專利名稱：壓電元件驅(qū)動(dòng)電路和驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓電元件驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)利用壓電效應(yīng)的壓電元件，特別涉及一種用于噴墨式打印機(jī)等所用小型打機(jī)頭的壓電元件驅(qū)動(dòng)裝置。
近年來，商業(yè)上已經(jīng)廣泛應(yīng)用噴墨式打印機(jī)。每個(gè)噴墨式打印機(jī)有一個(gè)墨噴嘴，墨滴由墨噴嘴噴射在紙張上，以便在紙上印出字符和圖象。噴墨式打印機(jī)使用加熱元件和壓電元件，它們產(chǎn)生墨滴并把墨滴噴射在紙上。隨著壓電元件的振動(dòng)，可噴射出墨滴。通常，為了防止打印機(jī)噴嘴被油墨堵塞，壓電噴嘴是多層的，并使墨滴的噴射得到控制。
壓電元件驅(qū)動(dòng)型噴墨打印機(jī)的打印頭利用其電致伸縮性，電致伸縮性是利用壓電效應(yīng)使磁場中的諸如羅謝爾鹽(Rochelle salt)或鈦化鋇之類的晶體產(chǎn)生機(jī)械變形，而壓電效應(yīng)是晶體的介電值隨所加給的機(jī)械變形對應(yīng)的其表面電荷的變化而變化。利用壓電元件隨電壓變形的特性，從打印頭的噴嘴噴射出墨滴。由于電壓和電位的斜率與壓電元件變形的加速度和強(qiáng)度成正比，所以控制它們，便可改變墨滴的速度和直徑。因此，為了精確地控制噴射的墨滴的加速度和尺寸，必須在壓電元件上正確地施加電壓。


圖1示出了壓電元件的結(jié)構(gòu)。參考圖1，壓電元件10構(gòu)成矩形。壓電元件10具有交替形成的壓電疊層部分13和電極11。通過在電極11之間加以電場，發(fā)生豎向機(jī)械變形。通過給位于靠近電極11的側(cè)面12的油墨貯存器加以機(jī)械變形，從油墨貯存器的噴嘴噴射出墨滴。
在全色打印時(shí)，使用與多個(gè)油墨貯存器對應(yīng)的多個(gè)噴嘴，這多個(gè)油墨貯存器中儲(chǔ)存著藍(lán)綠色油墨、品紅色油墨、黃色油墨和黑色油墨。
圖2是表示一個(gè)打印機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖，該打印機(jī)裝置包括一個(gè)使用壓電元件10的打印頭外圍部分。該打印機(jī)裝置包括油墨貯存器23、托架22、SP(定位)電機(jī)26、軸24、LF(行場)電機(jī)25、壓紙卷筒28、以及扁平柔性電纜(FFC)27。托架22沿主掃描方向運(yùn)送打印頭(未示出)。SP電機(jī)26驅(qū)動(dòng)托架22。軸24用于托架22的滑行。LF電機(jī)25沿副掃描方向輸送紙頁21。隨著托架22滑行FFC 27可以彎曲。
在圖2中示出的結(jié)構(gòu)中，由LF電機(jī)25、壓紙卷筒28、送紙輥(未示出)等沿副掃描方向輸送紙頁21。托架22由SP電機(jī)26驅(qū)動(dòng)沿軸24滑行。通過FFC 27將驅(qū)動(dòng)信號(hào)和控制信號(hào)送給打印頭，以便在預(yù)定的時(shí)刻將墨滴噴射到紙頁21上。
在托架22中，油墨貯存器23和打印頭與各個(gè)導(dǎo)管(未示出)相連。油墨貯存器23中的油墨被提供給打印頭。當(dāng)壓電元件10被驅(qū)動(dòng)時(shí)，它們被變形。于是，打印頭被局部受壓，從而打印頭中的油墨局部地從相關(guān)的噴嘴噴射出來。結(jié)果，在紙頁21上形成一個(gè)圖象。
在傳統(tǒng)的壓電元件驅(qū)動(dòng)電路中，在把一個(gè)由功率放大器放大的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)送到壓電元件10的情況下，作為傳輸路徑的FFC的電阻和壓電元件的靜態(tài)電容共同形成一個(gè)RC(阻容)濾波器。因此，由于驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)的高頻成分被濾去，就不能把驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)傳送到需要它的壓電元件10上。
尤其是在壓電元件的數(shù)目很多的情況下，作為電阻分量R與電容分量C乘積的時(shí)間常數(shù)RC的電容分量很大。于是，由于時(shí)間常數(shù)＝RC變得很大，只有低頻成分被傳送到壓電元件。結(jié)果，使應(yīng)該在高速條件下被驅(qū)動(dòng)的壓電元件的壓電效應(yīng)變差。例如，當(dāng)把壓電元件用于噴墨打印機(jī)時(shí)，不能精確地控制從打印頭噴射的墨滴速度和大小。因此，使打印圖象的打印質(zhì)量下降。
接著，參照圖3描述傳統(tǒng)打印機(jī)裝置使用的壓電元件驅(qū)動(dòng)電路。圖3中所示的壓電元件驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)發(fā)生電路1、功率放大器2、扁平柔性電纜(FFC)3、多個(gè)打印頭單元4、多個(gè)開關(guān)裝置5以及多個(gè)壓電元件6。驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)發(fā)生電路1產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)壓電元件6的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)。功率放大器2放大該驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)。扁平柔性電纜(FFC)3把功率放大器2與各打印頭單元4連接起來。開關(guān)裝置5設(shè)在打印頭單元4中。壓電元件6與各打印頭單元4的開關(guān)裝置5相連。打印頭單元4是藍(lán)綠色c、品紅色m、黃色y和黑色b的彩色打印頭單元。例如，每個(gè)打印頭單元4都具有32個(gè)噴嘴。每個(gè)壓電元件6可被表示為等效電路圖中的一個(gè)電容。因此，與各個(gè)彩色打印頭單元的32個(gè)噴嘴相對應(yīng)，有32個(gè)電容器的電容。通過控制電路(未示出)接通/切斷各個(gè)開關(guān)裝置5的開關(guān)，使所需要的壓電元件被驅(qū)動(dòng)。在該實(shí)例中，假設(shè)一個(gè)壓電元件6的電容為1nF。
