[0039] 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。
[0040] 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。即，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。
[0041] 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而形成的薄膜。 另外，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?5i!m。
[0042] 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8中，图示了压电体层的压电特性的一个示例。另外，图 8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8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8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。
[0043] 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，S卩，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（越接近驱动电压VI)，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。
[0044] 接下来，对记录头6的电结构进行说明。
[0045] 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。
[0046] 图4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1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P1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。
[0047] 第一驱动脉冲P1由第一膨胀要素pi、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以及第一制振要素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VL1 (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VL1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VL1向基准电位VB侧变化而使膨 胀了的压力室26收缩，从而使油墨被喷射的要素。本实施方式的第一收缩要素p3从第一 膨胀电位VL1起超过基准电位VB并变化至第一收缩电位VH1 (最高电位），而使压力室26 急剧收缩。第一收缩维持要素p4为，维持第一收缩电位VH1而将收缩了的压力室26维持 固定时间的要素。第一制振要素p5为，从对应于压力室26收缩了的状态的第一收缩电位 VH1变化至基准电位VB而使收缩了的压力室26恢复至基准容积，从而对在油墨滴喷射后所 产生的压力室26的压力振动（残留振动）进行抑制的要素。
[0048] 当这种第一驱动脉冲P1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被急剧收缩，从而压力室26内的油墨被加压。由此， 从喷嘴25喷射出较大量的油墨滴。在该油墨滴喷射后，在压力室26内将产生由该喷射引 起的残留振动。即，弯液面进行振动。然后，该弯液面的振动通过第一制振要素P5的施加 而被缓和。具体而言，通过在施加了第一收缩要素P3之后，依次施加第一收缩维持要素p4 以及第一制振要素P5,从而与该弯液面的移动方向相反的一侧的力作用于弯液面，由此抑 制了残留振动。
[0049] 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pl2、第二再收缩维持要素pl3以及第二制振要素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VL1为相同电位的第二膨胀电位 VL1 (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VL1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VL1向基准电位VB侧变化而使膨胀了的压力室26收缩，从而使油墨被喷 射的要素。本实施方式的第二收缩要素P8从第二膨胀电位VL1起超过基准电位VB并变化 至作为与第一收缩电位VH1相比较低的电位的第二低收缩电位VH2,而使压力室26急剧收 缩。第二收缩维持要素P9为，维持第二低收缩电位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pl〇为，从第二低收缩电位VH2变化至第二再膨胀电位VL1 而使收缩了的压力室26再膨胀的要素。第二再膨胀维持要素pll为，维持第二再膨胀电位 VL1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pl2为，从 第二再膨胀电位VL1变化至与第一收缩电位VH1为相同电位的第二收缩电位VH1(最高电 位）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，维持第二收缩电 位VH1固定时间而将再收缩了的压力室26维持固定时间的要素。第二制振要素pl4为，从 第二收缩电位VH1变化至基准电位VB而使收缩了的压力室26恢复至基准容积的要素。
[0050] 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P1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被急剧收缩，从而压力室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，依次施加第二再膨胀维持要素Pll以及 第二再收缩要素P12,从而使压力室26收缩。在该压力室26收缩了的状态通过第二再收缩 维持要素P13而被维持之后，施加有第二制振要素pl4。由此，能够抑制在油墨滴喷射后于 压力室26内所产生的残留振动、即弯液面的振动。
[0051] 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VL1的微振动膨胀电位VL2,而使压力室26从基准容积膨胀至稍大的微振动膨 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而使膨胀至微振动膨胀容积的压力室26恢复至基准容积的要素。
