波形產生電路、噴墨頭驅動電路及噴墨頭式記錄裝置的製作方法
2023-05-03 12:59:16
專利名稱：波形產生電路、噴墨頭驅動電路及噴墨頭式記錄裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於產生電壓波形的波形產生電路，驅動設在噴墨頭的噴射墨水用執行元件的噴墨頭驅動電路以及具有包括由該噴墨頭驅動電路驅動的執行元件的噴墨頭的噴墨頭式記錄裝置有關的技術領域。
上述施加在執行元件上的電壓波形，例如圖8所示那樣，由以下波形構成從接地電位下降到最小電位(-Vf)的第一波形P1′(電壓下降波形)，與該第一波形P1′相連且維持上述最小電位的第二波形P2′，與該第二波形P2′相連且從上述最小電位上升到最大電位(Vf)的第三波形P3′(電壓上升波形)，與該第三波形P3′相連且維持上述最大電位的第四波形P4′，與該第四波形P4′相連且從上述最大電位恢復到接地電位的第五波形P5′(電壓下降波形)。由於這一系列的第一至第五波形P1′～P5′，構成使墨滴從噴嘴僅噴出一次的一個驅動脈衝P′，該驅動脈衝P′以所定周期反覆輸出。
圖9所示產生驅動上述執行元件的電壓波形(驅動脈衝P′)的波形產生電路(噴墨頭驅動電路)的一個例子。在該圖中，101是CPU，它具有輸出產生電壓波形的數位訊號(例如8比特)的兩個端子。該CPU101的各數位訊號輸出端子，連接有把上述數位訊號變換為正模擬電壓而輸出的第一D/A轉換器102，和把上述數位訊號變換為負模擬電壓而輸出的第二D/A轉換器103。上述第一及第二D/A轉換器102、103，從上述CPU101通過和上述數位訊號不同的另一個端子，將數據穩定信號輸入，在輸入該數據穩定信號時，從該輸入經過所定時間(數據穩定時間)後(確定了D/A轉換器102(103)的輸出之後)輸出上述模擬電壓。補充一下，上述第一D/A轉換器102，連接到輸出正電壓的第一電源106上；第二D/A轉換器103連接在輸出負電壓的第二電源107上。
上述第一及第二D/A轉換器102、103的輸出端子，分別連接有第一及第二電壓電流變換器109、110，上述正及負模擬電壓分別由該第一及第二電壓電流變換器109、110，變換為電流。該第一及第二電壓電流變換器109、110的輸出端子，連接在電流電壓變換放大器111上，在該電流電壓變換放大器111，由上述第一及第二電壓電流變換器109、110所變換的各電流被放大，並且該放大電流被變換為電壓。補充一下，連接在上述第一D/A轉換器102的輸出端子上的第一電壓電流變換器109，又連接在上述第一電源106上；連接在上述第二D/A轉換器103的輸出端子上的第二電壓電流變換器110，又連接在上述第二電源107上；上述電流電壓變換放大器111又連接在上述第一及第二電源106，107這兩個電源上。
上述第一及第二電壓電流變換器109、110以及電流電壓變換放大器111，按照上述第一及第二D/A轉換器102、103的輸出電壓，產生上述第一至第五波形P1′～P5′那樣的電壓波形，具體來說，在第一D/A轉換器102輸出正模擬電壓且第二D/A轉換器103輸出接地電位時，產生電壓上升波形(第三波形P3′)；在第二D/A轉換器103輸出負模擬電壓且第一D/A轉換器102輸出接地電位時，產生電壓下降波形(第一及第五波形P1′、P5′)。還有，在兩個D/A轉換器102、103都輸出接地電位時，產生維持該兩個接地電位輸出之前的電位的波形(第二及第四波形P2′、P4′)，同時使相鄰接的驅動脈衝P′間的電位維持為接地電位。
上述所產生的電壓波形，通過由兩個電晶體113a而成的電流放大器113及驅動IC114施加給噴墨頭中的多個執行元件上。補充一下，上述驅動IC114，具有分別對應於各執行元件而設置的切換電晶體等，接受來自上述CPU101的印刷信號，並選擇對應於應該噴射墨滴的噴嘴的執行元件，只給該選擇出來的執行元件施加上述電壓波形。
