專利名稱：壓電元件的驅動電路和液滴噴射裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于從液滴噴射器噴射諸如墨滴的液滴的液滴噴射裝置，更具體地，涉及一種被設置為液滴噴射器中的致動器的壓電元件的驅動電路以及一種液滴噴射裝置。
背景技術：
液滴噴射裝置包括以噴墨記錄頭作為液滴噴射頭的噴墨記錄裝置，并且這些噴墨記錄裝置被分類成熱敏型和以壓電元件作為致動器的壓電型。
在以壓電元件作為致動器的液滴噴射器中，通過壓電元件使充有墨的壓力室膨脹和收縮來改變體積(容量)，通過內部壓力的這種變化，從與壓力室相連通的噴嘴前端噴射出墨滴，這被稱為“按需出墨”系統(tǒng)。
在這種噴墨記錄裝置中，要求高圖像質量以及高打印速度，因此存在用于進行墨滴噴射的高密度的多個噴嘴。而且，在噴墨記錄裝置中，可以通過控制滴噴射量來提高打印灰度。在這種情況下，優(yōu)選地，根據(jù)各噴嘴的特性來校正滴噴射量。
在使用壓電元件作為致動器的液滴噴射器中，當模擬波形驅動壓電元件以形成期望的波形形狀時，通過調節(jié)波形的峰值，可以按期望的滴直徑和液體速率噴射墨滴，由此可以提高打印灰度，并且可以根據(jù)各液滴噴射器的特性來校正滴噴射量。
其中，通過提供用于生成互不相同的多個模擬驅動波形的驅動波形生成單元，已提出將期望的所選驅動波形施加給各壓電元件(例如，參見JP-A第2001-26102號)。
然而，為了生成適合于各液滴噴射器的多個特性的壓電元件模擬驅動波形，需要大功耗的多個昂貴的波形生成電路，這導致噴墨記錄裝置的制造成本的增加和功耗的增加。
另一方面，壓電元件根據(jù)驅動波形而充電和放電，已提出這樣一種技術當通過使用一組電壓的脈沖驅動波形來執(zhí)行矩形波形驅動時，由邏輯信號來調節(jié)波形形狀的脈沖寬度或接通/斷開定時(例如，參見日本專利第2689415號)。
由此，能夠在不需要昂貴的波形生成電路的情況下就容易地獲得具有相同的振幅但是不同的接通/斷開定時的多個驅動波形。
然而，在日本專利第2689415號中的上述提議中，由于所述多個特性在充電和放電過程中基本上相同，因此通過僅僅控制放電時間和充電時間，難以控制灰度或校正各液滴噴射器中的液滴噴射量。即，盡管通過壓電元件來控制壓力生成定時是容易的，但是難以控制驅動波形的峰值，因此存在液滴噴射量的調節(jié)范圍窄的問題。
還已經(jīng)提出這樣一種技術提供了一種波形生成電路，通過使用邏輯控制信號(即，通過使用梯形波形、待施加給壓電元件的驅動波形的峰值以及上升時間和下降時間)對晶體管進行接通/斷開控制來順利進行對電容器的充電和放電(例如，參見日本專利第3186873號)。
此外，已經(jīng)提出這樣一種技術類似地提供了一種波形生成電路，以生成具有帶有緩坡電壓變化的區(qū)域的電壓波形，在該波形生成電路與壓電元件之間布置有開關元件，并通過控制開關元件的接通/斷開定時來向壓電元件施加具有期望峰值的驅動波形(例如，參見日本專利第3211918號)。
通過利用以上在日本專利第3211918號中描述的技術，可以通過對液滴直徑進行調制并通過對開關元件進行接通/斷開控制來提高打印灰度，或者校正各液滴噴射器特有的波動。
然而，以上在日本專利第3186873號和日本專利第3211918號中描述的技術需要用于生成模擬波形而非矩形波的波形生成電路，因此這兩種技術都需要結構復雜的波形生成電路來驅動壓電元件。

發(fā)明內容
鑒于以上情況提出了本發(fā)明，并且本發(fā)明提供了一種壓電元件的驅動電路。
本發(fā)明的第一方面提供了一種壓電元件的驅動電路，該壓電元件被設置為液滴噴射器中的致動器，以通過使所述液滴噴射器的壓力室根據(jù)施加給所述壓電元件的電壓的變化而膨脹或收縮，來使得所述液滴噴射器能夠噴射(多個)液滴，該驅動電路包括電源，其輸出具有施加給所述壓電元件的具有指定電壓的電力；與所述壓電元件并聯(lián)連接的放電元件；以及布置于所述電源與所述并聯(lián)連接的壓電元件和放電元件之間的第一開關元件，該第一開關元件根據(jù)向其輸入的第一操作信號而斷開或閉合。
根據(jù)結合附圖的以下說明，本發(fā)明的其他方面、特征以及優(yōu)點將變得明了。


