专利名称：图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及图像形成装置，尤其涉及一种配备有墨滴排放头的图像形成装置。
背景技术：
JP4-15735B[参考专利2]JP10-81012A适用于图像形成装置的喷墨记录设备，例如打印机、传真装置、复印机和绘图仪，使用排放墨滴的喷墨头。至于喷墨头，已经有基于多种技术的产品，例如压电型产品，这种产品通过用作产生压力的压力产生装置的压电器件对墨通路中的墨加压，以使墨室(ink chamber)的体积改变，从而使构成墨通路(受压墨室(pressurized ink chamber))的分隔部分的隔片(diaphragm)变形来排出墨滴；热动式产品，这种产品利用热电阻加热受压墨室中的墨产生气泡来排出墨滴；以及静电产品，这种产品通过在隔片和与该隔片相对设置的电极之间施加静电力使隔片变形来改变受压墨室的体积，从而排出墨滴。
关于喷墨头的驱动有两种方法。一般来说，一种称为“推挤(push andstrike)”法，其通过朝受压墨室推动隔片减小受压墨室的体积来排出墨滴；另一种称为“拉挤(pull and strike)”法，其当先被拉出的隔片返回到其原始位置时排出墨滴。
另外，专利参考1公开了一种形成大墨滴的方法，其中两个或多个顺序的墨滴，即，顺序地排出墨小滴，在到达记录介质(纸件)之前墨小滴汇合形成大墨滴。
此外，专利参考2公开了一种能够进行灰度(gradation)打印的装置，其中第一驱动脉冲排放第一滴墨滴，第二驱动脉冲排出尺寸不同于第一滴墨滴的第二滴墨滴；通过组合第一和第二驱动脉冲可得到多于四个灰度等级。
通常，大墨滴用于打印较宽区域，而小墨滴用于打印精细图案。因此，大墨滴需要含有足够的墨量，墨量是喷嘴的节距和喷嘴列的数量所确定的分辨率的函数。例如，具有150dpi喷嘴节距的同一颜色的两个喷嘴列提供300dpi的分辨率。如果大墨滴的墨量不充足，则不能完全打印较宽区域，在喷嘴列方向(次扫描方向)上留下白点。这就需要隔行扫描，降低了打印速度。
如果喷嘴节距很小，较少的墨滴量就可以了。然而，这样就出现了问题，例如由于可达到的加工精度在减小喷嘴节距上存在局限，除非喷嘴的数量增加，否则打印速度将变慢，并且由于控制增加的喷嘴而增加的控制IC的电路而增加成本。
由于这个原因，大墨滴所需的墨量仍旧很大。另一方面，需要小墨滴更小以实现欲打印的更精细图案。也就是说，大墨滴的墨滴量Mj与小墨滴的之比增大了，由此，需要分别控制大墨滴和小墨滴。
为了解决上述问题，希望改进如[专利参考1]所公开的方法，即在到达目标介质(纸件)之前汇合各小墨滴获得一个大墨滴，以便可减少各小墨滴的量，并且可增加用于形成大墨滴的小墨滴的数量。
另外，为了在次扫描方向上分布大墨滴，小墨滴要在到达目标介质(纸件)之前汇合，需要在例如毫秒的较短间隔内排出小墨滴。例如，如果喷嘴和记录介质(纸件)之间的间隙设为约1mm，并且墨滴的速度在5至10+m/s之间，如同通常的惯例，墨滴在100-200μs中到达目标介质(纸件)。
在这个时间间隔中，由于排放在前的墨滴，受压墨室的压力振动并没有完全衰减。由于这个原因，顺序排放墨滴的频率需要在根据受压墨室振动的适当时间选择。
此处，参照图39和图40解释排放两滴墨滴时的时序相关性，其中以d33方向移位的压电器件(压电振荡器)构成打印头。
图39示出了排放两滴墨滴的驱动脉冲，驱动脉冲含有两个驱动脉冲P501和P502。在使用如上所述以d33方向移位的压电器件(压电振荡器)的打印头的情况中，当受压墨室分别被驱动脉冲P501和P502的上升沿波组分P501a(由箭头表示的上升斜边)和波组分P502a(由箭头表示的上升斜边)收缩时，排放墨滴。
图40示出了当两个驱动脉冲P501和P502之间的墨滴排放的时间间隔Td变化时，测量墨滴速度Vj和墨滴量Mj的例子。根据从第一滴墨滴排放至其到达1mm远的目标介质(纸件)的时间获得墨滴速度Vj。由于这个原因，当用于第二墨滴时，该墨滴速度Vj稍稍低于实际速度。另外，仅由黑三角示出的绘图点(即，与白色三角没有联系)示出第一墨滴和第二墨滴的墨滴速度Vj相同，并且第二墨滴与第一墨滴汇合(两滴墨滴已经聚合)。还有，在墨滴排放给定次数后根据墨消耗总量获得墨滴量Mj，在该例子中就是第一墨滴和第二墨滴的和。
如图40所示，在Td＝8和Td＝12的情况中，参数(Vj和Mj)具有陡坡，当由于外界因素，例如喷嘴的振动、温度和负压，振动频率稍稍变动时，墨滴速度Vj和墨滴量Mj倾向于较大的改变，这种改变是一种不期望的结果。另一方面，当Td接近10时，压力互相抵消，并且墨滴速度Vj趋向于变慢，引起所不期望的第二墨滴和第一墨滴不能相汇合。
也就是说，不期望在压力同步的时间(峰值时间)排放墨滴。
然而，当相汇合的墨滴数量增加，并且墨滴在峰值时间顺序排放时，受压墨室由于振动受到强烈地激励。振动，即，剩余振动引起额外且不必要的墨排放。因为以不适当的压力排放额外的墨，所以这种排放是有缺陷的，引起喷嘴表面受到污染。当喷嘴表面受到污染时，喷墨方向可能被改变(从直向下方向偏斜)，喷嘴可能堵塞并且不能喷射，墨滴速度Vj可能被降低，并且排放的可能不是一个墨滴而变成喷雾，导致劣质的打印。
为了克服这些问题，即，为了剩余压力不引起额外和多余墨的排放，经常使用的方法是降低驱动压力。然而，当墨滴数量增加时，可稳定进行排放的压力范围变得较窄。也就是说，降低压力并不总是一个解决方法。
发明内容
本发明的一般目的是提供一种图像形成装置，其基本上消除由现有技术的局限和缺点引起的一个或多个问题。
本发明更具体的目的是提供一种可高速打印高清晰度图像的图像形成装置，其中在稳定进行墨滴排放的同时可在大范围内改变墨滴量Mj。
在下文描述中将表明本发明的特征和优点，并且根据描述和相应的附图部分将变得显而易见，或是根据描述中提供的教导通过实践本发明可认识到本发明的特征和优点。通过在如此全面、清楚、简明和准确措辞的说明中着重指出的图像形成装置将实现并获得本发明其它目的以及特征和优点，可使本领域的技术人员实现本发明。
为了实现这些和其它优点，并根据如在此所体现和概括地描述的本发明的目的，本发明如下提供。
根据本发明解决上述问题的图像形成装置包括顺序排放预定数量墨滴的结构，其中除了多个墨滴中最后一个墨滴的至少一个墨滴在前面的墨滴之后以约(n+1/2)×Tc的时间间隔排放，其中n是等于或大于1的整数，且Tc表示受压墨室的一个谐振周期。