可是，在上述現有的波形產生電路中，需要產生電壓上升波形及下降波形的兩個D/A轉換器102、103，還因為要向第一D/A轉換器102提供正電壓，向第二D/A轉換器103提供負電壓，而需要分別輸出正、負電壓的兩個電源106、107，這樣會產生成本很高且需要相當大空間的問題。還有，由於第一及第二D/A轉換器102、103間的特性差(偏差量之差)，所形成的波形會產生誤差。
為了達成上述目的，本發明採用了以下的方法把D/A轉換器做成一個，並且在該D/A轉換器的輸出電壓大於該輸出電壓的最大值和最小值的中間的所定電壓時，產生電壓上升波形及下降波形中的一個波形，在上述D/A轉換器的輸出電壓小於上述所定電位時，產生另一個波形。
具體來說，在第一技術方案中，作為波形產生電路，它包括把數位訊號變換為模擬電壓使它輸出的一個D/A轉換器；輸入上述D/A轉換器的輸出電壓，還在該D/A轉換器的輸出電壓大於該輸出電壓的最大值和最小值之中間的所定電位時，產生電壓上升波形及下降波形中的一個波形；在上述D/A轉換器的輸出電壓小於上述所定電位時，產生另一個波形的波形產生部。
由於上述構成，以一個D/A轉換器中的輸出電壓的最大值和最小值之中間的所定電位為標準產生電壓上升波形及下降波形，所以不必要現有的電路那樣兩個D/A轉換器，並且只要輸出正或負中的一個電壓的一個電源就可以了。還有，不會產生現有的電路那樣由於兩個D/A轉換器間的特性差所產生的波形產生誤差。因此，能夠實現電路的低成本化及小型化，還能夠產生穩定電壓波形。
第二技術方案包括在第一技術方案中，備有定電壓電源和切換元件。定電壓電源輸出和所定電位相等的一定電壓；切換元件在切換狀態下輸入D/A轉換器的輸出電壓和上述定電壓電源的輸出電壓，並將該兩個輸出電壓中的任何一個輸出到波形產生部。上述切換元件，在為使上述波形產生部產生電壓上升波形或下降波形的數位訊號被輸入到上述D/A轉換器時，使該切換元件的輸入從上述定電壓電源的輸出電壓切換為該D/A轉換器的輸出電壓。
這樣，切換元件的輸入，在不產生電壓上升波形和下降波形中的任何一個波形時，作為定電壓電源的輸出電壓；在產生電壓上升波形或下降波形時，從定電壓電源的輸出電壓切換到D/A轉換器的輸出電壓。其結果，在不產生電壓上升波形及下降波形中的任何一個波形時，即使D/A轉換器由於其特性差的原因輸出稍微不同於所定電位的電壓，還從能夠輸出正確電壓的定電壓電源輸出到波形產生部，從而能防止由於上所述那樣D/A轉換器特性差所發生的波形產生部的誤動作。
第三技術方案包括在上述第二技術方案中，切換元件，在D/A轉換器的輸出確定之後，把該切換元件的輸入從定電壓電源的輸出電壓切換為該D/A轉換器的輸出電壓。
也就是說，因為從數據穩定信號的輸入直到確定D/A轉換器的輸出那一期間，隨其輸出電壓和特性而變，故若在沒有切換元件，或即使有切換元件，也在D/A轉換器的輸出確定了之前把切換元件的輸入切換為D/A轉換器的輸出電壓，由波形產生部產生電壓上升波形或下降波形的時刻(輸出時刻)就會出現偏差。可是，在本發明中，因為在D/A轉換器的輸出確定之後把切換元件的輸入切換為D/A轉換器的的輸出電壓，所以大體上在其切換元件輸入切換時的同時，產生、輸出電壓上升波形或下降波形。因此，能夠防止由於D/A轉換器的輸出確定時間的變化所帶來的波形產生時刻的偏差。
第四技術方案，是關於驅動設在噴墨頭中的墨水噴射用的執行元件的噴墨頭驅動電路的技術方案，其中包括一個D/A轉換器和波形產生部。上述D/A轉換器把數位訊號變換為模擬信號而輸出；上述波形產生部輸入上述D/A轉換器的輸出電壓，並且在該D/A轉換器的輸出電壓大於該輸出電壓的最大值和最小值之中間的所定電壓時，產生電壓上升波形及下降波形中的一個波形而輸出到上述執行元件中；而在上述D/A轉換器的輸出電壓小於上述所定電位時，產生另一個波形而輸出到上述執行元件中。