基于以下附圖對本發(fā)明的多個實施例進行詳細描述，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的噴墨記錄裝置的示意結構圖。
圖2是例示了對墨滴的噴射控制的框圖。
圖3是示出液滴噴射器的示例的示意結構圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的驅動電路的框圖。
圖5是作為圖4所示的驅動電路中的壓電元件的放電特性的示例而例示的端子電壓隨時間的變化的曲線圖。
圖6是例示了在第一實施例中壓電元件的端子電壓相對于放電控制信號的變化的圖。
圖7是例示了在第一實施例中壓電元件的端子電壓相對于放電控制信號的變化的另一示例的圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的驅動電路的框圖。
圖9是例示了在第二實施例中壓電元件的端子電壓相對于放電控制信號和放電限制信號的變化的圖。
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明的多個實施例進行描述。
<第一實施例>
圖1示出了用作本發(fā)明第一實施例中的液滴噴射裝置的噴墨記錄裝置10的示意結構圖。
噴墨記錄裝置10包括置于機殼12的下部的進紙盤14。在進紙盤14中疊置有作為記錄介質的多層紙張16，由拾取輥18從最上層逐張地拾取容納在進紙盤14中的紙張16。
通過一對傳送輥20將從進紙盤14取出的紙16沿著形成在機殼12中的用于進紙的傳送路徑22傳送。
在機殼12中，在布置在進紙盤14的上方的驅動輥24與從動輥26之間繃有環(huán)形傳送帶28。通過驅動輥24來驅動并使傳送帶28旋轉。
在傳送帶28的上方，布置有記錄頭陣列30作為液滴噴射頭。記錄頭陣列30與驅動輥24和從動輥26之間的傳送帶28的平坦部分相對，記錄頭陣列30的該相對區(qū)域是從記錄頭陣列30噴射墨滴的噴射區(qū)。
由傳送帶28保持經(jīng)由傳送路徑22傳送的紙16，然后進一步向噴射區(qū)傳送紙16。在紙16經(jīng)過該噴射區(qū)的定時，記錄頭陣列30根據(jù)圖像信息噴射墨滴，并且所噴射的墨滴附著于紙16，從而根據(jù)圖像信息在紙16上記錄了圖像。
在噴墨記錄裝置10中，通過使保持有紙16的傳送帶28旋轉地移動，使該紙張多次通過噴射區(qū)，由此可以執(zhí)行“多通(multipass)”圖像記錄。
除了使用傳送帶28以外，例如，還可以這樣可以使紙16吸附于圓筒形或圓柱形傳送輥的外周，并使其旋轉，從而可以將紙16保持為與噴射區(qū)相對。其中，通過使噴射區(qū)沿著傳送輥的外周彎曲，可以使記錄頭陣列與紙16的間距在噴射區(qū)中大致保持均勻。
在本實施例中采用的噴墨記錄裝置的記錄頭陣列30足夠長，使得有效圖像記錄區(qū)(墨滴噴射區(qū))可以比紙16的沿與傳送方向相垂直的方向的長度寬，并且該記錄頭陣列30包括沿傳送方向布置的與黃(Y)、品紅(M)、青(C)以及黑(K)4種顏色相對應的4個噴墨記錄頭單元(以下簡稱為頭單元32)。由此，可以在噴墨記錄裝置10中進行全彩色圖像記錄。
將記錄頭陣列30構造成在與傳送方向相垂直的方向上是不可移動的，但是也可以采用在必要情況下可沿這一方向移動的結構，因而通過多通圖像記錄可以進行更高分辨率的圖像記錄，可以防止在記錄結果中出現(xiàn)液滴噴射的缺陷。記錄頭陣列30并不限于該示例，而是可被設計成沿主掃描方向移動，這里將紙16的寬度方向定義為主掃描方向移動。
在機殼12內設置有用于貯藏Y、M、C以及K的墨的墨罐34，并且每個頭單元32都具有與墨罐34相對應的儲存器罐34A。當儲存器罐34A中的墨從各頭單元32向紙16噴射時，通過未示出的墨添補管將墨罐34中的墨補充到儲存器罐34A中。
在記錄頭陣列30的附近，與4個頭單元32相對應地布置有4個維護單元36。在通過使用這些維護單元36來維護頭單元32時，將這些維護單元36移動到形成在傳送帶28與記錄頭陣列30之間的間隙中，并將這些維護單元36保持為與所述多個頭單元32的噴嘴表面(傳送帶28的一側)相對。