在此，理想的是，n设为1(n＝1)，即，时间间隔设为1.5×Tc。另外，对于除了在各自的在前墨滴之后以(n+1/2)×Tc时间间隔排放的一个或多个墨滴的墨滴，理想的是在各自的在前墨滴之后以约n×Tc的时间间隔排放。
另外，理想的是第一墨滴通过使没有先被扩张的受压墨室收缩而排出，或是可替换地，通过以大于最初扩张体积的体积来缩小受压墨室而排出。在这种情况中，理想的是在第一墨滴之后，以约(n+1/2)的间隔排放第二墨滴。通过排放的墨滴到达目标介质(纸件)的持续时间计算出墨滴速度Vj，其中到达目标介质的距离设为1mm，假设其后没有更多的墨滴。
还有，理想的是，在各自的在前墨滴之后以约(n+1/2)×Tc的间隔排放的墨滴的速度Vj设为大于3m/s，以该速度可汇合顺序的墨滴。
另外，理想的是，在从喷嘴至目标介质的射程中四个或是更多墨滴汇合形成一个墨滴。
另外，理想的是，驱动脉冲包括在排放最后一个墨滴之后，用于抑制剩余振动的波形。在这种情况中，抑制剩余振动的波形状被理想地成形，以便排放最后一个墨滴之后在谐振周期Tc内衰减振动。
还有，理想的是，用于形成大墨滴的被选择的驱动脉冲的一部分和多个部分能够形成小号墨滴和中号墨滴。另外，理想的是，驱动脉冲包括振动弯液面而不使墨滴排放的波形。还有，理想的是，存在一个时间间隔，其中即使给定的通道不在给定的打印周期内排放墨滴，电压也施加到压力产生部件。在这种情况中，该压力产生装置为压电器件，并且该压电器件在上述施加电压的间隔期间被充电。
在此，移位方向为d33的压电器件可作为压力产生装置。另外，支撑对应于受压墨室部分的压电器件的支撑部分可以是压电器件的一部分。
图1是表示用作本发明图像形成装置的喷墨记录设备的机构部分的例子的透视图；图2是喷墨记录设备的机构部分的侧视图；图3是示出喷墨头一个例子的沿墨室长边方向截取的截面图，该喷墨头构成记录器的记录头；图4是示出喷墨头沿墨室短边的截面图；图5是示出喷墨记录器的控制单元的概要的结构图；图6是示出涉及喷墨头驱动控制的控制单元的一部分的结构图；图7是示出根据本发明第一实施例的驱动信号的图；图8是示出第一比较例的驱动信号的图；图9是解释在第一实施例和第一比较例的情况中墨滴速度和压力之间关系的图；图10是解释在第一实施例和第一比较例的情况中墨滴量和电压之间关系的图；图11示出了与第一实施例的驱动脉冲相对应的墨滴排放位置；图12示出了与第一比较例的驱动脉冲相对应的墨滴排放位置；图13示出了在第一实施例和第一比较例的情况中墨滴速度的频率特性的图；图14示出了在第一实施例和第一比较例的情况中墨滴量的频率特性的图；图15示出了在第一实施例和第一比较例的情况中对于相同墨滴量的墨滴速度的频率特性的图；图16示出了在第一实施例和第一比较懒的情况中对于相同墨滴速度的墨滴量的频率特性的图；图17示出了与第一实施例的驱动脉冲相对应的墨滴排放位置；图18示出了与第一比较例的驱动脉冲相对应的墨滴排放位置；图19是根据本发明第二实施例的驱动信号的图；图20是根据第二实施例的驱动脉冲电压特性的图；图21是根据本发明第三实施例的驱动信号的图；图22是根据本发明第四实施例的驱动信号的图；
图23是根据本发明第五实施例的驱动信号的图；图24是根据本发明第六实施例的驱动信号的图；图25是对应于根据第一实施例的驱动脉冲的墨滴量和多个脉冲之间关系的图；图26是对应于根据第一实施例的驱动脉冲的驱动周期的墨滴量和墨滴速度之间关系的图；图27示出了用于排放第二墨滴的驱动脉冲的电压波形的图；图28示出了用于排放第二墨滴的驱动脉冲的电压波形的图；图29示出了根据本发明第七实施例的驱动信号的图；图30示出了根据本发明第八实施例的驱动信号的图；图31示出了根据本发明第九实施例的驱动信号的图；图32是图31的展开图；图33示出了用于解释分级记录的驱动脉冲的图；图34示出了用于形成大墨滴的驱动脉冲的图；图35示出了用于形成中号墨滴的驱动脉冲的图；图36示出了用于形成小号墨滴的驱动脉冲的图；图37示出了施加到非排放通道的电压波形的图；图38示出了用于产生施加到非排放通道的弯液面振动的电压波形的图；图39示出了用于排放两个墨滴的电压波形的图；图40示出了在排放两个墨滴的情况中时间特性的图。
具体实施例方式
在下文中，参照相应的附图描述本发明的实施例。
图1是表示用作本发明图像形成装置的喷墨记录设备的机构部分的例子的透视图。图2是喷墨记录设备的机构部分的侧视图。
喷墨记录设备包括记录器主体1，其包括打印机构单元2，该机构单元还包括在主扫描方向上可移动的滑架13，安装在滑架13上的一个或多个喷墨头14，以及一个或多个用于将墨提供给喷墨头14的墨盒15。喷墨记录设备还包括提供记录介质(纸件)3的供应盒4，以及可选择地包括手动供应盘5，以便由打印机构单元2将所需图案打印于其上，还包括设置在喷墨记录设备后侧上，用于接收记录介质3的接收盘6。
打印机构单元2包括主导辊11和副导辊12，它们都用作水平穿过设置在右和左侧上的侧盘(未示出)的引导部件，该引导部件支撑滑架13以便在主扫描方向上自由滑动(即，垂直于图2的纸面方向)。每一个喷墨头14排放黄色(Y)、青色(C)、品红色(M)和黑色(Bk)墨之一，具有设为向下排放的墨滴方向。墨盒15设置在滑架13的上部，将各墨提供给喷墨头14，墨盒15是可替换的。
每个墨盒15包括设置在上部起到空气自由通路作用的气嘴，设置在底部用于供给墨的供墨嘴，以及含有多孔材料的物体，其装满墨，其中通过多孔材料的毛细管作用以轻微的负压维持要提供给喷墨头14的墨。来自各墨盒15的墨被提供给喷墨头14。
如前所简要描述的，滑架13以其后侧插入主辊轴11而被自由滑动安装，该后侧位于被传送的记录介质3(纸件)的下游侧，其前侧设置在副辊轴12上，该前侧位于被传送的记录介质3的上游侧。为了移动滑架13以便在主扫描方向上扫描，同步带(timing belt)20安装在驱动滑轮18和从动滑轮19之间，它们通过主扫描马达17驱动。同步带20固定在滑架13上，以便当反向主扫描马达17的转动时，滑架13往复运动。
另外，尽管提供喷墨头14之一作为每种颜色的记录头，但也可使用具有排放每种颜色墨滴的多个喷嘴的一个头。在本实施例中，偏压型喷墨头用在喷墨头14，每一个喷墨头都包括形成墨通路分隔部分的至少一部分表面的隔片，其中压电器件使该隔片变形。
