[发明专利]驱动喷墨记录头的方法和喷墨记录装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动喷墨记录头的方法和喷墨记录装置，具体地说，涉及一种驱动喷墨记录头的驱动技术，用于通过从喷墨记录器中的墨水喷嘴喷出的微小墨滴记录字符和图像。

背景技术

作为常规喷墨记录系统，已知有液滴需求型喷墨系统，使用机电换能器比如压电致动器，从而使得在装有液体墨水的压力室中将会产生压力波(声波)，以使该压力波从与该压力室连接的喷嘴中喷射墨水微滴。在日本的专利出版物昭53-12138中公布有使用液滴需求型喷墨系统的喷墨记录方法。这种类型的喷墨记录头结构的一个例子在图22中示出。

参照图22，一个压力室61连接用于喷出墨水的喷嘴62和用于通过墨水室63从墨水容器(未示出)中引导墨水的墨水供应路径64。在压力室的底表面上安装一振动片65。

当要喷射墨水微滴时，安装在压力室61外侧的压电致动器66工作，以移动振动片65，从而压力室61内的容积改变，印刷在其中产生压力波。这个压力波引起压力室61中的部分墨水将通过喷嘴62喷射，作为飞出的墨水微滴67。飞行的墨水微滴落在例如记录纸这样的记录媒体上，并且在那上面形成记录点。根据图象数据重复这样形成的记录点，从而在记录纸上记录字符或图像。

为了以这类喷墨记录头实现高质量的图象，必须使喷射出的墨水微滴的直径(小滴直径)最小化。更明确的说，为了获得具有小的颗粒性的平滑图像，必须使记录纸上形成的记录点(像素)做到尽可能的小。由于这个原因，喷射的墨水微滴的直径必须在尺寸上最小化。通常，随着点的直径变成40微米或更小，图像的颗粒性大大地降低。当点的直径变成30微米或更小时，即使在图像的突出部分也很难从在视觉上识别个体的点，使图象质量大大地改善。

墨水微滴直径和点的直径间的关系取决于墨水微滴的飞行速度(小滴速度)、墨水的物理属性(粘滞性，表面张力)、记录纸的类型等。一般说来，点的直径是墨水微滴直径尺寸的大约两倍。因此，为了获得30微米或更小的点直径，墨水微滴直径必须设定为15微米或更小。在本说明书中，墨水微滴的直径(小滴直径)是指替代在单次喷出动作中喷射出的墨水(包括附属物)的总量的球状小滴的直径。

使墨滴直径最小化的最有效方法是减小喷嘴直径。然而，事实上喷嘴直径不能降低到不足大约25微米，这在制造中产生技术困难，而且事实是随着喷嘴直径降低，会促使喷嘴被阻塞。因此，单纯通过减小喷嘴直径，是不可能获得15微米量级的墨水直径的。为了解决这个问题，公知的是利用所用驱动方法的方式减小喷射出的墨水微滴的小滴直径，而且提出了一些有效的方法。

作为一个这样的例子，日本的专利的出版物昭55-17589透露了一种弯液面控制技术，以致在喷嘴孔的墨水弯液面被引向压力室时，在其喷出之前的瞬间，一旦压力室膨胀，于是墨水微滴喷射出。图23示出了用于驱动使用这项技术的压电致动器的驱动波形的例子。在本说明书中，在驱动电压和压电致动器操作之间的相互关系是致使驱动电压增加，压力室的容积减小，反过来，随着驱动电压减小，压力室的容积增加。通常，基于压电致动器的结构和压电元件的极化方向，极性经常颠倒。

参照图23所示驱动波形，从V1到零伏(特)的电压降(71)使压力室的容积膨胀。后来的从0伏到V2的电压上升(72)压缩压力室的容积，从而喷射墨水微滴。每一下降时间t1和上升时间t2的间隔通常是在2-10微秒的量级，它比传统的压电致动器的固有的周期Ta更长。

图25(a)到(d)举例说明了基于图23的驱动波形的运用，在喷嘴孔处墨水弯液面的运动。在初始状态墨水弯液面具有平的上位部分(图25(a))。随着在喷出之前瞬间压力室膨胀，墨水弯液面的顶部呈现凹状，如图25(b)所示。当有这样的一凹形的墨水弯液面时，随着压缩室由电压上升71压缩，在墨水弯液面的中央形成一个细的液体柱，如图25(c)所示。紧接着，随着液体柱的顶端被分开，形成墨水微滴84(图25(d))。墨水微滴直径大体上等于如此形成的液体柱的厚度，并且比喷嘴直径小。因此利用这样的驱动方法，能够喷射具有比喷嘴直径更小的直径的墨水微滴。

如上面描述的，弯液面控制系统允许具有比喷嘴直径更小的墨水微滴喷出。然而，当利用图23所示这样的驱动波形时，实际上获得的小滴的最小的直径是大约25微米，它仍然不能满足更高的图象质量的需要。