接著，參照圖4A、4B和4C將描述傳統(tǒng)的壓電元件驅(qū)動(dòng)電路的輸入波形信號(hào)與輸出波形信號(hào)的關(guān)系。圖4A示出壓電元件驅(qū)動(dòng)功率放大器的輸出波形信號(hào)。壓電元件驅(qū)動(dòng)功率放大器的輸出波形信號(hào)成為由扁平柔性電纜(FFC)的電阻分量R和壓電元件的電容分量C構(gòu)成的RC濾波器的輸入波形信號(hào)。
圖4B表示在把圖4A中所示波形信號(hào)輸入到R＝1Ω和C＝10nF的負(fù)載中的情況下的輸出波形信號(hào)。如圖4B中所示，作為負(fù)載的壓電元件的電容C很小，時(shí)間常數(shù)＝RC＝10nsec(納秒)，輸出波形信號(hào)幾乎與輸入波形信號(hào)一樣。
圖4C表示在把圖4A中所示波形信號(hào)輸入R＝1Ω和C＝10×32×4色＝1280nF的負(fù)載中的情況下的輸出波形信號(hào)。
如上所述，由于時(shí)間常數(shù)的值＝RC的值很大(即＝RC＝1.28isec)，輸出波形信號(hào)與輸入波形信號(hào)大不相同。
作為解決這一問題的相關(guān)技術(shù)參考文獻(xiàn)，Hiroyuki Masunaga在日本專利公報(bào)特開平4-290585中揭示了一種壓電元件驅(qū)動(dòng)電路。根據(jù)該相關(guān)技術(shù)參考文獻(xiàn)，設(shè)置一個(gè)電阻模塊，它有多個(gè)并聯(lián)連接的電阻器。將一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)壓電振動(dòng)器的接通/切斷控制信號(hào)輸入該電阻模塊。一個(gè)模擬開關(guān)電路相應(yīng)于一個(gè)選擇信號(hào)從所述電阻模塊中選擇一個(gè)電阻器。通過一個(gè)運(yùn)算放大電路，使通過所選擇的電阻器的信號(hào)與一參考電壓比較。將與所述差值成正比的電壓加給壓電振動(dòng)器上。于是，使各個(gè)壓電振動(dòng)器的特性偏移受到調(diào)整。
但是，按照這一相關(guān)技術(shù)參考文獻(xiàn)，并沒有全部公開對由于多個(gè)壓電元件的等效電容所導(dǎo)致的時(shí)間常數(shù)的降低問題的解決方法。如果各壓電元件都有各自的驅(qū)動(dòng)電路，時(shí)間常數(shù)就不會(huì)變大。但在這種情況下，電路的尺寸和成本就會(huì)變大。尤其是需要使噴墨打印機(jī)的打印頭連續(xù)向多個(gè)疊層壓電元件施加脈沖，還需同時(shí)向紙頁上噴射多個(gè)墨滴流。因此，當(dāng)壓電元件驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)間常數(shù)變大時(shí)，噴射的墨滴流延遲。結(jié)果，打印機(jī)的打印質(zhì)量下降，也使驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)載變大。
本發(fā)明的目的是提供一種驅(qū)動(dòng)電路，用于直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)被加給的脈沖波形信號(hào)，而不會(huì)增加被驅(qū)動(dòng)的多個(gè)壓電元件的時(shí)間常數(shù)。
本發(fā)明的第一方面給出一種壓電元件驅(qū)動(dòng)電路，用于驅(qū)動(dòng)設(shè)在多個(gè)打印頭單元中的多個(gè)壓電元件，該電路包括驅(qū)動(dòng)多個(gè)打印頭單元的多個(gè)功率放大器；多個(gè)扁平柔性電纜，用于把多個(gè)打印頭單元和多個(gè)功率放大器連接起來；以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)發(fā)生電路，用于通過所述多個(gè)功率放大器把驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)提供給多個(gè)打印頭單元，其中多個(gè)打印頭單元中的每一個(gè)具有一個(gè)開關(guān)裝置，用于把一個(gè)壓電元件電流提供給多個(gè)壓電元件，其中相對應(yīng)多個(gè)打印頭單元設(shè)置多個(gè)功率放大器，所述多個(gè)功率放大器提供驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)，以便驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)打印頭單元，所述驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)是從所述驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)發(fā)生電路輸入到所述多個(gè)功率放大器的。
本發(fā)明的第二方面給出一種壓電元件驅(qū)動(dòng)方法，用于驅(qū)動(dòng)設(shè)在多個(gè)打印頭單元中的多個(gè)壓電元件，每個(gè)壓電元件驅(qū)動(dòng)電路包括用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)打印頭單元的多個(gè)功率放大器；多個(gè)扁平柔性電纜，用于把所述多個(gè)打印頭單元和多個(gè)功率放大器連接起來；以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)發(fā)生電路，用于把驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)提供給多個(gè)打印頭單元，所述方法包括如下步驟驅(qū)動(dòng)多個(gè)功率放大器，以便放大驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)；以及使多個(gè)打印頭單元對應(yīng)于驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)發(fā)生電路所輸出的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)噴射大墨滴、中等墨滴或小墨滴，其中當(dāng)噴射小墨滴時(shí)，多個(gè)被驅(qū)動(dòng)的功率放大器的時(shí)間常數(shù)可使被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的壓電元件的數(shù)目變得最大。