为了将放置在供应盒4中的记录介质(纸件)3传送到头14的下方部分，打印机构单元2包括用于从供应盒4分离并馈送一张纸件3的馈送辊21和摩擦垫22，以相反方向传送纸件3的传送轮24，传送压带轮25推动传送轮的边缘，用于限定由传送轮24传送的纸件3的传送角度的顶压带轮26，以及用于通过齿轮序列转动传送轮24的副扫描马达27。
打印机构单元还包括纸件接收元件29，用于在喷墨头14的下方部分对应于滑架13的主扫描方向上的移动范围引导由传送轮24传动的纸件3。打印机构单元2还包括在纸件接收元件29的纸件传送下游侧上的下述元件，也就是，传送压带轮31和齿轮32，其转动以输送在传送方向上的纸件3；传送轮33和齿轮34，其用于将纸件3传送到接收盘6；以及用于形成传送路径的引导元件35和36。
利用上述机构，在主扫描方向上移动滑架13，根据图像信号驱动喷墨头14，排放相应墨到止住的纸件3上，从而完成一行的打印。当该行的打印完成时，在纸件3传送预定量之后打印后面的行。当接收到打印结束信号和表示纸件3已到达打印区域的预定底部的信号之一时，打印终止并且传送纸件3。
另外，在滑架13的移动方向右手侧上的打印区域之外的一个位置中，设置有用于使喷墨头14从不良排放还原的恢复装置(recovery apparatus)37。该恢复装置37配备有加盖元件、负压元件和清洁元件。当不使用滑架13时，其移动到恢复装置37，并且加盖元件给喷墨头14加盖以便维持喷嘴的潮湿状态，并防止了由于墨干燥而产生的不良排放；抽出(清除)与打印无关的墨以便调节所有喷嘴的墨粘性而获得稳定的排放性能。
当发生不良排放时，加盖元件密封喷墨头14的喷嘴，负压元件通过管道将墨、气泡等等抽出喷嘴，以及清洁元件去除粘附在喷嘴上的墨、灰尘等。通过这种方式恢复恰当的排放。另外，抽出的墨被排放到安装在主体2下方部分的墨处理罐(ink disposal tank)中，并且设置在墨处理罐中的吸墨器(inkabsorber)吸收被处理的墨。
下面参照图3和图4描述喷墨记录设备中喷墨头14。图3是喷墨头14的沿墨室长边方向的截面图，以及图4是沿短边方向的墨室的喷墨头14的截面图。
喷墨头14包括有单晶硅基底形成的通路板(passage board)，与通路板41下表面相连接的隔片42，以及与该通路板41上表面相连接的喷嘴片(nozzle plate)43，它们构成了强迫墨穿过喷嘴通路45a而使喷嘴45排放墨滴的受压墨室46，以及用作流体抵抗部分的供墨道路(ink supply way)47，其把来自共用墨室48通过供墨嘴49供应的墨提供给受压墨室46。
另外，层压型压电器件52起到电子-机械转换器的作用，即，用于使受压墨室46中墨加压的压力产生装置(致动装置)设置在与每个墨室46相对应的隔片42的外表面侧(与受压墨室侧相对的一侧)。压电器件52连接到基底53上。另外，在压电器件52中，对应于将受压墨室46分隔开的分隔部分41a(双节距结构)形成支撑部分54。进行半切开切割加工，以便将压电器件分割为类似梳齿形状，相邻的齿交替的用作压电器件52和支撑部分54。尽管支撑部分54的材料和结构与偏移设备52的相同，但其区别在于驱动电压没有施加到支撑部分54上。在这种方法中，支撑部分54仅仅用作物理支撑。
另外，隔片42的周边用含有缝填充材料的粘合剂50与框架元件44连接。该框架元件44包括用作共用墨室48的凹部，和未示出的供墨孔，用于从外部将墨提供给共用墨室48。框架44通过利用例如环氧树脂或聚苯硫醚的注模法形成。
虽然通过使用诸如氢氧化钾(KOH)溶液的碱性蚀刻溶液，各向异性蚀刻例如晶面方向(110)的单晶硅基底来形成通路板41，由此形成用作喷嘴通路45a、受压墨室46和供墨道路47的凹部和孔部分，但也可使用其它材料，例如不锈钢基底、感光树脂等来形成。
虽然隔片42例如利用电成型法由镍金属片形成，但也可使用其它材料，例如其它金属片、树脂板、以及金属和树脂的组合材料等等。隔片42构成用于使在相应于受压墨室46的部分中易于变形的薄部分55(隔片部分)，以及与压电器件52相连接的厚部分56(形成岛状)。另外，在与支撑部分54和与框架元件44连接部分相对应的部分形成厚部分57。隔片42的平面侧通过粘合剂固定到通路板41上，并且厚部分56通过粘合剂固定到压电器件52上。厚部分57通过粘合剂50固定到支撑部分54和框架元件44上。由电成型形成的镍镀层或类似物构成隔片42，其中薄部分(隔片部分)的厚度设为3μm，宽度设为35μm(一侧)。
喷嘴片43包括与每个受压墨室46对应的直径为10至35μm的喷嘴45，并且这些喷嘴粘合固定到通路板41上。喷嘴片43可使用各种材料，例如不锈钢和镍，金属和诸如聚酰亚胺薄膜的树脂的组合材料，硅，以及它们的组合。这里，使用由电成型法制备的镀镍薄膜等形成喷嘴片43。另外，喷嘴片43的内部形状(内侧形状)类似于喇叭状(可替换的是，近似于圆柱形的形状，和近似于正圆锥形的形状)，并且在墨滴出口处的喷嘴45的直径设为约20-35μm。还有，每个喷嘴序列的喷嘴孔距设为150dpi。
另外，在喷嘴片43的喷嘴表面上(墨排放方向上的表面)，配备有防水涂层(未示出)。可以以下述方法形成，即，例如PTFE-镍共析电镀法、氟树脂的电沉积喷涂、诸如氟化物人造树脂的具有挥发性的氟树脂的蒸发涂覆，并且在涂覆硅树脂和氟树脂溶剂后烘烤。根据墨物理特性来选择适当的防水涂层，使得例如墨滴形成、墨射程特性得到稳定而能获得高清晰度图像品质，。
压电器件52由层叠的每层厚度为10-50μm的锆钛酸铅压电层61(PZT)和每层厚度为几微米的银钯(AgPd)内电极层62构成，其中内电极62交替地电连接到各独立电极63和共用电极64上。独立电极63和共用电极64是设置在边缘上的终端电极(外电极)。如上述的布置，通过压电常数为d33的压电器件52的扩张和收缩分别来收缩和扩张受压墨室46。当驱动脉冲施加到压电器件52时，压电器件52被充电并扩张；当电荷被去除时，压电器件52收缩。
在压电器件52一侧上的终端电极通过半切开切割加工被分割开，形成独立电极63，同时另一方面，在另一侧上的终端电极不被分割开，并形成共用电极64，该共用电极64电连接到所有的压电器件52上。