由於該技術方案，能夠得到上述第一技術方案相同的作用效果。
第五技術方案包括在第四技術方案中，設有定電壓電源和切換元件。該定電壓電源輸出和上述所定電位相等的定電壓，該切換元件在切換狀態下輸入D/A轉換器的輸出電壓和上述定電壓電源的輸出電壓，並且把該兩個輸出電壓中的一個輸出到波形產生部。上述切換元件，在為使上述波形產生部產生電壓上升波形或下降波形的數位訊號被輸入到上述D/A轉換器時，使該切換元件的輸入從上述定電壓電源的輸出電壓切換為該D/A轉換器的輸出電壓。
這樣，能夠得到和上述第二技術方案相同的作用效果。
第六技術方案包括在上述第五技術方案中，切換元件，在確定了D/A轉換器的輸出之後，把該切換元件的輸入從定電壓電源的輸出電壓切換為該D/A轉換器的輸出電壓。
這樣，能夠得到和上述第三技術方案相同的作用效果。
第七技術方案是關於噴墨頭式記錄裝置的技術方案，在該技術方案中包括具有填充墨水的壓力室、與該壓力室連通的噴嘴、由於電壓的施加使上述壓力室內的墨水從上述噴嘴噴射的執行元件的噴墨頭；使上述噴墨頭和記錄媒體相對移動的相對移動元件；驅動上述噴墨頭的執行元件的噴墨頭驅動電路。上述噴墨頭驅動電路具有把數位訊號變換為模擬電壓而輸出的一個D/A轉換器；輸入該D/A轉換器的輸出電壓，並且在該D/A轉換器的輸出電壓大於該輸出電壓的最大值和最小值的中間所在的所定電壓時，產生電壓上升波形及下降波形中的一個波形而輸出到上述執行元件，在上述D/A轉換器的輸出電壓小於上述所定電位時，產生另一個波形而輸出到上述執行元件的波形產生部。噴墨頭通過上述相對移動元件相對記錄媒體進行相對移動時，把上述噴墨頭驅動電路的波形產生部所產生的電壓波形輸出到上述執行元件，這樣就把墨水從上述噴墨頭的噴嘴噴射到記錄媒體而進行記錄。
由於本發明，能容易地得到既小型又低成本，並且墨水噴射性能又良好的噴墨頭式記錄裝置。
本發明可被應用到安裝了被施加了電壓脈衝去驅動其他元件的執行元件的噴墨式記錄裝置上，特別備有噴射墨水用執行元件的噴墨頭式記錄裝置上，因為能夠實現電路的低成本化及小型化，同時能夠產生很穩定的電壓波形，所以在產業上的利用可能性很高。
圖2為剖視圖，示出了
圖1中的噴墨頭式記錄裝置在主掃描方向切斷時的斷面。
圖3為概略電路圖，示出了驅動設在噴墨頭中的墨水噴射用的壓電執行元件的噴墨頭驅動電路的第1例。
圖4為波形圖，示出了施加給壓電執行元件的電壓波形的一個例子。
圖5為在第1例所涉及的噴墨頭式驅動電路產生圖4中的電壓波形時的時刻表。
圖6為概略電路圖，示出了噴墨頭式驅動電路的第2例。
圖7為在第2例所涉及的噴墨頭式驅動電路產生圖4中的電壓波形時的時刻表。
圖8為波形圖，示出了現有的噴墨頭式驅動電路所產生的電壓波形的一個例子。
圖9為概略電路圖，示出了現有的噴墨頭式驅動電路。
最佳實施方式圖1為概括圖，示出了本發明的實施例所涉及的噴墨頭式記錄裝置。該噴墨頭式記錄裝置，如後所述那樣，具有噴射墨水到作為記錄媒體的記錄紙51上的噴墨頭H。該噴墨頭H被滑架3固定、支撐；該滑架31設有滑架馬達、未示；利用該滑架馬達，在沿著主掃描方向(圖1中的X方向)延伸的滑架軸32使上述噴墨頭H以及滑架31沿該方向進行往返運動。利用該滑架31、滑架軸32以及滑架馬達構成使噴墨頭H和記錄紙51進行相對移動的相對移動部件。
上述記錄紙51，被夾在未示的輸送馬達旋轉驅動的兩個輸送輥子52之間，利用該輸送馬達和每個輸送輥子52，在上述噴墨頭H的下側沿著垂直於上述主掃描方向的副掃描方向(圖1中的Y方向)輸送上述記錄紙51。
如圖2所示，上述噴墨頭H具有形成具有提供墨水的供給口2a及噴射墨水的噴射口2b的多個壓力室用凹部2的噴頭主體1。該噴頭主體1中的各凹部2，在該噴頭主體1的上面沿著上述主掃描方向開口，互相在上述副掃描方向上拉開近似相等的間隔並列。