在此狀態(tài)下，維護單元36執(zhí)行指定的維護動作，包括真空吸塵、假噴、擦拭以及封蓋(capping)。將這些維護單元36分成兩組，每組兩個單元，并將它們布置于記錄頭陣列30的兩側的沿紙16的傳送方向的上游側和下游側。
在噴墨記錄裝置10中，在記錄頭陣列30的傳送路徑22側，與傳送帶28相對地設置有帶電輥38。帶電輥38與從動輥26一起夾持并移動傳送帶28和紙16，并在壓靠傳送帶28的壓靠位置與從傳送帶28分離開的釋放位置之間移動紙16。
帶電輥38接收來自未示出的電源的規(guī)定電壓的電力，并在帶電輥38與接地的從動輥26之間產(chǎn)生電勢差，使得由于該電勢差而向紙16施加電荷。結果，紙16被靜電地吸附于傳送帶28。噴墨記錄裝置10在從帶電輥38起的紙16的傳送方向的上游側具有未示出的對位(register)輥，通過該對位輥，在紙16被傳送的同時，將紙16放置到位于傳送帶28與帶電輥38之間的間隙中。
在從記錄頭陣列30起的紙16的傳送方向的下游側，設置有分離器板40，通過該分離器板40將記錄紙16從傳送帶28釋放開。在分離器板40的下側，設有用于將傳送帶28與驅動輥24夾在一起的清潔輥(未示出)，并由該清潔輥對釋放開紙16的傳送帶28的表面進行清潔。
在機殼12的上部，設置有捕獲盤42，在分離器板40的紙傳送方向的下游側，形成有用于向捕獲盤42傳送紙16的排紙路徑44。
排紙路徑44包括傳送輥對46，通過多個傳送輥46傳送由分離器板40從傳送帶28釋放的紙16，并將其排放并收集在捕獲盤42上。
在進紙盤14與傳送帶28之間，由傳送輥對48形成了翻轉路徑50。
將一面記錄有圖像并且正被進送到排紙路徑44中的紙16進一步傳送到該翻轉路徑50中，將其翻轉并進送到用于進紙的傳送路徑22中。結果，在噴墨記錄裝置10中，可以在紙16的兩面記錄圖像。
另一方面，如圖2所示，噴墨記錄裝置10包括用于使用記錄頭陣列30控制墨滴的噴射的控制器60。在噴墨記錄裝置10中，從諸如個人計算機或工作站的圖像處理設備輸入圖像數(shù)據(jù)，控制器60根據(jù)該圖像數(shù)據(jù)來控制記錄頭陣列30的多個頭單元32對墨滴的噴射，從而在紙16上記錄根據(jù)圖像數(shù)據(jù)的圖像。
如上所述，記錄頭陣列30比紙16的寬度長，并且各顏色的頭單元32具有彼此靠近地布置的多個噴嘴，這些噴嘴用于沿紙16的寬度方向噴射墨滴。
二維地布置這些頭單元32，將這些噴嘴排列成多行(例如4行)，使得各行的噴嘴在紙16的傳送方向上不相交疊，并且在紙16的寬度方向上彼此靠近地布置這些噴嘴。本發(fā)明的液滴噴射頭并不限于本示例，可以使用其他結構。
在如上所述地構造的噴墨記錄裝置10中，響應于輸入的圖像數(shù)據(jù)，使堆置在進紙盤14上的紙16通過傳送路徑向位于從動輥26與帶電輥38之間的間隙傳送。當將紙16進送到位于從動輥26與帶電輥38之間的間隙中時，由從動輥26和帶電輥38連同傳送帶28一起夾持該紙16，并使它壓靠著傳送帶28并保持在傳送帶28上。
通過傳送帶28的環(huán)行移動，使保持在傳送帶28上的紙16通過與記錄頭陣列30的頭單元32相對的噴射區(qū)，并基于圖像數(shù)據(jù)從頭單元32噴射出墨滴，使得基于圖像數(shù)據(jù)在紙16上記錄下圖像。
其中，當通過單次通過記錄圖像時，由分離器板40將紙16從傳送帶28釋放開，并將所釋放的紙16沿排紙路徑44傳送并卸放到捕獲盤42中。在多通圖像記錄的情況下，通過傳送帶28的環(huán)行移動，使紙16通過噴射區(qū)多次并記錄下圖像，并且在進行了圖像記錄之后，將紙16從傳送帶28釋放開，并將其排放到捕獲盤42中。
頭單元32還具有用于噴射墨滴的液滴噴射器64。如圖3所示，液滴噴射器64使用壓電元件62作為充當致動器的壓力生成元件。液滴噴射器64包括振動板66、壓力室(壓力生成室)68以及噴嘴部70。
壓電元件62響應于對其施加的電壓而變形，并使形成液滴噴射器64的壓力室68的壁的一部分的振動板66振動。此時，當所施加的電壓降低時，壓電元件62使振動板66按使得壓力室68膨脹的方式振動，而當所施加的電壓升高時，壓電元件62使振動板66按使得壓力室68收縮的方式振動。