为了提供驱动脉冲到压电器件52的独立电极63上，FPC电缆65通过钎焊连接、AFC(各向异性导电膜)连接、和引线接合之一被连接到各独立电极63上，FPC电缆65的另一端连接到驱动电路(驱动器IC)以使驱动脉冲有选择地施加到每一个压电器件52上。另外，共用电极64连接到FPC电缆65的地电极(GND)。
根据上述喷墨头的结构，当具有例如10-50V电压的驱动脉冲根据信号施加到压电器件52上时，在压电器件52的层方向上出现位移，即，在根据本实施例的d33方向上，受压墨室46中的墨通过隔片42被加压，墨的压力升高，然后墨从喷嘴45排放出来。
然后，在墨排放的最后，受压墨室46中的墨压力消失，由于墨流的惯性和驱动脉冲的放电过程，受压墨室46中产生负压，开始墨填充过程。此时，从未示出的墨罐中供应的墨流入共用墨室48，并沿着流体抵抗部分47经过共用墨室48的供墨嘴49，从而受压墨室46被充满墨。
另外，排放之后，当流体抵抗部分47起到衰减剩余压力振动的作用时，其用作由于表面张力而再填充的抵抗器。因此，通过选择适当的流体抵抗部分47的流体抵抗值，可选择剩余压力的衰减和再填充时间之间的平衡，从而驱动周期，即，排放和下次排放之间的时间可被缩短。
接下来，参照图5和图6解释喷墨记录设备控制单元的概要。图5是表示控制单元概要的流程图，图6是表示控制单元涉及头驱动控制部分的流程图。
控制单元包括打印机控制器70，用于驱动主扫描马达17和副扫描马达27的马达驱动器81，以及用于驱动喷墨头14的头驱动器82，头驱动器82包括头驱动电路、驱动器IC等等。
打印机控制器70包括用于通过电缆和/或网络接收来自主机等的打印数据的接口(I/F)72，由CPU等构成的主控制单元73，用于存储数据的RAM74，用于存储数据处理程序的ROM 75，振荡单元76，作为用于产生喷墨头14的驱动脉冲的驱动脉冲产生元件77，用于以光点图形数据(位图数据)、驱动脉冲等形式发送打印数据到头驱动器82的I/F 78，以及用于发送马达驱动数据到马达驱动器81的I/F 79。
RAM 74用作各种缓冲器、内存储器等。ROM 75存储由主控制单元73执行的各种控制程序、字型数据、绘图函数、各种处理等。
主控制单元73在包括于I/F 72中的接收缓冲器中读取打印数据，并将数据转换为中间编码。该中间编码存储在由RAM 74的预定区域构成的中间缓冲器中，并利用存储在ROM 75中的字型数据转换为光点图形数据。光点图形存储在RAM 74不同的预定区域中。通过主机的打印机驱动器将打印数据转换为位图数据的情况中，RAM 74只是以位图格式存储打印数据，无需上述转换。
参照图6，主控制单元73根据打印数据、时钟信号CLK、锁存信号LAT提供2位灰度信号0和1，并控制信号MN0晶MN3到达头驱动器82。
如图6所示，驱动信号产生单元77包括放大器92和波产生单元91。波产生单元91包括ROM和D/A转换器，该ROM作用可由ROM 75的一部分提供，用于存储驱动脉冲Pv的图形数据，D/A转换器用于执行从ROM读取的驱动脉冲数据的数字-模拟转换。
头驱动器82包括用于输入来自主控制单元73的灰度信号0和时钟信号的移位寄存器103，用于输入来自主控制单元73的灰度信号1和时钟信号CLK的移位寄存器104，用于通过来自主控制单元73的锁存信号LAT锁存移位寄存器103寄存器值的锁存电路105，用于通过来自主控制单元73的锁存信号LAT锁存移位寄存器104寄存器值的锁存电路106，基于锁存电路105的输出值、锁存电路106的输出值选择来自主控制单元73的控制信号MN0至MN3之一的选择器107，用于接收选择器的输出并用于改变选择器107输出值的电平转换电路(电平移相器)，以及模拟开关阵列(开关元件)109，由电平移相器108控制ON/OFF状态。
开关阵列109由开关AS1至ASm的阵列构成，其中驱动脉冲Pv由驱动信号产生单元77提供。开关AS1至ASm的每一个连接到与记录头(喷墨头)14之一的一个喷嘴相对应的一个压电器件52。
从主控制单元73连续传输的2位灰度信号(gradation signal)0和1在打印周期开始由锁存电路105和106锁存，并且根据从控制信号MN0至MN3选择出的控制信号闭合所选择的开关阵列109中的开关AS1至ASm中的一个，控制信号选择基于灰度数据。
当开关阵列109中的开关AS1至ASm中相应的一个开关闭合时，驱动脉冲Pv被施加到压电器件52上，并且压电器件52根据驱动脉冲扩张和收缩。另一方面，当开关AS1至ASm中相应的一个开关断开时，驱动脉冲到压电器件52的供应被中断。提供给开关AS1至ASm的信号称为“驱动脉冲”，施加到压电器件52上的信号称为“驱动信号”。
在此，通过逻辑电路构成移位寄存器103和104以及锁存电路105和106，由模拟电路构成电平移相电路108和开关电路109。另外，基于灰度信号(灰度数据)切换开关元件的电路不局限于上述结构，任何可闭合/断开所需开关的结构都可以使用。
下面，将参照图7至18解释本发明第一实施例的细节。首先，图7示出了根据本发明第一实施例的驱动脉冲，该驱动脉冲与第一实施例中的驱动信号相同。驱动脉冲包括随时间推移连续(顺序)输出的第一驱动脉冲P1、第二驱动脉冲P2、第三驱动脉冲P3和第四输出脉冲P4。在由a表示的上升阶段，每个驱动脉冲使受压墨室46收缩，并排放墨滴。
根据第一实施例，由第一驱动脉冲P1排放的第一墨滴和由第二驱动脉冲P2排放的第二墨滴之间的时间间隔设为1.5×Tc，由第二驱动脉冲P2排放的第二墨滴和第三驱动脉冲P3排放的第三墨滴之间的时间间隔(排放间隔)设为1.5×Tc，并且由第三脉冲P3排放的第三墨滴和由第四脉冲P4排放的第四墨滴之间的时间间隔设为2×Tc。此处，Tc表示受压墨室46的特定振动周期。
为了比较，提供第一比较例。第一比较例的驱动脉冲示于图8中。第一比较例包括随时间推移连续输出的驱动脉冲P101，驱动脉冲P102和驱动脉冲P103。这些驱动脉冲使受压墨室46在由a指示的上升阶段收缩并排放墨滴。可以看到，驱动脉冲P101的脉冲上升阶段与第一实施例中的驱动脉冲P1相同，除去了第一实施例的驱动脉冲P2(即，第一比较例中的驱动脉冲P2的脉冲上升阶段a未出现)，驱动脉冲P102与驱动脉冲P3相同，驱动脉冲P103与驱动脉冲P4相同。