上述噴頭主體1的各凹部2的側壁部，由厚度約為200μm的感光性玻璃制的壓力室部件5構成；各凹部2的底壁部，由固定在該壓力室部件5並粘合多張不鏽鋼薄板的墨水流路部件6構成。在該墨水流路部件6內，形成有分別與上述各凹部2的供給部2a連接的供給用墨水流路7，和分別與上述噴射口2b連接的噴射用墨水流路8。上述各供給用墨水流路7，連接到上述各凹部2的排列方向上(副掃描方向)延伸的墨水供給室10上；該墨水供給室10，連接到由形成在上述壓力室構成部件5和墨水流路部件6內且跟未示出的墨水筒連接的墨水供給孔11相連接。
在上述墨水流路部件6中的與壓力室構成部件5相反的那一面(下面)上，形成有構成噴墨頭H的下面，且由聚醯亞胺等高分子樹脂形成的厚度約20μm的噴嘴板13，該噴嘴板13上形成有通過上述各噴射用墨水流路8分別和上述各噴射口2b連接的厚度約為20μm的噴嘴孔14。該各噴嘴孔14在沿副掃描方向列狀排列那樣配置。
在上述噴頭主體1的壓力室部件5的和墨水流路部件6相反的那一面(上面)上，分別設有覆蓋上述噴頭主體1的各凹部2，並與該凹部2一起構成壓力室3的壓電執行元件21。該各壓電執行元件21具有由鋯鈦酸鉛(PZT)構成的厚度為1～10μm的壓電層23；設在該壓電層23的與上述壓力室3相反一側(上側)的厚度為0.05～0.6μm的Pt制上部電極層24；設在壓電層23的上述壓力室3一側(下側)的厚度為1～10μm的Cr制下部電極層22。該下部電極層22是整個壓電執行元件21共用的一個，在處於接地狀態的同時，還具有作為所謂振動板的作用。
驅動設在上述噴墨頭H上的墨水噴射用壓電執行元件21的噴墨頭驅動電路(波形產生電路)的第一例，示出在圖3上。該第一例所涉及的噴墨頭驅動電路，包括CPU61，它具有輸出用於產生電壓波形的數位訊號(例如8比特)的端子；連接在該CPU61的數位訊號輸出端子，並把上述數位訊號變換為模擬電壓而輸出的一個D/A轉換器62；輸入該D/A轉換器62的輸出電壓(模擬電壓)，並根據該輸出電壓，如後所述那樣產生電壓波形，輸出到上述壓電執行元件21的波形產生部64。
上述D/A轉換器62，從上述CPU61，通過和輸出上述數位訊號不同的另一個端子輸入數據穩定信號，在輸入該數據穩定信號時，從該輸入經過所定時間(數據穩定時間按照輸出電壓變化)後(確定了D/A轉換器62的輸出後)，輸出上述模擬電壓。上述D/A轉換器62，連接輸出正電壓V1的電源66，利用上述數位訊號，能輸出從接地電位到該電源66的輸出電壓V1這一範圍的電壓。
上述D/A轉換器62的輸出端子，連接上述波形產生部64。該波形產生部64，具有將從上述D/A轉換器62輸出來的模擬電壓變換為電流的電壓電流變換器64a；把由該電壓電流變換器64a變換的電流，通過由兩個電阻和兩個電晶體所構成的電流鏡電路進行放大(放大率由上述兩個電阻的電阻比決定)，並且由電容器把該放大電流變換為電壓的電流電壓變換放大器64b。補充一下，上述電壓電流變換器64a及電流電壓變換放大器64b，和與上述D/A轉換器62一樣，連接在電源66上。
上述波形產生部64，在上述D/A轉換器62的輸出電壓大於該輸出電壓的最大值(V1)和最小值(接地電位)之中間的所定電位V2(在本實施例中，V2為最大值和最小值的中點電位(V1/2)，但只位於最大值和最小值的中間的電位，任何電位值都可以)時，產生電壓上升波形，在上述D/A轉換器62的輸出電壓小於上述所定電位V2時，產生電壓下降波形。還有，在D/A轉換器62的輸出電壓為上述所定電位V2時，產生維持該所定電位V2臨輸出之前的那一電位的波形。
上述波形產生部64的輸出端子，通過兩個電晶體68a所構成的電流放大器68及驅動IC69，連接在噴墨頭H的各壓電執行元件21的上部電極層24上。該驅動IC69具有對應各壓電執行元件21所配置的切換電晶體等，它接受來自上述CPU61的印刷信號，並選擇對應於應該噴射墨水滴的噴嘴14的壓電執行元件21，而把在上述波形產生部64所產生、輸出來的電壓波形，僅僅施加給該選擇了的執行元件21上。