本發(fā)明的第三方面給出一種打印機(jī)裝置中使用的壓電元件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于驅(qū)動(dòng)設(shè)在多個(gè)打印頭單元中的多個(gè)壓電元件，該系統(tǒng)包括用于驅(qū)動(dòng)各個(gè)打印頭單元的多個(gè)功率放大器；多個(gè)扁平柔性電纜，用于把所述多個(gè)打印頭單元和多個(gè)功率放大器連接起來；一個(gè)驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)發(fā)生電路，用于把驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)提供給多個(gè)功率放大器；打印紙，從多個(gè)功率放大器所驅(qū)動(dòng)的多個(gè)打印頭單元把油墨噴射到該打印紙上，以便將字符等打印在該打印紙上；一個(gè)沿副掃描方向驅(qū)動(dòng)打印紙并沿主掃描方向運(yùn)行打印頭單元的機(jī)械部分，其中所述打印頭單元受多個(gè)所述放大驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)的功率放大器驅(qū)動(dòng)，而噴射大墨滴、中等墨滴或小墨滴。
本發(fā)明的第四方面給出一種壓電元件驅(qū)動(dòng)電路，用于驅(qū)動(dòng)設(shè)在多個(gè)打印頭單元中的多個(gè)壓電元件，該電路包括多個(gè)功率放大器，用于驅(qū)動(dòng)設(shè)在多個(gè)打印頭單元中的多個(gè)壓電元件；多個(gè)第一開關(guān)裝置，它們對應(yīng)于多個(gè)功率放大器設(shè)置，具有多個(gè)輸入端被短路的連接/斷開開關(guān)；多個(gè)柔性電纜，它們連接到所述多個(gè)第一開關(guān)裝置的連接/斷開開關(guān)；以及多個(gè)第二開關(guān)裝置，它們對應(yīng)于多個(gè)打印頭單元設(shè)置，具有多個(gè)連接/斷開開關(guān)，這些開關(guān)的輸入端被連到所述多個(gè)柔性電纜，它們的輸出端被短路，并被連到所述多個(gè)打印頭單元，其中所述多個(gè)第一開關(guān)裝置的連接/斷開開關(guān)的輸出端與多個(gè)第二開關(guān)裝置的連接/斷開開關(guān)的輸入端被配對連接，其中相應(yīng)于擬被驅(qū)動(dòng)之壓電元件的數(shù)目控制所述多個(gè)第一開關(guān)裝置和多個(gè)第二開關(guān)裝置的連接/斷開開關(guān)的連接/斷開，以便把多個(gè)功率放大器的時(shí)間常數(shù)減小到一個(gè)預(yù)定值或者更小。
在上述的電路、驅(qū)動(dòng)方法等中，由所述波形信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生的波形信號(hào)被多個(gè)功率放大器放大。所述各放大器與各個(gè)打印頭單元相連。因此，由各個(gè)功率放大器驅(qū)動(dòng)的負(fù)載受到抑制。于是，就使相對于負(fù)載變化的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)的降低受到抑制。
本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面結(jié)合附圖對最佳實(shí)施例的描述中變得更加清楚。
圖1是表示一個(gè)壓電元件的外形結(jié)構(gòu)的透視圖；圖2是表示一個(gè)打印機(jī)裝置的打印頭部分的結(jié)構(gòu)透視圖；圖3是表示一個(gè)傳統(tǒng)壓電元件驅(qū)動(dòng)電路的方框圖；圖4A-4C是表示一個(gè)傳統(tǒng)壓電元件驅(qū)動(dòng)電路的波形信號(hào)示意圖；圖5是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的一個(gè)壓電元件驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)的方框圖；圖6是表示本發(fā)明第一實(shí)施例壓電元件驅(qū)動(dòng)電路的打印頭單元結(jié)構(gòu)的方框圖7是表示本發(fā)明第一實(shí)施例部分壓電元件驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)的等效電路圖；圖8A和8B是表示本發(fā)明第一實(shí)施例壓電元件驅(qū)動(dòng)電路的波形信號(hào)示意圖；圖9是表示本發(fā)明第一實(shí)施例部分壓電元件驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)的等效電路圖；圖10A和10B是表示本發(fā)明第一實(shí)施例壓電元件驅(qū)動(dòng)電路的波形信號(hào)示意圖；圖11A-11C是表示本發(fā)明第一實(shí)施例壓電元件驅(qū)動(dòng)電路的波形信號(hào)曲線；圖12是表示本發(fā)明第二實(shí)施例的一個(gè)壓電元件驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)方框圖；圖13是表示本發(fā)明第三實(shí)施例的一個(gè)壓電元件驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