作為壓力室68由于振動板66的振動而膨脹或收縮的結果，液滴噴射器64可以將壓力室68中的墨從噴嘴部70噴射出成為墨滴。
可以通過使用壓電元件62的公知的通用結構來實現(xiàn)液滴噴射器64。設置在記錄頭陣列30中的Y、M、C以及K色頭單元32的基本結構是相同的，因此以下只對一種顏色的頭單元32進行說明。
如圖2所示，將驅動控制電路72連接到控制器60，將電源電路74和頭單元32連接到驅動控制電路72。
電源電路74是恒定電壓源，并為頭單元32提供具有預定電壓Vs的電力，作為壓電元件62的驅動電力。
在頭單元32中還設置有與壓電元件62相連的驅動電路76。在Y、M、C以及K色頭單元32中的每一個中都可以設置驅動控制電路72，并且可以將每個驅動控制電路72都連接到控制器60，或者可以將Y、M、C以及K色頭單元32連接到單個驅動控制電路72。
控制器60向驅動控制電路72輸出時鐘信號、與圖像數(shù)據(jù)相對應的打印數(shù)據(jù)、鎖存信號等，驅動控制電路向驅動電路76輸出用于對頭單元32的各壓電元件62的驅動進行控制的控制信號。
驅動電路76基于從驅動控制電路72輸入的控制信號將從電源電路74供應的電力提供給壓電元件62。響應于從驅動電路76供應給壓電元件62的電力來驅動壓電元件62。
圖4示出了根據(jù)第一實施例的驅動電路76。驅動電路76具有與各壓電元件62相對應的用作第一開關元件的選通開關78。將選通開關78與壓電元件62串聯(lián)連接，并通過選通開關78將電壓Vs從電源電路74施加給壓電元件62。
選通開關78從驅動控制電路72接收控制信號，并響應于該控制信號而接通/斷開，當選通開關78處于接通狀態(tài)時，向壓電元件62施加電源電路74的電壓Vs。
同時，驅動電路76包括作為放電元件而設置的多個電阻器80。將這些電阻器80分別與壓電元件62并聯(lián)連接。
使用壓敏元件的壓電元件62具有靜電電容，當選通開關78接通時，累積從電源電路74供應的電力，使得端子電壓V變成從電源電路74供應的電壓Vs。
在驅動電路76中，當選通開關78斷開時，通過與壓電元件62并聯(lián)連接的電阻器80對累積在壓電元件62中的電荷進行放電，由此壓電元件62的端子電壓隨著時間的流逝而降低。
此時，通過壓電元件62的靜電電容Cp和電阻器80的電阻值R來確定時間常數(shù)τ(τ＝Cp×R)。
圖5示出了驅動電路76中的壓電元件62的放電特性的概略圖。作為放電特性的示例，示出了在電壓Vs＝20V下對壓電元件62進行充電的情況，其中壓電元件62的靜電電容Cp為600pF(皮法)，電阻80的電阻值R為25kΩ。
在圖4所示的驅動電路76中，在壓電元件62的放電過程中，作為選通開關78處于接通狀態(tài)的結果，使放電中斷，同時通過從電源電路74供應的電力對壓電元件62進行充電，使得壓電元件62的端子電壓V突然向上升達到電壓Vs。
此時電壓變化(電勢差ΔV)隨著放電時間而變化。即，壓電元件62的端子電壓V根據(jù)選通開關78保持斷開的時間Δt而變化，并且在充電時與端子電壓之間的電勢差ΔV發(fā)生變化。該電勢差是當選通開關78接通和斷開時施加給壓電元件62的電壓的幅值(峰值)。
因此，壓電元件62這樣地進行操作施加給壓電元件62的電壓的幅值根據(jù)選通開關78保持斷開的時間(斷開時間)Δt而變化。
另一方面，當端子電壓V升高時，壓電元件62使液滴噴射器64的振動板66按使得壓力室68收縮的方式振動，而當端子電壓V降低時，壓電元件62使壓力室68膨脹。由于壓力室68的突然收縮/膨脹，液滴噴射器64從噴嘴部70噴射出墨滴。所噴射的墨滴量(噴射滴量)隨端子電壓的電勢差ΔV(即，當端子電壓V變化時的幅值(峰值))而變化。
即，如圖6所示，當選通開關78的斷開時間長度Δt1、Δt2、Δt3具有Δt1＜Δt2＜Δt3的關系時，電勢差ΔV1、/V2、ΔV3具有ΔV1＜ΔV2＜ΔV3的關系。
由此，對于斷開時間Δt1，所噴射的滴量較小，而對于斷開時間Δt2和Δt3，所噴射的滴量逐漸變大。
在驅動控制電路72中，基于來自控制器60的控制信號設置各壓電元件62的斷開時間Δt，并且，基于所設置的斷開時間Δt使選通開關78接通和斷開，由此驅動壓電元件62，使得從液滴噴射器64噴射出墨滴。在以下說明中，將選通開關78的控制信號稱為放電控制信號。