施加給上述各壓電執行元件21的電壓波形，例如圖4所示，由以下波形構成從最大電位(Va)和最小電位(接地電位)之間的中間電位Vb下降到最小電位的第一波形P1(電壓下降波形)；連接該第一波形P1，且維持上述最小電位的第二波形P2；連接該第二波形P2，且從上述最小電位上升到最大電位的第三波形P3(電壓上升波形)；連接該第三波形P3，且維持上述最大電位的第四波形P4；連接該第4波形P4，且從上述最大電位恢復到上述中間電位Vb的第5波形P5(電壓下降波形)。通過這一系列的第一至第五波形P1～P5，構成只有一次從噴嘴14噴射墨水滴所要的1個驅動脈衝P，該驅動脈衝P以所定周期(例如50μs左右驅動頻率20kHz)反覆輸出(相鄰接的驅動脈衝P間的電位，維持為上述中間電位Vb)。也就是說，該驅動脈衝P是以上述中間電位Vb為標準的拉-推-拉型(pull-push-pull type)。
其次，參考圖5，對第1例所涉及的噴墨頭驅動電路產生上述第一至第五波形P1～P5時的動作進行說明。
在產生波形之前的階段，從CPU61輸出將以該D/A轉換器62的輸出電壓作上述所定電位V2的數位訊號到D/A轉換器62中，這樣，波形產生部64輸出上述中間電位Vb。
然後，從CPU61輸出將以該D/A轉換器62的輸出電壓值小於上述所定電位V2(在本實施例中，輸出電壓的最小值(接地電位))的數位訊號和數據穩定信號(設圖5中正在輸出數據穩定信號的狀態為Lo狀態)到D/A轉換器62中，在D/A轉換器62中，從該數據穩定信號的輸入經過上述所定時間(圖5中的t時間)後才確定其輸出，輸出上述數位訊號被變換為模擬的模擬電壓(在圖5中，將正在輸出模擬電壓(除所定電位V2外)的狀態為Lo狀態，正在輸出所定電位V2的狀態為Hi狀態)。由於該模擬電壓的輸出，波形產生部64，利用電流電壓變換放大器64b，產生、輸出從中間電位Vb下降到最小電位的第一波形P1。補充一下，確定D/A轉換器62的輸出之前，收到來自CPU61的印刷信號，驅動IC69選擇與應該噴射墨水滴的噴嘴14對應的壓電執行元件21，且將與該所選擇的壓電執行元件21對應的切換電晶體設定為接通狀態，並讓該狀態繼續到產生完第五波形P5以後。
接著，產生完上述第一波形P1後，從CPU61輸出將以該D/A轉換器62的輸出電壓作為上述所定電位V2的數位訊號到D/A轉換器62中，這樣，波形產生部64產生、輸出維持最小電位的第二波形P2。
其次，從CPU61輸出將以D/A轉換器62的輸出電壓大於上述所定電位V2的值(本實施例中，輸出電壓的最大值V1)的數位訊號和數據穩定信號到D/A轉換器62中，確定了D/A轉換器62的輸出之後，輸出模擬電壓。由於該模擬電壓的輸出，波形產生部64，利用其電流電壓變換放大器64b產生、輸出從最小電位上升到最大電位的第三波形P3。
產生完上述第三波形P3之後，從CPU61輸出將以該D/A轉換器62的輸出電壓作為上述所定電位V2的數位訊號到D/A轉換器62中，由於該信號，波形產生部64產生、輸出維持最大電位的第4波形P4。
接著，從CPU61輸出將以該D/A轉換器62的輸出電壓為最小值的數位訊號和數據穩定信號到D/A轉換器62中，確定了D/A轉換器62的輸出之後，輸出模擬電壓。由於該模擬電壓的輸出，波形產生部64，通過其電流電壓變換放大器64b產生、輸出從最大電位下降到中間電位的第五波形P5。
產生完上述第五波形P5之後，從CPU61輸出將以該D/A轉換器62的輸出電壓作為上述所定電位V2的數位訊號到D/A轉換器62中，這樣，波形產生部64直到再產生驅動P之間，一直輸出上述中間電位Vb。