以下將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)(1)第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)下面參考圖5描述本發(fā)明第一實(shí)施例的一個(gè)壓電元件驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)。在圖5中，參考標(biāo)號(hào)1是驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)發(fā)生電路，它產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)壓電元件的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)。參考標(biāo)號(hào)2是放大所述驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)的功率放大器。有多個(gè)功率放大器2。參考標(biāo)號(hào)3是扁平柔性電纜(FFC)。有多個(gè)FFC 3。參考標(biāo)號(hào)4是打印頭單元。有多個(gè)打印頭單元4。FFC 3通過各個(gè)連接器把功率放大器2和各個(gè)打印頭單元4連接起來。參考標(biāo)號(hào)5是設(shè)置在各個(gè)打印頭單元4中的開關(guān)裝置。參考標(biāo)號(hào)6是壓電元件。所述壓電元件6被連接到各個(gè)打印頭單元4的開關(guān)裝置5。
圖6表示每個(gè)打印頭單元4的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。通過開關(guān)裝置5的各個(gè)開關(guān)7使驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)傳送到各壓電元件6。
開關(guān)裝置5具有控制開關(guān)7之連接/斷開的開關(guān)控制電路。開關(guān)7比如是半導(dǎo)體開關(guān)。打印頭單元4通過FFC 3接收數(shù)據(jù)、時(shí)鐘信號(hào)等。串行/并行變換器9把串行信號(hào)轉(zhuǎn)換為與時(shí)鐘信號(hào)相應(yīng)的并行信號(hào)。閂鎖電路8暫時(shí)地鎖存并行信號(hào)。開關(guān)7相應(yīng)于并行信號(hào)被接通/斷開。與功率放大器2的輸出信號(hào)相對應(yīng)，通過開關(guān)7使壓電元件6受到驅(qū)動(dòng)。實(shí)際上，功率放大器2輸出用于驅(qū)動(dòng)大墨滴、中等墨滴和小墨滴的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例，每個(gè)打印頭單元有32個(gè)壓電元件6。因此，功率放大器2可驅(qū)動(dòng)的壓電元件6的最大數(shù)目為32。
換句話說，限制與功率放大器2相連的一個(gè)打印頭單元4的壓電元件的數(shù)目，使壓電元件6的總靜態(tài)電容值不會(huì)變得很大。
(2)第一實(shí)施例的工作情況接下去描述圖5所示電路的工作情況。如圖5所示，一個(gè)功率放大器2與一個(gè)打印頭單元4相連。
例如，32個(gè)壓電元件與一個(gè)打印頭單元4相連。這32個(gè)壓電元件通過開關(guān)裝置5和FFC 3與一個(gè)功率放大器2相連。
在圖5中所示的電路中，有四個(gè)打印頭單元4。每個(gè)打印頭單元4與一個(gè)功率放大器2相連。
首先，考慮一個(gè)打印頭單元4的一個(gè)壓電元件6被驅(qū)動(dòng)的情況。在此種情況下，接通與壓電元件6相連的開關(guān)裝置5的一個(gè)開關(guān)6。于是，壓電元件6通過FFC 3與功率放大器2相連。
在此種情況下，通過FFC 3的線電阻使壓電元件6的靜態(tài)電容與所述功率放大器2相連。
圖7表示一個(gè)壓電元件6的靜態(tài)電容為10nF、FFC 3的線電阻為1歐姆的等效電路。
此時(shí)，驅(qū)動(dòng)功率放大器2的負(fù)載電路的時(shí)間常數(shù)＝RC＝1Ω×10nF＝10nsec。當(dāng)從功率放大器2輸出圖8A所示的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)時(shí)，圖8B所示的波形信號(hào)被輸入到壓電元件6。
接著，考慮四個(gè)打印頭單元4的所有的壓電元件6被驅(qū)動(dòng)的情況。由于一個(gè)打印頭單元4與一個(gè)功率放大器2相連，并且被一個(gè)功率放大器2驅(qū)動(dòng)的壓電元件的數(shù)目是32，所以等效的靜態(tài)電容成為32×10nF＝320nF。此時(shí)，時(shí)間常數(shù)變?yōu)楠埽絉C＝1Ω×320 nF＝320nsec。圖9表示功率放大器2輸出端的串聯(lián)電阻R為1Ω、各壓電元件6的電容C為320nF的等效電路。
當(dāng)從功率放大器2輸出圖10A所示之驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)時(shí)，圖10B中所示的波形信號(hào)被輸入到壓電元件6。不管作為負(fù)載的壓電元件6的數(shù)目是否為1亦或32，被輸入到壓電元件6的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)不會(huì)有很大的變化。因此，不會(huì)降低在紙頁上打印圖象的打印質(zhì)量。
圖11A-11C表示驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)。圖11A中的水平軸和豎直軸分別代表時(shí)間和打印頭單元的輸出電壓。圖11A表示在被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的噴嘴數(shù)目為1、32和64情況下用于噴射大墨滴的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)的取整約化。圖11A的右側(cè)是曲線的局部放大視圖。
圖11B表示在被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的噴嘴數(shù)目為1、32、64和160情況下用于噴射中等墨滴的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)的取整約化。
圖11C表示在被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的噴嘴數(shù)目為1、32、64和160情況下用于噴射小墨滴的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)的取整約化。