例如，如果將墨滴的噴射滴量分類成諸如小滴、中滴以及大滴的三個級，那么預先確定選通開關78的相應的斷開時間Δt(例如，Δt1、Δt2、Δt3)，并將該斷開時間Δt存儲在驅動控制電路72中。
因此，在驅動控制電路72中，從控制器60輸入基于待由從液滴噴射器64噴射的墨滴形成在紙16上的點直徑的控制信號，并基于所輸入的控制信號來設置選通開關78的斷開時間Δt，并輸出一控制信號(放電控制信號)，以使選通開關78在所設置的斷開時間Δt期間斷開。
在如上所述地構造的噴墨記錄裝置10中，根據(jù)頭單元32中的多個噴嘴(噴嘴部70)的密度和副掃描速度來確定用于獲得期望的分辨率和打印速度的各墨滴噴射器64的噴射周期。根據(jù)該噴射周期，確定了用于噴射一個點的墨滴的周期T。在驅動電路76中，例如，根據(jù)該打印周期T，可以確定在壓電元件62的放電過程中的衰減時間常數(shù)τ。
當放電頻率為18kHz時，如果需要15微秒(μsec)的衰減時間常數(shù)τ，則以能夠獲得該衰減時間常數(shù)τ的方式來確定電阻器80的電阻值R?；?通過對液滴噴射器64的壓電元件62的靜電電容Cp進行測量而獲得的)靜電電容Cp和衰減時間常數(shù)τ來計算電阻值R，當壓電元件62的靜電電容Cp例如為600pF時，根據(jù)該靜電電容Cp和時間常數(shù)τ確定出電阻值R為25kΩ。
由此，當來自電源電路74的輸出電壓Vs為20V時，在打印周期T內壓電元件62的端子電壓V可在20V與1V之間變化。即，可以將驅動壓電元件62時的峰值控制在20V到1V的范圍內。
在噴墨記錄裝置10中，針對各點直徑(即，針對各滴噴射量)設置選通開關78的用于進行點直徑調制的斷開時間Δt。
例如，將點直徑分類成小滴、中滴以及大滴三個級，基于用于獲得各點直徑的噴射滴量來設置斷開時間長度Δt(Δt1、Δt2、Δt3)，并將預設的斷開時間長度Δt的表存儲在驅動控制電路72中。驅動控制電路72根據(jù)各液滴噴射器64的噴射滴量來設置選通開關78的斷開時間Δt，并按預設斷開時間Δt輸出放電控制信號，從而驅動選通開關78。
同時，盡管在本示例中將斷開時間Δt的表存儲在驅動控制電路72中，但是也可以設置成將這種表存儲在控制器60中，并且控制器60向驅動控制電路72輸出控制信號，該控制信號基于根據(jù)噴射滴量確定的斷開時間Δt。另選地，驅動電路76可以配備有存儲器，并且可以將斷開時間Δt的表存儲在該存儲器中。
另一方面，當驅動電路76的各選通開關78接通使得將壓電元件62充以電壓Vs時，驅動控制電路72啟動打印處理。當在打印處理之前對壓電元件62進行充電時，優(yōu)選地，布置成這樣當各選通開關78接通時，電源電路74的輸出電壓Vs逐漸增大，以防止壓電元件62的端子電壓V突然變化。
當達到了基于從控制器60輸入的控制信號而從液滴噴射器64噴射墨滴的打印定時時，驅動控制電路72通過向驅動電路76輸出的放電控制信號使驅動電路76的選通開關78斷開，在經(jīng)過了預定斷開時間Δt之后，使選通開關78接通。
由于驅動電路76的選通開關78被接通，因此壓電元件62通過從電源電路74供應的電力而進行充電，使得端子電壓V保持為電源電路74的電壓Vs。然而，當選通開關78被斷開時，壓電元件62通過與壓電元件62相并聯(lián)連接的電阻器80而進行放電，使得端子電壓V根據(jù)時間常數(shù)τ和流逝的時間而降低。當在放電過程中將選通開關78接通時，開始對壓電元件62進行充電，由此將壓電元件62的端子電壓V恢復為電壓Vs。
因此，在壓電元件62的一對端子之間產(chǎn)生了與選通開關78的斷開時間Δt相對應的峰值電壓變化，由于該電壓變化，液滴噴射器64的壓力室68收縮，使得從噴嘴部70噴射出墨滴。
如圖6所示，壓電元件62的端子電壓V隨著選通開關78的斷開時間Δt而變化。其中，作為端子電壓V的幅度，電勢差ΔV是變化的，在斷開時間為Δt1時電勢差為ΔV1，在斷開時間為Δt2(Δt2＞Δt1)時電勢差為ΔV2(ΔV2＞ΔV1)，在斷開時間為Δt3(Δt3＞Δt2)時電勢差為ΔV3(ΔV3＞ΔV2)。