在此，說明上述噴墨頭H的動作。若由上述波形產生部64所產生、輸出來的第一波形P1被施加到壓電執行元件21，壓電層23就由於該壓電層23內所產生的電場，沿著垂直於其厚度方向的方向伸長，與此相比，下部電極層22和上部電極層24不伸長，即在所謂雙金屬效果的作用下，壓電執行元件21的對應於壓力室3的那一部分就往與壓力室3相反的一側凸狀彎曲、變形。
然後，第三波形P3被施加到壓電執行元件21後，壓電層23發生收縮，壓電執行元件21的對應於壓力室3的那一部分往壓力室3的一側凸狀彎曲、變形。由於該彎曲變形，在壓力室3內產生壓力，在該壓力的作用下，壓力室3內的墨水中的所定量經過上述噴射口2b和噴射用墨水流路8從噴嘴14噴射到記錄紙51，點狀附著在記錄紙51上。
接著，第五波形P5被施加到壓電執行元件21後，壓電層23延長而壓電執行元件21的對應於壓力室3的那一部分恢復到原來的狀態。在施加上述第一及第五波形P1，P5時，墨水從上述墨水供給室10經過供給用墨水流路7及供給口2a填充到壓力室3內。
在基本一定的速度下，使噴墨頭H及滑架31沿著主掃描方向從記錄紙51的一端移動到另一端時，在上述驅動脈衝P的輸出周期下重複將電壓波形施加給壓電執行元件21(但是，噴墨頭H到達墨滴不需要落在記錄紙51上的地方時，由於上述驅動IC69的作用不施加)，這樣把墨滴落在記錄紙51的所定位置上。一個掃描的記錄結束後，再邊使噴墨頭H及滑架31沿著主掃描方向移動邊從噴射頭H噴射墨滴，重新進行一個掃描的記錄。通過反覆該動作，在整個記錄紙51上形成所要的圖像。
於是，在上述第1例所涉及的噴墨頭驅動電路中，因為通過以一個D/A轉換器62的輸出電壓的最大值和最小值之中間的所定電位V2為標準產生電壓上升及下降波形，所以不需要現有的電路那樣兩個D/A執行元件，並且，不要輸出負電壓的電源，只要一個輸出正電壓的電源66就可以了。也不會產生現有電路那樣由於兩個D/A執行元件之間的特性差(偏差量之差)所產生的波形產生誤差。其結果，能夠謀求電路的低成本化及小型化，同時能夠產生很穩定的電壓波形。於是，很容易地能得到既小型又低成本，並且墨水噴射性能也很良好的噴墨頭式記錄裝置。
圖6示出了第2實施例所涉及的噴墨頭驅動電路(補充一下，與圖3相同的部分附加了與圖3相同的符號，省略了其詳細說明)，在D/A執行元件62和波形產生部64之間設置了作為切換元件的模擬開關71。
該第2例設有輸出和上述所定電位V2相等的一定電壓的定電壓電源72，上述模擬開關71，由於來自CPU61的工作信號，在切換狀態下，輸入上述D/A轉換器62的輸出電壓和上述定電壓電源72的輸出電壓，而使該兩個輸出電壓中的任何一個輸出到波形生成部64。具體來說，在波形產生部64不產生電壓上升波形及下降波形中的任何一個波形時(在由于波形產生部64，不輸入產生電壓上升波形或下降波形的數位訊號到D/A轉換器62中時)，上述模擬開關71的輸入，被作為定電壓電源72的輸出電壓(使模擬開關71成為圖6中的實線所示的狀態)；為使波形產生部64產生電壓上升波形或下降波形的數位訊號被輸入到D/A轉換器62時(在從CPU61將以輸出電壓為最大值或最小值的數位訊號輸入到D/A轉換器62中時)，上述模擬開關71的輸入從定電壓電源72的輸出電壓切換為D/A轉換器62的輸出電壓(使模擬開關71作圖6中的雙點劃線所示的狀態)。該輸入切換，在為使波形產生部64產生電壓上升波形或下降波形的數位訊號被輸入，確定了D/A轉換器62的輸出之後才進行。
補充一下，D/A轉換器62，通過和數位訊號及數據穩定信號不同的另一個端子，從CPU61輸入鎖存信號，該鎖存信號的輸入維持模擬電壓的輸出狀態。
下面，在圖7上說明產生上述第一至第五波形P1～P5的第2例所涉及的噴墨頭驅動電路的動作。