圖11A、11B和11C表示，由于用于噴射小墨滴的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)在短時(shí)間內(nèi)有最陡的變化，所以因時(shí)間常數(shù)所致的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)的取整約化最大。
為了獲得有如圖11A、11B和11C所示的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)，必須減小時(shí)間常數(shù)。尤其如每個(gè)圖線的右側(cè)的局部放大圖所示，隨著噴嘴的數(shù)目增加，每個(gè)驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)的取整約化也變大。本發(fā)明的效果被應(yīng)用在驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)的取整約化上。
因此，當(dāng)按照大墨滴、中等墨滴和小墨滴的順序?qū)⒂湍珖娚涞酱蛴〖埳蠒r(shí)，應(yīng)當(dāng)以這樣的方式選擇時(shí)間常數(shù)，即當(dāng)噴射小墨滴時(shí)，驅(qū)動(dòng)最大數(shù)目的打印頭單元4的壓電元件6。因此很清楚的是，關(guān)于小墨滴選擇時(shí)間常數(shù)。只要時(shí)間常數(shù)小于400nsec，就不會(huì)降低打印紙上打印圖象的圖象質(zhì)量。
由于擬被驅(qū)動(dòng)的噴嘴數(shù)目與墨滴的速度之間的關(guān)系，在噴嘴數(shù)目大約為300的情況下，相對于擬被驅(qū)動(dòng)噴嘴數(shù)目的大墨滴速度是噴嘴數(shù)目為1情況下大墨滴速度的80％。在噴嘴數(shù)目大約為300的情況下，相對于擬被驅(qū)動(dòng)噴嘴數(shù)目的中等墨滴速度是噴嘴數(shù)目為1情況下中等墨滴速度的50％或更小。尤其是在噴嘴數(shù)目大約為300的情況下，相對于擬被驅(qū)動(dòng)噴嘴數(shù)目的小墨滴速度是噴嘴數(shù)目為1情況下小墨滴速度的30％或更小。因此，可驅(qū)動(dòng)100或更多的噴嘴。因此很清楚，墨滴速度在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)的取整約化和打印頭的特性、驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)、油墨的材料和油墨的黏度等。根據(jù)本發(fā)明，為了提供精確的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)(即為增加噴嘴的數(shù)目并保持打印質(zhì)量)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)和驅(qū)動(dòng)放大波形很重要。
(第二實(shí)施例)接下去將描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。如圖12所示，通過FFC 3將功率放大器2輸出的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)傳送給壓電元件6。于是，當(dāng)傳輸路徑的時(shí)間常數(shù)＝RC很小時(shí)，傳送給壓電元件6的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)的失真很小。
根據(jù)第一實(shí)施例，使用多個(gè)功率放大器2，以減小壓電元件的電容。但是很清楚，通過減小電阻R可獲得同樣的效果。
如圖12所示，通過加大FFC 3的圖樣寬度，使各電阻分量被并聯(lián)連接。于是，可使FFC 3的電阻分量被減小。在此種情況下，三個(gè)FFC 3被并聯(lián)連接。另外，一個(gè)FFC 3的線寬度被增加三倍。
(第三實(shí)施例)接下去將描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。圖13是表示本發(fā)明第三實(shí)施例壓電元件驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)的方框圖。打印頭單元4可滑動(dòng)。打印頭單元4是具有黃色打印頭單元41、品紅色打印頭單元42、藍(lán)綠色打印頭單元43和黑色打印頭單元44的集成打印頭單元。黃色打印頭單元41具有32個(gè)壓電元件，可噴射黃色油墨。品紅色打印頭單元42具有32個(gè)壓電元件，可噴射品紅色油墨。藍(lán)綠色打印頭單元43具有32個(gè)壓電元件，可噴射藍(lán)綠色油墨。黑色打印頭單元44具有32個(gè)壓電元件，可噴射黑色油墨。
功率放大器(Amp)1、開關(guān)裝置SW1、銅箔FC1和開關(guān)裝置SW5被串聯(lián)連接。功率放大器1驅(qū)動(dòng)黃色打印頭單元41的壓電元件。開關(guān)裝置SW1選擇與擬被驅(qū)動(dòng)之壓電元件數(shù)目相應(yīng)的開關(guān)。銅箔FC1是一個(gè)與黃色打印頭單元41相連的柔性電纜3的電纜部件。開關(guān)裝置SW5選擇與擬被驅(qū)動(dòng)的壓電元件數(shù)目相應(yīng)的開關(guān)。同樣地，品紅色打印頭單元42的壓電元件由功率放大器2、開關(guān)裝置SW2、銅箔FC2和開關(guān)裝置SW6驅(qū)動(dòng)。藍(lán)綠色打印頭單元43的壓電元件由功率放大器3、開關(guān)裝置SW3、銅箔FC3和開關(guān)裝置7驅(qū)動(dòng)。黑色打印頭單元44的壓電元件由功率放大器4、開關(guān)裝置SW4、銅箔4和開關(guān)裝置SW8驅(qū)動(dòng)。
