[發明專利]驅動噴墨記錄頭的方法和噴墨記錄裝置

無效

• 申請號: 00805572.6
• 申請日: 2000-01-26
• 公開（公告）號: CN1345272A
• 公開（公告）日: 2002-04-17
• 發明（設計）人: 奧田真一;荒木雅俊
• 申請（專利權）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: B41J2/045
• 分類號: B41J2/045;B41J2/205
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 朱進桂

技術領域

本發明涉及一種驅動噴墨記錄頭的方法和噴墨記錄裝置，具體地說，涉及一種驅動噴墨記錄頭的驅動技術，用于通過從噴墨記錄器中的墨水噴嘴噴出的微小墨滴記錄字符和圖像。

背景技術

作為常規噴墨記錄系統，已知有液滴需求型噴墨系統，使用機電換能器比如壓電致動器，從而使得在裝有液體墨水的壓力室中將會產生壓力波(聲波)，以使該壓力波從與該壓力室連接的噴嘴中噴射墨水微滴。在日本的專利出版物昭53-12138中公布有使用液滴需求型噴墨系統的噴墨記錄方法。這種類型的噴墨記錄頭結構的一個例子在圖22中示出。

參照圖22，一個壓力室61連接用于噴出墨水的噴嘴62和用于通過墨水室63從墨水容器(未示出)中引導墨水的墨水供應路徑64。在壓力室的底表面上安裝一振動片65。

當要噴射墨水微滴時，安裝在壓力室61外側的壓電致動器66工作，以移動振動片65，從而壓力室61內的容積改變，印刷在其中產生壓力波。這個壓力波引起壓力室61中的部分墨水將通過噴嘴62噴射，作為飛出的墨水微滴67。飛行的墨水微滴落在例如記錄紙這樣的記錄媒體上，并且在那上面形成記錄點。根據圖象數據重復這樣形成的記錄點，從而在記錄紙上記錄字符或圖像。

為了以這類噴墨記錄頭實現高質量的圖象，必須使噴射出的墨水微滴的直徑(小滴直徑)最小化。更明確的說，為了獲得具有小的顆粒性的平滑圖像，必須使記錄紙上形成的記錄點(像素)做到盡可能的小。由于這個原因，噴射的墨水微滴的直徑必須在尺寸上最小化。通常，隨著點的直徑變成40微米或更小，圖像的顆粒性大大地降低。當點的直徑變成30微米或更小時，即使在圖像的突出部分也很難從在視覺上識別個體的點，使圖象質量大大地改善。

墨水微滴直徑和點的直徑間的關系取決于墨水微滴的飛行速度(小滴速度)、墨水的物理屬性(粘滯性，表面張力)、記錄紙的類型等。一般說來，點的直徑是墨水微滴直徑尺寸的大約兩倍。因此，為了獲得30微米或更小的點直徑，墨水微滴直徑必須設定為15微米或更小。在本說明書中，墨水微滴的直徑(小滴直徑)是指替代在單次噴出動作中噴射出的墨水(包括附屬物)的總量的球狀小滴的直徑。

使墨滴直徑最小化的最有效方法是減小噴嘴直徑。然而，事實上噴嘴直徑不能降低到不足大約25微米，這在制造中產生技術困難，而且事實是隨著噴嘴直徑降低，會促使噴嘴被阻塞。因此，單純通過減小噴嘴直徑，是不可能獲得15微米量級的墨水直徑的。為了解決這個問題，公知的是利用所用驅動方法的方式減小噴射出的墨水微滴的小滴直徑，而且提出了一些有效的方法。

作為一個這樣的例子，日本的專利的出版物昭55-17589透露了一種彎液面控制技術，以致在噴嘴孔的墨水彎液面被引向壓力室時，在其噴出之前的瞬間，一旦壓力室膨脹，于是墨水微滴噴射出。圖23示出了用于驅動使用這項技術的壓電致動器的驅動波形的例子。在本說明書中，在驅動電壓和壓電致動器操作之間的相互關系是致使驅動電壓增加，壓力室的容積減小，反過來，隨著驅動電壓減小，壓力室的容積增加。通常，基于壓電致動器的結構和壓電元件的極化方向，極性經常顛倒。

參照圖23所示驅動波形，從V1到零伏(特)的電壓降(71)使壓力室的容積膨脹。后來的從0伏到V2的電壓上升(72)壓縮壓力室的容積，從而噴射墨水微滴。每一下降時間t1和上升時間t2的間隔通常是在2-10微秒的量級，它比傳統的壓電致動器的固有的周期Ta更長。

圖25(a)到(d)舉例說明了基于圖23的驅動波形的運用，在噴嘴孔處墨水彎液面的運動。在初始狀態墨水彎液面具有平的上位部分(圖25(a))。隨著在噴出之前瞬間壓力室膨脹，墨水彎液面的頂部呈現凹狀，如圖25(b)所示。當有這樣的一凹形的墨水彎液面時，隨著壓縮室由電壓上升71壓縮，在墨水彎液面的中央形成一個細的液體柱，如圖25(c)所示。緊接著，隨著液體柱的頂端被分開，形成墨水微滴84(圖25(d))。墨水微滴直徑大體上等于如此形成的液體柱的厚度，并且比噴嘴直徑小。因此利用這樣的驅動方法，能夠噴射具有比噴嘴直徑更小的直徑的墨水微滴。

如上面描述的，彎液面控制系統允許具有比噴嘴直徑更小的墨水微滴噴出。然而，當利用圖23所示這樣的驅動波形時，實際上獲得的小滴的最小的直徑是大約25微米，它仍然不能滿足更高的圖象質量的需要。