在波形產生之前的階段，模擬開關71接受來自CPU61的工作信號(圖7中的Hi狀態)，使定電壓電源72和波形產生部64為連接狀態，在該狀態下，在波形產生部64中輸入了定電壓電源72的輸出電壓。因為該定電壓電源72的輸出電壓和所定電位V2相等，所以波形產生部64，與上述第1例一樣輸出中間電位Vb。
接著，從CPU61輸出將以該D/A轉換器62的輸出電壓為最小值的數位訊號和數據穩定信號到D/A轉換器62中，在D/A轉換器62中，在從該數據穩定信號的輸入經過所定時間後確定其輸出，然後才輸出模擬電壓。補充一下，由上述鎖存信號維持該輸出狀態。
確定了D/A轉換器62的輸出而輸出了模擬電壓之後(從數據穩定信號的輸入經過稍微長於數據穩定時間的最大值後)，模擬開關71的輸入由來自CPU61的工作信號(圖7中的Lo狀態)，從定電壓電源72的輸出電壓切換為D/A轉換器62的輸出電壓。這樣，D/A轉換器62和波形產生部64變為連接狀態，上述模擬電壓輸入到波形產生部64，其結果，和上述第1例相同，波形產生部產生、輸出第一波形P1。補充一下，在本第2例中，驅動IC69，大體上在上述模擬開關71的輸入切換時的同時，將所選擇的對應於壓電執行元件21的切換電晶體設為接通狀態，一直維持到和產生完第5波形P5大體上相同的時刻。
此後，大體上在產生完第一波形P1時的同時，模擬開關71的輸入從D/A轉換器62的輸出電壓切換為定電壓電源72的輸出電壓，這樣，波形產生部64產生、輸出第二波形P2。補充一下，大體上在第一波形P1的產生結束時的同時、或結束後，解除由於鎖存信號所維持的D/A轉換器62的輸出狀態。
接著，從CPU61輸出將以該D/A轉換器62的輸出電壓為最大值的數位訊號和數據穩定信號到D/A轉換器62，確定了D/A轉換器62的輸出以後，就輸出模擬電壓。確定了D/A轉換器62的輸出而輸出了模擬電壓之後(從數據穩定信號的輸入經過稍微長於數據穩定時間的最大值後)，模擬開關71的輸入就從定電壓電源72的輸出電壓切換為D/A轉換器62的輸出電壓。這樣，D/A轉換器62和波形產生部64變為連接狀態，上述模擬電壓輸入到波形產生部64，波形產生部64產生、輸出第三波形P3。
此後，大體上在產生完第三波形P3時的同時，模擬開關71的輸入從D/A轉換器62的輸出電壓切換為定電壓電源72的輸出電壓，這樣，波形產生部64產生、輸出第四波形P4。
接著，從CPU61輸出將以該D/A轉換器62的輸出電壓為最小值的數位訊號和數據穩定信號到D/A轉換器62中，確定了D/A轉換器62的輸出之後，就輸出模擬電壓。確定D/A轉換器62的輸出而輸出了模擬電壓之後(從數據穩定信號的輸入經過稍微長於數據穩定時間的最大值後)，模擬開關71的輸入從定電壓電源72的輸出電壓切換到D/A轉換器62的輸出電壓。這樣，波形產生部64產生、輸出第五波形P5。
接著，大體上在產生完第五波形P5時的同時，模擬開關71的輸入從D/A轉換器62的輸出電壓切換到定電壓電源72的輸出電壓，這樣，波形產生部64，在下一次產生驅動脈衝P之間輸出上述中間電位Vb。
補充一下，在模擬開關71輸入定電壓電源72的輸出電壓的那一期間，D/A轉換器62的輸出電壓既可以如上述第1例那樣為所定電位V2，又可以為接地電位等的其他電位。
於是，在上述第2例所涉及的噴墨頭驅動電路中，在不產生電壓上升波形及下降波形中的任何波形時(在由波形產生部64，不輸入產生電壓上升波形或下降波形的數位訊號時)，由於模擬開關71的輸入作為定電壓電源72的輸出電壓，所以所定電位V2和D/A轉換器62的輸出電壓無關地從定電壓電源72輸出到波形產生部64。也就是說，即使從CPU61輸出了將以該D/A轉換器62的輸出電壓當做所定電位V2的數位訊號到D/A轉換器62中，由於其特性偏差，D/A轉換器62的輸出有可能從所定電位V2稍微錯開，但在本第2例中，因為所定電位V2從可輸出正確電壓的定電壓電源72輸出到波形產生部64中，所以能防止由於D/A轉換器62的特性偏差所導致的波形產生部64的誤動作。這樣能實現噴墨頭式記錄裝置的噴墨性能提高。