因此，至于第一比较例，由驱动脉冲P101排放的第一墨滴和由驱动脉冲P102排放的第二墨滴之间的时间间隔近似等于3Tc(即，1.5Tc×2)，并且由驱动脉冲P102排放的第二墨滴和由驱动脉冲P103驱动的第三墨滴之间的时间间隔近似等于2Tc。
然后，利用第一实施例的驱动脉冲和第一比较例的驱动脉冲对墨滴进行实验。实验结果示出在图9和图10中。在图9中，示出了与驱动脉冲(水平轴)的最大电压相对应的墨滴速度Vj(垂直轴)的结果。在图10中，示出了与驱动脉冲(水平轴)的最大电压相对应的墨滴量Mj(垂直轴)的结果。对图9和图10来说，图7和图8中的驱动脉冲被同样的转变，即，实现增益调节。另外，重复频率设为8kHz。图9和图10中的实线示出了第一实施例的结果，虚线示出了第一比较例的结果。
如图9和图10所示，在第一比较例的情况中，在22V驱动器电压时墨滴排放变得不稳定。尽管示出的22V的纵向值为零，但这并不意味着没有排放，而是排放不稳定，并且不可能进行确切数值的测量。由于喷嘴变脏决定了不稳定的排放，这是由最后一个墨滴(第三墨滴)排放之后的剩余压力引起弯液面显著升高(或是非常慢的排放速度)而导致的，并且墨不退回到喷嘴中。
另一方面，在第一实施例的驱动脉冲的情况中，即使驱动器脉冲增加到24V，墨滴排放也不会被扰乱。另外，对于相同的电压，第一实施例的驱动脉冲排放比第一比较例更大的墨滴量Mj，尽管根据第一实施例排放了第四墨滴。
也就是说，第一实施例更稳定的排放大墨滴。因为从第一次排放到最后一次排放的时间相同，没有额外的时间获得大墨滴，并且易于使最后一个墨滴与第一墨滴汇合。
图11示出了在第一实施例的情况中的排放状态。图12示出了在第一比较例的情况中的排放状态。第一实施例的驱动脉冲的最大电压设为16.9V，第一比较例的最大电压设为15.3V，两个电压都根据图9示出的特性确定，以便在两种情况中获得Vj＝7m/s的相同墨滴速度。利用频闪观测器(stroboscope)，产生驱动信号80μs之后，观测喷嘴附近情况，重复频率设为4kHz。
图11和图12的区别在于在图12中，排放之后，由于剩余压力振动而明显出现弯液面M(第一比较例)，而在第一实施例的情况中观测不到弯液面。这提供了第一实施例的驱动脉冲成功地抑制剩余压力振动的证明。
剩余压力振动还影响排放的频率特性。图13和图14分别根据第一实施例和第一比较例示出了频率特性，墨滴速度Vj和墨滴量Mj。在图13中，垂直轴表示墨滴速度Vj，图14中的垂直轴表示墨滴量Mj。图13和图14的水平轴表示墨滴重复周期T。在此，第一实施例中驱动脉冲的最大电压设为16.9V，第一比较例的最大电压设为15.3V，两个电压都根据图9示出的特性确定，以便在两种情况中获得Vj＝7m/s的相同墨滴速度。另外，实线示出了第一实施例的结果，而虚线示出了第一比较例的结果。
如从图13中可见的，第一实施例的驱动脉冲提供比第一比较例更平坦的墨滴速度Vj。这表明剩余压力越小，重复周期变短对排放特性的影响越小。另外，墨滴速度Vj的频率特性平坦意味着着落位置(墨滴到达记录介质上的位置)不随着图像图案波动，并使排放稳定性得到提高。
另外，从图14中看出，对于墨滴量Mj频率特性的波动范围(ΔMj)，第一实施例和第一比较例之间没有明显区别。然而，第一实施例的驱动脉冲排放出比第一比较例的驱动脉冲排放的更大的墨量。
接下来，图15和图16示出了当第一比较例的最大电压升高到18.5V，使墨滴量Mj变得与第一实施例的相同时的频率特性。在图15中，垂直轴表示墨滴速度Vj，在图16中垂直轴表示墨滴量Mj。图15和图16中第一实施例的驱动脉冲的数据分别与图13和14中用“Vj第一实施例”标明的数据相同。
如从图15和图16可清楚看出的，当使要排放的墨滴量Mj相等时，第一比较例的墨滴速度Vj的波动变得比以前(施加的电压为15.3V，即，图13所示的情况)大，而第一实施例的驱动脉冲提供墨滴量Mj的较小波动范围ΔMj。
参照图17和图18解释第一实施例的机构，图17和18分别根据第一实施例的驱动脉冲和第一比较例的驱动脉冲示出了墨滴的排放状态。第一实施例中驱动脉冲的最大电压设为16.9V，而第一比较例的最大电压设为15.3V，两个电压都根据图9示出的特征决定，以便在两种情况中都获得Vj＝7m/s的相同墨滴速度。在产生驱动信号43μs之后使用闪光仪方法观测喷嘴附近的情况。时间选择，即，43μs，是最后一个墨滴开始从喷嘴排放的时间。
在第一实施例的情况中，如图17所示，第二墨滴和第三墨滴还没触到第一墨滴。另一方面，在第一比较例的情况中，如图18所示，第二墨滴和第一墨滴已汇合在一起。也就是说，在第一实施例的驱动脉冲的情况中，以1.5Tc时间间隔的排放引起剩余压力并彼此消除排放压力，并且第二墨滴和第三墨滴的速度变慢。然而，重要的是，即使速度变慢，也正确的进行排放。
如果驱动脉冲的电压较低，象所谓的衰减波，在抑制第一墨滴之后的剩余压力振动的努力中，没有达到理想的效果。然而，通过产生可使第二墨滴精确排放的压力，达到了如该实施例中的效果。
另外，因为最后一个墨滴(第四墨滴)需要大于以较低速度滴落的第二和第三墨滴，并与第一墨滴汇合，该最后一个墨滴以和前面的墨滴成n×Tc的时间间隔、而不是(n+1/2)×Tc的时间间隔排放。根据本发明，对于最后一个墨滴，使用n×Tc的时间间隔，并且墨滴速度较高。
如上所述，当顺序排放多个墨滴时，为了抑制受压墨室的压力振动除了最后一个墨滴的各墨滴都以近似等于(n+1/2)Tc的时间间隔排放(其中，n是等于或大于1的整数)，而为了形成大墨滴，最后一个墨滴以近似等于n×Tc的时间间隔排放。
在这种方式中，后面的墨滴可早于前面的墨滴被排放(无需等待前面墨滴的剩余压力的消退)，并且可缩短形成大墨滴的时间。另外，因为第一墨滴到最后一个墨滴的时间缩短了，易于使最后一个墨滴与前面的墨滴汇合，这种汇合抑制了最后一个墨滴的速度。在这种方式中，迟于主墨滴达到记录介质的伴随物(satellite)SATE(失聚墨滴)(见图15和图17)现在可在汇合之后到达记录介质。
在这种情况中，通过使n＝1，即，在前面的墨滴之后，以近似等于1.5×Tc的间隔排放墨滴，可进一步缩短墨滴形成时间，该间隔抑制压力振动。
另外，除了与相应在前墨滴成近似等于(n+1/2)×Tc时间间隔排放的墨滴之外，墨滴与相应的在前墨滴成近似等于n×Tc时间间隔排放。因为时间间隔n×Tc与压力振动的波峰同步，可以最小化由打印头中变化引起的排放特性变化，即，Vj和Mj，以及由其它原因引起的特殊振动周期移动。