[0052] 此处，在本实施方式中，作为第一驱动脉冲P1的第一膨胀电位且作为第一收缩要 素P3的起始电位的VL1，和作为第二驱动脉冲P2的第二膨胀电位且作为第二收缩要素p8 的起始电位的VL1，如上文所述那样被统一成相同电位。由此，能够使第一驱动脉冲P1的 第一膨胀电位VL1 (使油墨被喷射的第一收缩要素p3的起始电位VL1)和第二驱动脉冲P2 的第二膨胀电位VL1 (使油墨被喷射的第二收缩要素p8的起始电位VL1)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，能够将由两个驱动脉冲PI、P2实施 的压电体的驱动设为符合该压电体的压电特性的最佳的驱动。即，即使在为了将一个驱动 脉冲调节在压电特性中的作为目标的驱动范围内，而使基准电位VB升降时，也能够抑制另 一个驱动脉冲从压电特性中的作为目标的驱动电压的范围偏离的情况。此外，由于两个驱 动脉冲PI、P2的膨胀电位VL1 (使油墨被喷射的收缩要素p3、p8的起始电位VL1)被统一， 因此两个驱动脉冲PI、P2均能够充分地利用压电体的压电特性中的有效的驱动电压范围， 并且能够抑制制振要素p5、pl4大幅地向高电压侧偏离的情况。由此，由于能够抑制制振要 素p5、pl4的压电特性上的驱动范围发生偏差的情况，因此能够使由制振要素p5、pl4实施 的压电体的驱动按照目标来实施，从而能够使由制振要素p5、pl4引起的压力室26的压力 变动稳定化。
[0053] 而且，第一驱动脉冲P1的基准电位VB与第一收缩电位VH1之间的电位差D1相对 于第一膨胀电位VL1 (使油墨被喷射的第一收缩要素p3的起始电位VL1)与第一收缩电位 VH1之间的电位差D3被设定在40 %以上且50 %以下，优选被设定为45%。换言之，第一 驱动脉冲P1的第一膨胀电位VL1 (第一收缩要素p3的起始电位VL1)与基准电位VB之间 的电位差D2相对于第一膨胀电位VL1 (第一收缩要素p3的起始电位VL1)与第一收缩电位 VH1之间的电位差D3被设定在50%以上且60%以下，优选被设定为55%。此外，第二驱动 脉冲P2的基准电位VB与第二收缩电位VH1之间的电位差D1相对于第二膨胀电位VL1 (使 油墨被喷射的第二收缩要素P8的起始电位VL1)与第二收缩电位VH1之间的电位差D3被 设定在40%以上且50%以下，优选被设定为45%。换言之，第二驱动脉冲P2的第二膨胀电 位VL1 (第二收缩要素p8的起始电位VL1)与基准电位VB之间的电位差D2相对于第二膨 胀电位VL1 (第二收缩要素p8的起始电位VL1)与第二收缩电位VH1之间的电位差D3被设 定在50%以上且60%以下，优选被设定为55%。通过以此方式进行设定，从而能够充分地 抑制残留振动，并且抑制由两个驱动脉冲P1、P2的制振要素p5、pl4实施的制振的强度（使 压力室26内的油墨产生的压力变动的强度）增大至所需以上的情况。由此，能够在对残留 振动进行抑制时，抑制向与弯液面的移动方向相反的方向吸引该弯液面的力，从而能够抑 制雾的产生。特别是，由于在如上文所述那样使由制振要素p5、pl4引起的压力室26的压 力变动稳定化的基础上，将电位差D1相对于电位差D3的值设定在40%以上且50%以下， 因此能够在抑制雾的产生且使油墨滴的喷射稳定。另外，只要第一驱动脉冲以及第二驱动 脉冲的至少使油墨被喷射的收缩要素的起始电位被统一成相同电位，并且基准电位与收缩 电位之间的电位差D1相对于该收缩要素的起始电位与收缩电位之间的电位差D3被设定在 40%以上且50%以下，则其他的电位可以适当地进行设定。
[0054] 接下来，对将电位差D1相对于电位差D3的值设定在40%以上且50%以下，且优 选设定为45%的根据进行说明。图5为，将对由两个驱动脉冲PI、P2的制振要素p5、pl4 实施的制振的强度即基准电位VB与收缩电位VH1之间的电位差D1、与雾的产生量之间的 关系进行调查后的印刷实验的结果归纳总结成表的图。图6为，将对基准电位VB与收缩电 位VH1之间的电位差D1与油墨重量的偏差程度之间的关系进行调查后的印刷实验的结果 归纳总结成表的图。另外，在本实验中，使用本实施方式的驱动信号COM，并在以下的表1的 条件下进行实验。
[0055]表1

【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、收缩要素和制振要素， 其中，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 室从基准容积膨胀的要素，所述收缩要素为，从与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而使压力室收缩从而使液体被喷射的要素，所述制振要素为，从收缩 电位变化至所述基准电位而对在液体喷射后所产生的所述压力室的压力振动进行抑制的 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， 所述第一驱动脉冲以及所述第二驱动脉冲中，所述基准电位与所述收缩电位之间的电 位差相对于所述收缩要素的起始电位与所述收缩电位之间的电位差被设定在40%以上且 50%以下。
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、收缩要素和制振要素，其中，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从基准容积膨胀的要 素，所述收缩要素为，从与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而 使压力室收缩从而使液体被喷射的要素，所述制振要素为，从收缩电位变化至所述基准电 位而对在液体喷射后所产生的所述压力室的压力振动进行抑制的要素， 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， 所述第三驱动脉冲的所述基准电位与所述收缩电位之间的电位差相对于所述收缩要 素的起始电位与所述收缩电位之间的电位差被设定在40 %以上且50 %以下。
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大小相同于所述第一驱动脉冲 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、收缩要素以及制振要素，其中，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从基准容积膨胀的 要素，所述收缩要素为，从与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 而使压力室收缩从而使液体被喷射的要素，所述制振要素为，从收缩电位变化至所述基准 电位而对在液体喷射后所产生的所述压力室的压力振动进行抑制的要素， 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， 所述第三驱动脉冲的所述基准电位与所述收缩电位之间的电位差相对于所述收缩要 素的起始电位与所述收缩电位之间的电位差被设定在40 %以上且50 %以下。
5. 如权利要求4所述的液体喷射装置，其特征在于， 所述第一驱动脉冲以及所述第三驱动脉冲使与所述第二驱动脉冲相比较大的液滴从 喷嘴被喷射。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的液体喷射装置，其特征在于， 所述各个驱动脉冲中，所述基准电位与所述收缩电位之间的电位差相对于所述收缩要 素的起始电位与所述收缩电位之间的电位差被设定为45 %。
7. 如权利要求1至6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】B41J2/045GK104369542SQ201410380209
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2013年8月12日
【发明者】福田俊也 申请人:精工爱普生株式会社