開關(guān)裝置SW1-SW8各有四個(gè)開關(guān)。開關(guān)裝置SW1-SW4的開關(guān)SW11、SW21、SW31和SW41在它們的輸出端被短路。同樣地，開關(guān)裝置SW1-SW4的開關(guān)SW12、SW22、SW32和SW42在它們的輸出端被短路。同樣地，開關(guān)裝置SW1-SW4的開關(guān)SW13、SW23、SW33和SW43在其輸出端被短路。同樣地，開關(guān)裝置SW1-SW4的開關(guān)SW14、SW24、SW34和SW44在它們的輸出端被短路。開關(guān)裝置SW5-SW8的開關(guān)SW51、SW61、SW71和SW81在它們的輸入端被短路。同樣地，開關(guān)裝置SW5-SW8的開關(guān)SW52、SW62、SW72和SW82在它們的輸入端被短路。同樣地，開關(guān)裝置SW5-SW8的開關(guān)SW53、SW63、SW73和SW83在它們的輸入端被短路。同樣地，開關(guān)裝置SW5-SW8的開關(guān)SW54、SW64、SW74和SW84在它們的輸入端被短路。另外，各個(gè)開關(guān)裝置SW1-SW4的開關(guān)在它們的輸入端被短路。各個(gè)開關(guān)裝置SW5-SW8的開關(guān)在它們的輸出端被短路。一個(gè)連接控制電路(未示出)控制開關(guān)裝置SW1-SW8的各個(gè)開關(guān)的連接/斷開。因此，與從所述連接控制電路輸出的控制信號(hào)相對應(yīng)，開關(guān)裝置SW1的各個(gè)開關(guān)SW11-SW14的連接/斷開受到控制。
在上述壓電元件驅(qū)動(dòng)電路中，當(dāng)所有的黃色打印頭單元、品紅色打印頭單元、藍(lán)綠色打印頭單元和黑色打印頭單元的所有的壓電元件被驅(qū)動(dòng)時(shí)，開關(guān)裝置SW1的開關(guān)SW11和開關(guān)裝置SW5的開關(guān)SW51被接通。另外，開關(guān)裝置SW2的開關(guān)SW22和開關(guān)裝置SW6的開關(guān)SW62被接通。開關(guān)裝置SW3的開關(guān)SW33和開關(guān)裝置SW7的開關(guān)SW73被接通。開關(guān)裝置SW4的開關(guān)SW44和開關(guān)裝置SW8的開關(guān)SW84被接通。于是，功率放大器1的輸出信號(hào)被直接輸入到黃色打印頭單元41。功率放大器2的輸出信號(hào)被直接輸入到品紅色打印頭單元42。功率放大器3的輸出信號(hào)被直接輸入到藍(lán)綠色打印頭單元43。功率放大器4的輸出信號(hào)被直接輸入到黑色打印頭單元44。
當(dāng)只有黃色打印頭單元41的32個(gè)壓電元件被同時(shí)驅(qū)動(dòng)時(shí)，開關(guān)裝置SW1的開關(guān)SW11、SW12、SW13及SW14和開關(guān)裝置SW5的開關(guān)SW51、SW52、SW53及SW54被接通。另一方面，其它開關(guān)裝置SW2-SW4和SW6-SW8的開關(guān)被切斷。因此，功率放大器1的輸出信號(hào)通過開關(guān)裝置SW1、柔性電纜FC1-FC4和開關(guān)裝置SW5被輸入到黃色打印頭單元41。此時(shí)，并聯(lián)連接的柔性電纜FC1-FC4的電阻分量R與被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的壓電元件的電容分量C的時(shí)間常數(shù)小到就像柔性電纜FC1時(shí)間常數(shù)的1/4那樣小。因此，從所述功率放大器輸出的用于壓電元件的驅(qū)動(dòng)脈沖的前緣變得很陡。結(jié)果，可保持和改善圖象的打印質(zhì)量。
當(dāng)黃色打印頭單元41的16個(gè)壓電元件和品紅色打印頭單元42的16個(gè)壓電元件被同時(shí)驅(qū)動(dòng)時(shí)，開關(guān)裝置SW1的開關(guān)SW11及SW13和開關(guān)裝置SW5的開關(guān)SW51及SW53被接通。另外，開關(guān)裝置SW2的開關(guān)SW22及SW24和開關(guān)裝置SW6的開關(guān)SW62及SW64也被接通。此外，開關(guān)裝置SW3、SW4、SW7和SW8的所有開關(guān)都被切斷。因此，功率放大器1的輸出信號(hào)通過開關(guān)裝置SW1、柔性電纜FC1和FC3和開關(guān)裝置SW5被輸入到黃色打印頭單元41。另一方面，功率放大器2的輸出信號(hào)通過開關(guān)裝置SW2、柔性電纜FC2和FC4和開關(guān)裝置SW6被輸入到品紅色打印頭單元42。此時(shí)，并聯(lián)連接的柔性電纜FC1和FC3及柔性電纜FC2和FC4的電阻分量2R與被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的壓電元件的電容分量C/2的時(shí)間常數(shù)小到就像柔性電纜FC1和FC2的時(shí)間常數(shù)的1/2那樣小。因此，從功率放大器輸出的用于壓電元件的驅(qū)動(dòng)脈沖的前緣不會(huì)延遲。因此，可保持圖象的打印質(zhì)量。
對于每一個(gè)打印頭單元而言，當(dāng)被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的壓電元件的數(shù)目小到一個(gè)或者兩個(gè)時(shí)，由于作為每個(gè)功率放大器的負(fù)載所加給的壓電元件的等效電容很小，所以時(shí)間常數(shù)也很小。因此，壓電元件驅(qū)動(dòng)小墨滴精確地噴射到打印紙的所需位置，不會(huì)延遲。
通過對應(yīng)于被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的壓電元件的數(shù)目控制開關(guān)裝置SW，使功率放大器和打印頭單元通過多個(gè)電纜被連在一起。因此，可減小從功率放大器所見到的時(shí)間常數(shù)。結(jié)果，可獲得所需要的壓電元件的驅(qū)動(dòng)能力。因此，可完成具有高打印質(zhì)量的高品質(zhì)打印圖象。
根據(jù)本發(fā)明，由于將壓電元件的總靜態(tài)電容分配給多個(gè)功率放大器，即使傳輸路徑的電阻不改變，時(shí)間常數(shù)＝RC也與壓電元件的靜態(tài)電容成比例。因此，可減小由于傳輸路徑上的RC所導(dǎo)致的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)的高頻成分的損失。結(jié)果，即使驅(qū)動(dòng)多個(gè)壓電元件，功率放大器的輸出信號(hào)也會(huì)被不失真地輸入到壓電元件。因此，可有效地驅(qū)動(dòng)壓電元件。
盡管已經(jīng)關(guān)于最佳實(shí)施例表示和描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)為那些熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解，可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種變化、省略和添加，都不會(huì)脫離本發(fā)明的宗旨和范圍。