可以將這種斷開時間Δt任意地設置成3個或更多個級，因此在噴墨記錄裝置10中，可以增強打印灰度，從而可以在紙16上形成高質量的圖像。
基于作為壓電元件62的放電元件而設置的電阻器80的電阻值R，可以調節(jié)放電過程中的時間常數(shù)τ，通過縮短時間常數(shù)τ，可以縮短打印周期T，從而可以提高打印速度。
也可以通過具有使用選通開關78和電阻器80的簡單結構的驅動電路76來實現(xiàn)對壓電元件62的這種驅動。
另一方面，在液滴噴射器64中，即使施加于壓電元件62的電壓的峰值(電勢差ΔV)相同，所噴射的滴量也具有個體差異。如果各壓電元件62的靜電電容Cp不同，則有可能液滴噴射器64的噴射滴量的個體差異和壓電元件62的靜電電容Cp的個體差異會導致在紙16上的不均勻打印或圖像打印質量的降低。
在驅動電路76中，由于針對各壓電元件62使選通開關78接通或斷開，因此可以針對各壓電元件62設置與噴射滴量相對應的斷開時間Δt。
由此，當針對各液滴噴射器64設置壓電元件62的斷開時間Δt時，對液滴噴射器64的噴射滴量的個體差異進行了考慮。此時，例如，進行校正，使得具有較小噴射滴量的液滴噴射器64的壓電元件62的斷開時間Δt較長。
結果，通過抑制由于液滴噴射器64或設置在液滴噴射器64中的壓電元件62的個體差異而導致的噴射滴量的不均勻性，可以實現(xiàn)高質量的圖像記錄。
同時，壓電元件62的靜電電容Cp、墨粘度(流動性)或者來自噴嘴部70的液滴的噴射狀態(tài)可能隨著環(huán)境溫度或環(huán)境濕度而變化，這些變化可能導致打印在紙16上的圖像的密度變化。
此時，例如，通過檢測機殼12中的溫度(環(huán)境溫度)或濕度(環(huán)境濕度)，可以基于該檢測結果來校正放電控制信號的斷開時間Δt，使得可以確保避免打印質量隨著環(huán)境溫度和環(huán)境濕度而變化。
這里，首先在一個打印周期T中使選通開關78斷開，但是可以在一個打印周期中任意地設置選通開關78的接通/斷開定時。
液滴噴射器64在壓電元件62的端子電壓V升高到電壓Vs的定時噴射墨滴。因此，當在一個打印周期中按第一定時使選通開關78斷開時，墨滴的噴射定時隨著噴射滴量而變化。
通過將在一個打印周期中使處于斷開狀態(tài)的選通開關78接通的定時設置為恒定的，可以對準墨滴著落位置(即，點形成位置)。
此時，如圖7所示，根據(jù)斷開時間Δt來設置使選通開關78斷開的定時(斷開定時tOFF)，以將在一個打印周期T內接通選通開關78的定時(接通定時tON)設置為恒定的。即，在一個打印周期中，根據(jù)下式確定各斷開時間Δt的斷開定時tOFFtON＝Δt+tOFF＝Δt1+tOFF1(小滴)＝Δt2+tOFF2(中滴)＝Δt3+tOFF3(大滴)在圖7中，設置tON＝Δt3，因此斷開定時tOFF3＝0。
通過基于如上所述地確定的斷開時間Δt和斷開定時tOFF對選通開關78進行接通/斷開控制，可以將點形成為使得墨滴在紙16上的撞擊位置均勻地對準，從而可以實現(xiàn)高質量的打印。
<第二實施例>
接下來在以下說明中對本發(fā)明的第二實施例進行描述。第二實施例的基本結構與第一實施例的基本結構相同。在第二實施例中，由相同的標號表示與第一實施例的部分相同的部分，并略去重復的說明。
圖8示出了在第二實施例中使用的驅動電路82(而不是第一實施例中的驅動電路76)的概要結構。
驅動電路82包括選通開關84作為第二開關元件。該選通開關與電阻器80串聯(lián)連接。
由此，在驅動電路82中，通過使選通開關84斷開，可以使當使選通開關78斷開時導致的從壓電元件62的放電停止。
如圖9所示，當由于選通開關84被斷開而使放電停止時，壓電元件62保持當選通開關84被斷開時的端子電壓V。
如圖8所示，將驅動電路82連接到驅動控制電路72A(設置驅動控制電路72A來代替驅動控制電路72)。驅動控制電路72A輸出放電限制信號作為有關選通開關84的驅動操作信號，并輸出用于分別驅動所述多個選通開關78的放電控制信號。通過該放電限制信號使選通開關84接通或斷開。
由此，如圖9所示，在驅動電路82中，響應于放電限制信號使選通開關84接通，并響應于放電控制信號使選通開關78斷開。因此，啟動了從壓電元件62的放電。