在这种方式中，即，除了最后一个墨滴，通过提供以近似等于(n+1/2)×Tc的时间间隔形成在前墨滴排放的墨滴，防止受压墨室的压力振动变得过多。
另外，尽管在d33方向上移位的压力振荡器用作喷墨头的致动装置，也可使用例如在d31方向上移位的压电振荡器的其它致动装置。
然而，理想的是缩短特定振动周期以便两个或多个墨滴易于汇合，并且可稳固地保持构成受压墨室的通路板。也就是说，对于打印头结构，理想的是所谓的双节距(bi-pitch)结构，其中不被驱动的致动装置的梳状薄片部分支撑受压墨室部分。
另外，更理想的是，作为致动装置的压电器件能够快速响应，并且由于这个原因，压电器件应具有较低端面(low profile)结构。为了这个目的，理想的是致动装置使用d33方向上移位的压电器件，因为d33方向移位的压电常数大于d31方向上移位的压电常数。
接下来，参照图19和图20解释本发明第二实施例的驱动脉冲。第二实施例的驱动脉冲设计成使得由驱动脉冲P1排放的第一墨滴和由驱动脉冲P2排放的第二墨滴之间的时间间隔设为1.5Tc，由驱动脉冲P2排放的第二墨滴与由驱动脉冲P3排放的第三墨滴之间的间隔设为2Tc，由驱动脉冲P3排放的第三墨滴和由驱动脉冲P4排放的第四墨滴之间的间隔设为2Tc。第二实施例的电压特性示于图20中。另外，打印头结构与第一实施例中的相同。
在这个驱动脉冲中，与第一墨滴成1.5Tc的时间间隔排放第二墨滴，以便第二墨滴消除剩余压力振动。相反，第三墨滴和第四墨滴各自对应前面的墨滴以2Tc的时间间隔排放，其中各间隔趋向于增加剩余压力振动，与第一实施例相比，排放之后稍稍可见到弯液面。然而，即使电压上升到如图20所示的24V，排放也没有变得不稳定。另外，在相同电压下，第二实施例的墨滴量Mj大于第一实施例。
接下来，参照图21解释本发明的第三实施例的驱动脉冲。设计第三实施例的驱动脉冲以使由驱动脉冲P1排放的第一墨滴和由驱动器脉冲P2排放的第二墨滴之间的时间间隔设为2Tc，由驱动脉冲P2排放的第二墨滴和由驱动脉冲P3排放的第三墨滴之间的时间间隔设为1.5Tc，由驱动脉冲P3排放的第三墨滴和由驱动脉冲P4排放的第四墨滴之间的时间间隔设为2Tc。此处，打印头结构与第一实施例中的相同。
根据第三实施例的驱动脉冲，在第二墨滴之后以近似等于1.5Tc的时间间隔排放第三墨滴，第三墨滴消除了剩余压力振动。
接下来，参照图22解释第四实施例。根据第四实施例的驱动脉冲，由驱动脉冲P1排放的第一墨滴和由驱动器脉冲P2排放的第二墨滴之间的时间间隔设为2.5Tc(即，n＝2)，由驱动脉冲P2排放的第二墨滴和由驱动脉冲P3排放的第三墨滴之间的时间间隔设为2Tc，由驱动脉冲P3排放的第三墨滴和由驱动脉冲P4排放的第四墨滴之间的时间间隔设为2Tc。此处，打印头结构与第一实施例中的相同。
在这种驱动脉冲中，在第一墨滴之后以近似等于2.5Tc的时间间隔排放第二墨滴，第二墨滴消除了剩余压力振动。
本发明第一至第四实施例提供展宽了的可利用电压范围的驱动脉冲(即，形成大墨滴的驱动信号)，其中电压范围内工作是稳定的，没有剩余压力引起的额外振动。
然而，从所有四个墨滴汇合的角度来看，第二实施例更优于第四实施例，因为，第四实施例中从第一墨滴至第四墨滴的总间隔为6.5Tc，其长于第二实施例中的总间隔5.5Tc。
接下来，参照图23解释第五实施例的驱动脉冲。根据第五实施例的驱动脉冲，通过“拉挤”排放第一墨滴，即，受压墨室先是扩张，然后收缩以排放出第一墨滴。为此目的，在驱动脉冲P1之前，插入其电压从参考电压Vref下降的波组分b以及维持受压墨室46扩张状态的波组分c。
在第五实施例中，由驱动脉冲P1排放的第一墨滴和由驱动器脉冲P2排放的第二墨滴之间的时间间隔设为1.5Tc，由驱动脉冲P2排放的第二墨滴和由驱动脉冲P3排放的第三墨滴之间的时间间隔设为2Tc，由驱动脉冲P3排放的第三墨滴和由驱动脉冲P4排放的第四墨滴之间的时间间隔设为2Tc。
在这种驱动脉冲序列中，在第一墨滴之后以近似等于1.5Tc的时间间隔排放第二墨滴，第二墨滴消除了剩余压力振动。
“拉挤”法具有优点和缺点。缺点包括当受压墨室扩张时，由于弯液面缩回而使第一墨滴变小，并且因为由扩张和收缩的压力积累引起的墨滴速度变化对电压变化较大(即，电压特性的倾斜陡峭)而难于控制。优点包括因为不需要返回到参考电压的时间而使总波时间变短，即使喷嘴脏了，弯液面缩回，仍严格维持喷射方向。
如上所述，本发明可施加到由“拉挤”法排放第一墨滴的情况。
接下来，参照图24解释本发明第六实施例的驱动脉冲。根据本发明第六实施例的驱动脉冲，受压墨室先是扩张，然后收缩以排放第一墨滴；然而，收缩体积大于扩张体积，其在“拉挤”(第五实施例)和“推挤”(第一至第四实施例)的中间提供排放。特别是，在驱动脉冲P1之前插入用于扩张受压墨室46的波组分b以及用于保持受压墨室46扩张状态的波组分c，其中波组分b从低于参考电压Vref的电压Va开始下降。
驱动脉冲P1，P2，P3和P4之间的间隔与第五实施例中的相同。
因此，在第一墨滴之后以近似等于1.5Tc的间隔排放第二墨滴，第二墨滴消除剩余压力振动。
本发明第六实施例的特征在于保持第五实施例优点的同时排放较大墨滴。为了以少数脉冲扩大墨滴量Mj，第二实施例(其中第一墨滴通过“推挤”排放)和第六实施例(其中第一墨滴通过“拉挤”排放，其中收缩体积大于扩张体积)具有优势。
接下来，参照图25解释用于排放第一墨滴的驱动脉冲和用于排放第二墨滴的第二驱动脉冲之间的间隔。图25示出了在第二实施例(“推挤”)的驱动脉冲的情况中，墨滴量Mj如何随着脉冲数的增加而增加。每次发射脉冲，测量总“排放量Mj”，通过计算差值，即，增量，来获得每一滴的量。
第二墨滴量小的原因在于在排放大的量的第一墨滴之后，受压墨室46没有被充分的再填充墨，并且弯液面缩回。因为当进行到第三墨滴和第四墨滴时弯液面恢复，第三和第四墨滴的量变得较大。
图26示出了用于参考的“推挤”情况中脉冲的频率特性。如果排放间隔变得较短(即，频率较高)，因为弯液面没有恢复，如从图26可清楚见到的，墨滴量Mj变小。图25示出的结果主要归因于弯液面没有即时恢复。