權(quán)利要求
1.一種壓電元件驅(qū)動(dòng)電路，用于驅(qū)動(dòng)設(shè)在多個(gè)打印頭單元中的多個(gè)壓電元件，該電路包括多個(gè)功率放大器，用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)打印頭單元；多個(gè)扁平柔性電纜，它們設(shè)在所述多個(gè)功率放大器和多個(gè)打印頭單元之間，用于連接所述多個(gè)打印頭單元和所述多個(gè)功率放大器；以及驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)發(fā)生電路，用于把驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)提供給所述多個(gè)功率放大器和所述多個(gè)打印頭單元，其中，多個(gè)打印頭單元中的每一個(gè)具有一個(gè)開關(guān)裝置，用于把壓電元件電流提供給多個(gè)壓電元件，其中所述多個(gè)功率放大器與多個(gè)打印頭單元對應(yīng)地設(shè)置，所述多個(gè)功率放大器可提供驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)通過所述多個(gè)扁平柔性電纜從所述驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)發(fā)生電路輸入到所述多個(gè)功率放大器，以便驅(qū)動(dòng)多個(gè)打印頭單元。
2.如權(quán)利要求1所述的壓電元件驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述多個(gè)功率放大器放大從所述驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)發(fā)生電路輸出到各壓電元件的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)，所述多個(gè)功率放大器與各個(gè)打印頭單元相連，并且所述多個(gè)功率放大器的時(shí)間常數(shù)受到抑制，以便控制從多個(gè)打印頭單元噴射的油墨的速度。
3.如權(quán)利要求1所述的壓電元件驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，使多個(gè)打印頭單元的多個(gè)壓電元件振動(dòng)，以便噴射大墨滴、中等墨滴或小墨滴，并且，其中當(dāng)噴射小墨滴時(shí)，產(chǎn)生具有一個(gè)時(shí)間常數(shù)的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)，所述時(shí)間常數(shù)可使被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的壓電元件的數(shù)目變?yōu)樽畲蟆?br> 4.如權(quán)利要求1所述的壓電元件驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，打印頭單元是分別噴射黃色、品紅色、藍(lán)綠色和黑色油墨的黃色打印頭單元、品紅色打印頭單元、藍(lán)綠色打印頭單元和黑色打印頭單元，其中打印頭單元噴射與所述多個(gè)功率放大器相連的每個(gè)打印頭單元的壓電元件的數(shù)目和驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)的電平相對應(yīng)的各種顏色的大墨滴、中等墨滴或小墨滴，并且其中當(dāng)噴射小墨滴時(shí)，產(chǎn)生具有一個(gè)時(shí)間常數(shù)的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)，所述時(shí)間常數(shù)可使被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的壓電元件的數(shù)目變?yōu)樽畲蟆?br> 5.如權(quán)利要求2所述的壓電元件驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，使多個(gè)打印頭單元的多個(gè)壓電元件振動(dòng)，以便噴射大墨滴、中等墨滴或小墨滴，并且，其中當(dāng)噴射小墨滴時(shí)，產(chǎn)生具有一個(gè)時(shí)間常數(shù)的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)，所述時(shí)間常數(shù)可使被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的壓電元件的數(shù)目變?yōu)樽畲蟆?br> 6.如權(quán)利要求2所述的壓電元件驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，打印頭單元是分別噴射黃色、品紅色、藍(lán)綠色和黑色油墨的黃色打印頭單元、品紅色打印頭單元、藍(lán)綠色打印頭單元和黑色打印頭單元，其中打印頭單元噴射與所述多個(gè)功率放大器相連的每個(gè)打印頭單元的壓電元件的數(shù)目和驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)的電平相對應(yīng)的各種顏色的大墨滴、中等墨滴或小墨滴，并且其中當(dāng)噴射小墨滴時(shí)，產(chǎn)生具有一個(gè)時(shí)間常數(shù)的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)，所述時(shí)間常數(shù)可使被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的壓電元件的數(shù)目變?yōu)樽畲蟆?br> 7.