在驅動電路82中，在保持選通開關78的斷開狀態(tài)的同時，當響應于放電限制信號使選通開關84斷開時，從壓電元件62的放電停止。由此，將壓電元件62的端子電壓V保持為當選通開關84被斷開時的電壓。
隨后，接通選通開關78，并啟動對壓電元件62的充電，使得壓電元件62的端子電壓V升高到從電源電路74供應的電壓Vs的電平。
在具有以上結構的驅動電路82中，例如，假設噴射滴量為小滴、中滴以及大滴，當電勢差ΔV為ΔV1、ΔV2以及ΔV3，并且用于獲得電勢差ΔV1、ΔV2以及ΔV3所需的斷開時間長度Δt為Δt1、Δt2、Δt3時，選通開關84的斷開時間為Δt，并且啟動對壓電元件62的充電的接通定時為tON。
按此方式，液滴噴射器64可以進行操作，以與噴射滴量和選通開關78的斷開時間Δt無關地、在一個打印周期內按相同的接通定時tON進行噴射，由此可以使墨滴在紙16上的撞擊位置均勻地對準，由此實現(xiàn)了均勻打印。
即，將上述驅動電路76配置成為了使墨滴的著落位置對準，基于斷開時間Δt和接通定時tON來設置選通開關78的用于啟動從壓電元件62的放電的斷開定時tOFF，并基于如上所述地設置的斷開定時tOFF和斷開時間Δt來驅動選通開關78。
同時，將驅動電路82配置成基于斷開時間Δt來驅動選通開關78，同時基于接通定時tON來驅動選通開關84，從而可以使從液滴噴射器64噴射出的墨滴在紙16上的著落位置均勻地對準。
更具體來說，僅僅通過設置接通定時tON并基于所設置的接通定時tON來驅動選通開關84，就可以將墨滴的著落位置設置在基于接通定時tON所確定的位置處。
通過使用上述驅動電路82，可以容易地形成將點的位置均勻地對準的高質量圖像。
此外，當通過放電控制信號使選通開關78接通時，通過由放電限制開關使選通開關84斷開，作為由放電控制信號使選通開關84斷開的結果，可以在對壓電元件62進行充電的過程中限制流過電阻器80(其充當放電元件)的電流，從而可以抑制功耗的浪費。
可以將驅動電路82配置成由單個放電限制信號驅動并操作多個選通開關84。另選地，也可以將它配置成針對各選通開關84(即，針對各液滴噴射器64)設置接通定時tON。
當在多個液滴噴射器64中出現(xiàn)了在紙16的副掃描方向上墨滴著落位置未對準時，基于該未對準對接通定時tON進行校正，使得墨滴著落位置對準，由此可以抑制墨滴著落位置在副掃描方向上的未對準，從而可以形成高質量圖像。
還可以將在以上說明中被設置為放電元件的電阻器80設置為IC中的電阻元件，在該IC中將選通開關78等形成為集成形式以執(zhí)行門控制。另選地，可以將電阻器80設置成在該IC的外部與壓電元件62相并聯(lián)。與將電阻器80形成在IC中相比，與壓電元件相并聯(lián)地設置電阻器80的優(yōu)點在于可以抑制IC的產(chǎn)熱。
上述多個實施例僅僅示出了本發(fā)明的多個示例，而不是為了對本發(fā)明的結構進行限制。在以上多個實施例中，通過示例的方式對噴墨記錄裝置10進行了描述，然而，本發(fā)明絕不限于此，而是可以將本發(fā)明應用于具有被設計成通過使用壓電元件來噴射墨滴的任意結構的噴墨記錄裝置。
此外，在以上實施例中使用的驅動電路78、82示出了應用了本發(fā)明的驅動電路的示例，但是這些驅動電路78、82并不是為了限制本發(fā)明的結構，可以將本發(fā)明應用于用于控制壓電元件62的充電和放電的任何其他結構。
此外，在所述多個實施例中，將液滴噴射裝置作為用于通過噴射墨滴來執(zhí)行圖像記錄的墨滴記錄裝置進行了說明，然而，本發(fā)明絕不限于此，也可以將本發(fā)明應用于具有被設計成使得通過使用壓電元件作為致動器來噴射液滴的任意結構的液滴噴射裝置。
權利要求
1.一種壓電元件的驅動電路，該壓電元件被設置為液滴噴射器中的致動器，以通過根據(jù)施加給所述壓電元件的電壓的變化使所述液滴噴射器的壓力室膨脹和收縮，來使得所述液滴噴射器噴射一個或多個液滴，該壓電元件的驅動電路包括電源，其輸出被施加給所述壓電元件的具有指定電壓的電力；與所述壓電元件并聯(lián)連接的放電元件；以及設置在所述電源與所述并聯(lián)連接的壓電元件和放電元件之間的第一開關元件，該第一開關元件根據(jù)向其輸入的第一操作信號而斷開或閉合。