对于给定的能量，如果墨滴量Mj较小，墨滴速度Vj变得较大。因此，在第二实施例(“推挤”)和第六实施例(“拉挤”)中，至于第二墨滴，因为弯液面缩回墨滴速度Vj趋向于变高，并且如图25所示，墨滴量Mj较小。
为了防止墨滴速度过高，在第一墨滴之后以近似等于Tc×(n+1/2)的间隔排放第二墨滴，如第二实施例的驱动脉冲和第六实施例的驱动脉冲中所实施的。以这种方式获得可稳定排放的更宽范围。
接下来，参照图27和28解释跟随在前墨滴的一个墨滴的墨滴速度。通过使驱动脉冲P2的电压Vp2成为参数来测量第一实施例的驱动脉冲的墨滴速度Vj和墨滴量Mj，Vp2示于图27中。结果示于图28中。
如从图28中所见到的，当驱动脉冲P2的电压升高时，剩余压力振动渐渐被消除，并且墨滴速度Vj和墨滴量Mj都变小。另外，第二墨滴在电压低于12V时不排放，第二墨滴在电压稍稍高于12V时开始排放；然而，喷射方向被倾斜(从向下方向偏斜)。这是因为由于驱动脉冲P2的电压过低，第二墨滴是漂浮的，而不是飞行的，导致第三和后面的墨滴以偏斜的角度汇合。因此，需要为第二墨滴确定一定的速度。
为了不出现方向倾斜的情况，第二墨滴的速度需要高于2m/s。这种速度通过在没有排放第三和第四墨滴的情况下、测量第二墨滴到达前面1mm所需时间来确定。
另一方面，第二墨滴的速度过高会产生脱离主墨滴的伴随物，这是不理想的。因此，第二墨滴的最高速度要受到限制。在本实施例的情况中，当墨滴速度超过7m/s时，就会产生伴随物。
当示于图27中的整个驱动脉冲向上移动时(给定的电压偏移量)，并且驱动脉冲P2的电压Vp2进一步增加，在邻近第二墨滴产生的伴随物附近的排放具有变得不稳定的趋势。
因此，对于与前面的墨滴以Tc×(n+1/2)的时间间隔排放的墨滴，理想的是该墨滴速度设置得高于3m/s，并且低于墨滴分离(不能汇合)、产生伴随物的速度。
因而，通过将在前面的墨滴之后以近似等于(n+1/2)×Tc的时间间隔排放的墨滴的速度Vj设为高于3m/s，防止发生因不良排放导致的喷嘴污染和不稳定的工作。换言之，如果时间间隔设为近似等于(n+1/2)×Tc，则墨滴速度趋向变得较低，较低的速度会引起喷嘴污染，并且由于这个原因，设置使喷嘴不受污染的较高电压。另外，设置的电压低于伴随物产生的电压。以这种方式可获得稳定的墨滴排放。
接下来，参照图29解释本发明的第七实施例的驱动脉冲。根据第七实施例的驱动脉冲包括分别用于排放第一至第五墨滴的第一至第五驱动脉冲P1至P5。P1和P2之间以及P3和P4之间的时间间隔设为1.5Tc；P2和P3之间以及P4和P5之间的时间间隔设为2Tc。
这样，排放出五个墨滴，其中在各自的在前墨滴之后，第二墨滴和第四墨滴以1.5Tc的时间间隔排放。包括上述实施例的本发明是非常有效的，尤其是排放并汇合四个或更多墨滴。
另外，根据本发明实施例的受压墨室的特定振动周期Tc约为6.5μs，并且在墨滴以n×Tc的时间间隔排放的情况中，理想的是n＝3或是更大，即，时间间隔至少为19.5μs。参照如图40示出的常规例，峰值仍然出现以约20μs的时间间隔，各峰是由衰减不足产生的剩余压力的波动而引起的。然而，这优于以2Tc的时间间隔重复排放墨滴的情况。
考虑排放三个墨滴的例子。在第一墨滴之后，第三墨滴在2×19.5＝39μs开始排放。假设第一墨滴的速度设为6m/s。对于在行进1mm距离时，追赶第一墨滴的第三墨滴，需要7.8m/s的速度。在四个墨滴的例子中，在3×19.5＝58.5μs之后，第四墨滴追随，并且第四墨滴的速度至少为9.2m/s。为了提高速度，必须提高压力，并且提高的压力使归因于剩余压力振动的稳定排放的余地变窄。在五个墨滴的情况中，在第一墨滴之后78μs，第五墨滴开始喷射，并且第五墨滴的速度至少为11.3m/s。以这种速度难于实现可靠和稳定的排放。
第七实施例，包括具有振动抑制效果的1.5Tc的时间间隔，如上所述解决这个问题，在没有产生额外压力振动的情况下，在第一墨滴与前面的墨滴成功汇合之后48.8μs，排放第五墨滴。
接下来，参照图30解释本发明的第八实施例的驱动脉冲。根据第八实施例的驱动脉冲包括具有波组分e的波Pe，波组分e用于在最后一个墨滴排放之后进行衰减，其中以1.5Tc的时间间隔排放第二墨滴。
通过Pe的上升沿收缩受压墨室46，排出墨滴，通过特定振动扩张受压墨室46，并且在约Tc/2间隔的时间段之后，受压墨室46趋向于被特定振动收缩。在这个时刻，用于衰减的波分量e施加到受压墨室46上，以便受压墨室46收缩的趋势通过波组分e的扩张力反平衡。也就是说，当受压墨室再次收缩时，波组分e扩张受压墨室46。以这种方式，受压墨室46的振动受到抑制。也就是说，波组分e进行最后一个墨滴的压力衰减，为了汇合，其速度趋向于设置得较高。
如上所述，通过提供Tc(n+1/2)周期的排放间隔，以及刚好在最后一个墨滴之后提供Tc周期内的衰减波组分e，使压力振动受到抑制，并且在较宽的工作范围内实现稳定的墨滴排放。
接下来，参照图31和图32解释本发明第九实施例的驱动脉冲。在此，图32是图31中用Pf标注的区域的展开图。根据第九实施例的驱动脉冲波形Pf，所述波形Pf包含波组分f，其用于衰减在最后一个墨滴排放之后的Tc(受压墨室的特定振动周期)内的剩余压力振动，所述波形Pf另外还包含提供上面提到的波组分e，第二墨滴以1.5Tc时间间隔排放。
与一般的衰减相比，在抑制由特定振动周期Tc引起的压力振动方面，直接在排放之后的时间间隔Tc中的衰减驱动非常有效。特别是，衰减波组分f用于收缩受压墨室46，并且在受压墨室46一旦收缩并排放墨滴之后，当受压墨室46通过特定振动趋向于扩张时，该衰减波组分f被施加到受压墨室46上。以这种方式，抑制了受压墨室46的振动。这对于抑制为了汇合而以高速排放的最后一个墨滴的压力很有效。
如上所述，通过提供Tc(n+1/2)周期时间间隔的排放，以及刚好在最后一个墨滴之后提供Tc周期内的衰减波组分，使压力振动受到抑制，并且在较宽的工作范围内实现稳定的墨滴排放。
接下来，参照图33至图38解释灰度打印。对上述实施例来说，作出了如何通过稳定排放两个和多个墨滴形成大墨滴的描述。下面，解释通过切换一个打印周期中的驱动脉冲进行灰度打印的例子。
首先，波产生单元91(参照图6)产生并输出如图33中所示的驱动脉冲。驱动脉冲包括六个驱动驱动脉冲P20至P25，其中驱动脉冲P24包括提供在受压墨室46的特定振动周期Tc中的压力抑制信号Pf。