一種壓電元件驅(qū)動(dòng)方法，用于驅(qū)動(dòng)設(shè)在多個(gè)打印頭單元中的多個(gè)壓電元件，每個(gè)壓電元件驅(qū)動(dòng)電路包括多個(gè)功率放大器，用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)打印頭單元；多個(gè)扁平柔性電纜，用于連接多個(gè)打印頭單元和所述多個(gè)功率放大器；以及驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)發(fā)生電路，用于把驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)提供給多個(gè)打印頭單元，所述方法包括如下步驟驅(qū)動(dòng)多個(gè)功率放大器，以便放大驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)；以及使多個(gè)打印頭單元對應(yīng)于由驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)發(fā)生電路輸出的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)噴射大墨滴、中等墨滴或小墨滴，其中當(dāng)噴射小墨滴時(shí)，多個(gè)被驅(qū)動(dòng)的功率放大器的時(shí)間常數(shù)可使被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的壓電元件的數(shù)目變得最大。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在閂鎖電路的所有輸出端被接通和與所有的壓電元件相連的所有開關(guān)被接通的情況下，所述閂鎖電路鎖存多個(gè)打印頭單元中的每一個(gè)的數(shù)據(jù)串行/并行變換器的輸出，多個(gè)被驅(qū)動(dòng)的功率放大器的時(shí)間常數(shù)等于或小于所有的多個(gè)壓電元件被驅(qū)動(dòng)的預(yù)定值。
9.一種壓電元件驅(qū)動(dòng)電路，用于驅(qū)動(dòng)設(shè)在多個(gè)打印頭單元中的多個(gè)壓電元件，所述系統(tǒng)包括多個(gè)功率放大器，用于驅(qū)動(dòng)設(shè)在多個(gè)打印頭單元中的多個(gè)壓電元件；多個(gè)第一開關(guān)裝置，它們與所述多個(gè)功率放大器對應(yīng)地設(shè)置，具有多個(gè)輸入端被短路的連接/斷開開關(guān)；多個(gè)柔性電纜連接到所述多個(gè)第一開關(guān)裝置的連接/斷開開關(guān)；以及多個(gè)第二開關(guān)裝置，它們與所述多個(gè)打印頭單元對應(yīng)地設(shè)置，具有多個(gè)連接/斷開開關(guān)，連接/斷開開關(guān)的輸入端連接到所述多個(gè)柔性電纜，輸出端被短路并連接到多個(gè)打印頭單元，其中所述多個(gè)第一開關(guān)裝置的連接/斷開開關(guān)的輸出端與所述多個(gè)第二開關(guān)裝置的連接/斷開開關(guān)的輸入端被配對連接，其中與被驅(qū)動(dòng)的壓電元件數(shù)目對應(yīng)地控制所述多個(gè)第一開關(guān)裝置和所述多個(gè)第二開關(guān)裝置的連接/斷開開關(guān)的連接/斷開，以便把所述多個(gè)功率放大器的時(shí)間常數(shù)減小到一個(gè)預(yù)定值或更小。
10.如權(quán)利要求9所述的壓電元件驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，使多個(gè)打印頭單元的多個(gè)壓電元件振動(dòng)，以便噴射大墨滴、中等墨滴或小墨滴，并且，其中當(dāng)噴射小墨滴時(shí)，產(chǎn)生具有一個(gè)時(shí)間常數(shù)的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)，所述時(shí)間常數(shù)可使被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的壓電元件數(shù)目變?yōu)樽畲蟆?br> 11.如權(quán)利要求9所述的壓電元件驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，打印頭單元是分別噴射黃色、品紅色、藍(lán)綠色和黑色油墨的黃色打印頭單元、品紅色打印頭單元、藍(lán)綠色打印頭單元和黑色打印頭單元，其中與所述多個(gè)功率放大器相連的每個(gè)打印頭單元的壓電元件的數(shù)目和驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)的電平相對應(yīng)地，各打印頭單元噴射各種顏色的大墨滴、中等墨滴或小墨滴，并且其中當(dāng)噴射小墨滴時(shí)，產(chǎn)生具有一個(gè)時(shí)間常數(shù)的驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)，所述時(shí)間常數(shù)可使被同時(shí)驅(qū)動(dòng)的壓電元件數(shù)目變?yōu)樽畲蟆?br> 全文摘要
一種用于驅(qū)動(dòng)設(shè)在打印頭單元中的多個(gè)壓電元件的壓電元件驅(qū)動(dòng)電路包括:用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)打印頭單元的多個(gè)功率放大器;多個(gè)扁平柔性電纜,用于連接多個(gè)打印頭單元和多個(gè)功率放大器;和驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)發(fā)生電路,用于把驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)提供給多個(gè)打印頭單元,其中每一打印頭單元有一開關(guān)裝置,其中多個(gè)功率放大器與多個(gè)打印頭單元對應(yīng)地設(shè)置,多個(gè)功率放大器可提供一個(gè)驅(qū)動(dòng)波形信號(hào),以便驅(qū)動(dòng)多個(gè)打印頭單元。
文檔編號(hào)B41J2/045GK1274644SQ00107
公開日2000年11月29日 申請日期2000年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月24日
發(fā)明者成相恭一 申請人:日本電氣株式會(huì)社