2.根據(jù)權利要求1所述的壓電元件的驅動電路，該壓電元件的驅動電路還包括與所述放電元件串聯(lián)連接的第二開關元件，該第二開關元件根據(jù)向其輸入的第二操作信號而斷開或閉合。
3.根據(jù)權利要求1所述的壓電元件的驅動電路，其中，所述放電元件是具有基于所述壓電元件的靜電電容而設置的電阻值的電阻器。
4.根據(jù)權利要求2所述的壓電元件的驅動電路，其中，所述放電元件是具有基于所述壓電元件的靜電電容而設置的電阻值的電阻器。
5.一種液滴噴射裝置，該液滴噴射裝置包括液滴噴射器，由于壓力室響應于施加給壓電元件的電壓的變化而膨脹和收縮，所述液滴噴射器從與所述壓力室相連通的一個或多個噴嘴噴射出一個或多個液滴；電源，其輸出用于驅動所述壓電元件的具有指定電壓的電力；充電單元，其允許利用從所述電源輸出的電力將所述壓電元件充電到所述指定電壓；放電單元，其允許被充電到所述指定電壓的所述壓電元件放電；以及驅動控制單元，其通過所述充電單元和所述放電單元來控制對所述壓電元件的充電和放電，并通過由所述充電元件對已開始由所述放電元件進行放電的所述壓電元件進行充電來改變其端子電壓，由此驅動已開始由所述放電元件進行放電的所述壓電元件。
6.根據(jù)權利要求5所述的液滴噴射裝置，該液滴噴射裝置還包括放電限制單元，在所述驅動控制單元對所述放電限制單元的控制下，所述放電限制單元對通過所述放電單元對所述壓電元件的放電進行限制。
7.根據(jù)權利要求5所述的液滴噴射裝置，其中，所述充電單元包括設置在所述電源與所述壓電元件之間的第一開關元件；所述放電單元包括具有指定電阻值并且與所述壓電元件并聯(lián)連接的電阻器；并且所述驅動控制單元通過對所述第一開關元件的接通或斷開操作來控制對所述壓電元件的充電或放電。
8.根據(jù)權利要求6所述的液滴噴射裝置，其中，所述充電單元包括設置在所述電源與所述壓電元件之間的第一開關元件；所述放電單元包括具有指定電阻值并且與所述壓電元件并聯(lián)連接的電阻器；并且所述驅動控制單元通過對所述第一開關元件的接通或斷開操作來控制對所述壓電元件的充電或放電。
9.根據(jù)權利要求8所述的液滴噴射裝置，其中，所述驅動控制單元基于由所述壓電元件的所述靜電電容、所述電阻器的所述電阻值以及所述液滴噴射器的所述滴噴射量確定的所述第一開關元件的斷開時間，來對所述第一開關元件的操作進行控制。
10.根據(jù)權利要求8所述的液滴噴射裝置，其中，所述放電單元包括與所述電阻串聯(lián)連接的第二開關元件；并且所述驅動控制單元通過使所述第二開關元件斷開，來使所述壓電元件的放電停止。
11.根據(jù)權利要求10所述的液滴噴射裝置，其中，所述驅動控制單元通過所述第一開關元件的操作來控制所述放電啟動和充電啟動定時，并基于所述壓電元件的所述靜電電容、所述電阻器的所述電阻值以及所述液滴噴射器的所述滴噴射量來控制所述第二開關元件的操作。
12.根據(jù)權利要求9所述的液滴噴射裝置，其中，所述驅動控制單元進行控制，以使所述第一開關元件按指定定時在斷開狀態(tài)與接通狀態(tài)之間切換。
13.根據(jù)權利要求10所述的液滴噴射裝置，其中，所述驅動控制單元進行控制，以使所述第一開關元件按指定定時在斷開狀態(tài)與接通狀態(tài)之間切換。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種壓電元件的驅動電路和液滴噴射裝置。本發(fā)明公開了一種液滴噴射頭的驅動電路，該液滴噴射頭用于通過使液滴噴射器的壓力室響應于施加給作為致動器而設置的壓電元件的電壓的變化而膨脹和收縮，來從液滴噴射器噴射液滴。該驅動電路包括電源，其輸出被施加給所述壓電元件的具有指定電壓的電力；設置在所述電源與并聯(lián)連接的壓電元件和放電元件之間的第一開關元件，該第一開關元件根據(jù)向其輸入的第一操作信號而斷開或閉合。
文檔編號B41J2/045GK1944055SQ20061015998
公開日2007年4月11日 申請日期2006年9月29日 優(yōu)先權日2005年10月5日
發(fā)明者滝沢文則 申請人:富士施樂株式會社