图34至36示出对应于来自主控制单元73的灰度数据，施加到压电器件分别形成大墨滴、中号墨滴和小号墨滴的驱动脉冲。另外，图37示出了当打印周期内没有执行打印时的驱动脉冲。
图34至图37中示出的切换信号表示切换的时间选择，但并没有示出绝对电压值。切换信号被限定为“低压启动”，即，当切换信号的电压低时，模拟开关ASm闭合。
当形成大墨滴时，驱动脉冲P21至P24的上升沿用于切换如图34所示的四个墨滴。第一墨滴(由驱动脉冲P21排放的)和第二墨滴之间(由驱动脉冲P22排放的)的时间间隔设为1.5Tc，并且第二墨滴和第三墨滴之间的时间间隔设为1.5Tc。如上所述，对第四墨滴的压力抑制信号Pf设置在至P24的Tc时间间隔内。
这种效果与上述实施例中的相同，也就是说，特定振动周期Tc的谐振被完全抑制，并稳定地形成大墨滴。
图35示出了用于形成中等墨滴的波形，其中使用了驱动脉冲P23(与第三墨滴的大墨滴相同)。然而，因为必须通过在打印周期初始不引起墨排放的倾斜来升高电压，所以使用脉冲P20的上升波组分a1。设置波组分a1的倾斜以使墨不被排放。
图36示出了用于形成小号墨滴的驱动信号，该信号包括形成大墨滴时不使用的驱动脉冲P25。尽管也可使用形成大墨滴的驱动脉冲的一部分，在该例子中，使用了形成小号墨滴的独立波组分。
这样，根据本发明，形成大墨滴所需的时间缩短了，其在不降低打印速度的情况下，能够合并其它波(即，不延长打印周期)。尽管实际上已经选择包含用于形成两个或多个型号墨滴的驱动脉冲序列中的一个或多个驱动脉冲，但困难的是，需要高速打印时，一个打印周期中含有形成不同型号墨滴的多个驱动脉冲。本发明如上所述解决了这个问题。
参照图37，非打印周期的切换信号维持在高电平，以便除切换信号移动到低电平的打印周期的最后一段外，提供等势能电平(即，没有脉冲)。这是为了闭合模拟开关ASm，并为了给压电器件充电以便恢复从压电器件泄漏的电荷，并重新排列已经变化的电势。尽管在该例子中，在充电脉冲提供在最后一个驱动脉冲，但也可在其它地方提供充电脉冲。
以这种方式，当压电器件用作压力产生装置时，通过提供切换元件为ON状态的部分，防止由压电器件泄漏的电荷产生电势位移。以这种方式，实现了可重复操作和稳定的墨排放。
另外，非打印周期的驱动脉冲可采取图38所示的形式，其中施加了不引起墨滴排放的电压。这是为了振动非打印通道的弯液面，以防止喷嘴的墨干燥。另外，因为模拟开关被闭合，已经泄漏的电荷可被恢复。而且，依赖于波的长度，在提高电压之后和降低电压之前可设置充电阶段。
如上所述，根据本发明的图像形成装置，除了最后一个墨滴的至少一个墨滴在前面的墨滴之后，以近似等于(n+1/2)×Tc的时间间隔被排放。以这种方式，防止受压墨室的压力振动变得过度。这个规则并不施加到最后一个墨滴，以便可形成大墨滴。墨滴量Mj可范围广泛。稳定的墨滴排放得到实现。其结果在于，可以以高速形成高清晰图像。
另外，本发明并不局限于这些实施例，在不脱离本发明范围的情况下可作出各种改变和变化。
本申请基于于2003年6月26日向日本专利局提出的日本在先申请JPA 2003-183158，其全部内容在此引入作为参考。
权利要求
1.一种图像形成装置，其能够通过从墨滴排放头顺序排放多个墨滴而形成相对大墨滴，所述顺序墨滴在到达目标介质之前汇合，该图像形成装置包括压力产生装置，用于以近似等于(n+1/2)×Tc的时间间隔排放除了在一给定周期内不跟随有任何其它墨滴的墨滴(最后一个墨滴)之外的一个或多个墨滴，在此，n是等于或大于1的整数，Tc表示图像形成装置的受压墨室的谐振周期，从当相应的在前墨滴被排放时起测量所述时间间隔。
2.如权利要求1所述的图像形成装置，其中，除了所述最后一个墨滴之外的一个或多个墨滴以近似等于1.5×Tc的时间间隔排放。
3.如权利要求1所述的图像形成装置，其中，除了以近似等于(n+1/2)×Tc的时间间隔排放的一个或多个墨滴之外的墨滴以近似等于n×Tc的时间间隔被排放。
4.如权利要求1所述的图像形成装置，其中，第一墨滴通过扩张之后收缩的受压墨室排放，收缩体积大于扩张体积，并且扩张体积可取负值或零。
5.如权利要求4的图像形成装置，其中，以与第二墨滴之前的所述第一墨滴成近似等于(n+1/2)×Tc的时间间隔排放所述第二墨滴。
6.如权利要求1所述的图像形成装置，其中，以与在前墨滴成近似等于(n+1/2)×Tc的时间间隔排放的一个墨滴的速度(墨滴速度Vj)设为大于3m/s，并且设为所述顺序墨滴被汇合的速度。
7.如权利要求1所述的图像形成装置，其中，四个或多个所述顺序墨滴在飞射过程中汇合以形成相对较大的一个墨滴。
8.如权利要求1所述的图像形成装置，其中，含有用于排放所述顺序墨滴的驱动脉冲的波形包括在用于排放所述最后一个墨滴的驱动脉冲之后抑制剩余振动的波形。
9.如权利要求8所述的图像形成装置，其中，在所述最后一个墨滴排放之后，在等于Tc的消逝时间内提供所述用于抑制剩余振动的波形。
10.如权利要求1所述的图像形成装置，其中，中号墨滴和小号墨滴各通过选择用于形成相对较大墨滴的一部分驱动脉冲来形成。
11.如权利要求10所述的图像形成装置，其中，所述驱动脉冲包括用于在不引起墨滴排放的情况下振动弯液面的波形。
12.如权利要求10所述的图像形成装置，其中，所述驱动脉冲包括一部分，在所述部分中电压施加到用于在所述受压墨室中对墨加压的所述压力产生装置。
13.如权利要求12所述的图像形成装置，其中，所述压力产生装置是压电器件，并且该压电器件在施加所述电压的所述部分被充电。
14.如权利要求1所述的图像形成装置，其中，用于产生对受压墨室中墨加压的压力的压力产生装置是压电器件，其位移方向为d33。
15.如权利要求14所述的图像形成装置，其中，所述压电器件的支撑部分支撑所述受压墨室的分隔部分。
全文摘要
公开了一种图像形成装置，其中第一墨滴和第二墨滴之间的时间间隔设为1.5×Tc，第二墨滴和第三墨滴之间的时间间隔设为1.5×Tc，且第三墨滴和第四墨滴之间的时间间隔设为2×Tc，其中Tc表示受压墨室的特定振动周期。
文档编号B41J2/055GK1812885SQ2004800178
公开日2006年8月2日 申请日期2004年6月21日 优先权日2003年6月26日
发明者新行内充, 大桥干夫, 野田浩司 申请人:株式会社理光