還有，在由波形產生部64產生電壓上升波形或下降波形時(在為由波形產生部64，產生電壓上升波形或下降波形的數位訊號輸入到D/A轉換器62中時)，把模擬開關71的輸入從定電壓電源72的輸出電壓切換為D/A轉換器62的輸出電壓，此時，因為在確定D/A轉換器62的輸出之後才進行切換模擬開關71的輸入，所以能夠由模擬開關71控制波形產生時刻。也就是說，由於其輸出電壓和特性偏差，從數據穩定信號的輸入到確定D/A轉換器62的輸出的時間(所定時間t)也會變化，故若在沒有模擬開關71、或即使有模擬開關71，也在D/A轉換器62的輸出確定之前，把模擬開關71的輸入切換為D/A轉換器62的輸出電壓，波形產生部64產生、輸出的電壓上升波形或下降波形時刻就會出現偏差。可是，在該第2例中，因為在確定D/A轉換器62的輸出之後把模擬開關71的輸入切換為D/A轉換器62的輸出電壓，所以大體上在模擬開關71的輸入切換的同時能夠產生、輸出電壓上升波形或下降波形。結果，能夠防止D/A轉換器62的輸出確定時間變動所帶來的波形產生時刻出現偏差，而一直在一定的時刻下產生、輸出電壓波形。因此，能夠使墨水噴射量的偏差變為相當小，同時在記錄紙51上能夠提高墨滴落下位置的精密度，能夠得到高畫質。
補充一下，在上述第2例中，在確定了D/A轉換器62的輸出之後，才把模擬開關71的輸入從定電壓電源72的輸出電壓切換為D/A轉換器62的輸出電壓，也可以在確定了D/A轉換器62的輸出之前(例如，在由波形產生部64產生電壓上升波形或下降波形的數位訊號輸入到D/A轉換器62中的同時)，把模擬開關71的輸入切換為D/A轉換器62的輸出電壓。這樣，也能夠防止由於D/A轉換器62的特性偏差所導致的波形產生部64的誤動作。可是，從提高墨滴落下位置的精度這一目的來看，最好採用上述第2例的方法。
在上述實施例中，採用了拉-推-拉型驅動脈衝P，本發明也可以適用於具有一個電壓上升波形和一個下降波形的推-拉型、拉-推型。
還有，在上述實施例中，波形產生部64如下構成在D/A轉換器62的輸出電壓大於所定電位V2時，它產生電壓上升波形；在上述D/A轉換器62的輸出電壓小於上述所定電位V2時，它產生電壓下降波形。它還可以如下構成在D/A轉換器62的輸出電壓大於所定電位V2時，它產生電壓下降波形；在上述D/A轉換器62小於上述所定電位V2時，它產生電壓上升波形。
再說，在上述實施例中，把波形產生電路適用於驅動噴墨頭式記錄裝置的噴墨頭H中的壓電執行元件21的噴墨頭驅動電路，可是任何施加具有電壓上升波形及下降波形的電壓脈衝而驅動的電路，都能適用本發明的波形產生電路。
權利要求
1.一種波形產生電路，其中它包括把數位訊號變換為模擬電壓使它輸出的一個D/A轉換器；輸入上述D/A轉換器的輸出電壓，還在該D/A轉換器的輸出電壓大於該輸出電壓的最大值和最小值之中間的所定電位時，產生電壓上升波形及下降波形中的一個波形，而在上述D/A轉換器的輸出電壓小於上述所定電位時，產生另一個波形的波形產生部。
2.根據權利要求第1項所述的波形產生電路，其中它包括輸出和所定電位相等的一定電壓的定電壓電源，以及在切換狀態下輸入D/A轉換器的輸出電壓和上述定電壓電源的輸出電壓，並將該兩個輸出電壓中的任何一個輸出到波形產生部的切換元件；上述切換元件，在為使上述波形產生部產生電壓上升波形或下降波形的數位訊號被輸入到上述D/A轉換器時，使該切換元件的輸入從上述定電壓電源的輸出電壓切換為該D/A轉換器的輸出電壓。
3.根據權利要求第2項所述的波形產生電路，其中切換元件，在D/A轉換器的輸出確定之後，把該切換元件的輸入從定電壓電源的輸出電壓切換為該D/A轉換器的輸出電壓。
4.一種驅動設在噴墨頭中的墨水噴射用的執行元件的噴墨頭驅動電路，其中它包括把數位訊號變換為模擬電壓而輸出的一個D/A轉換器，以及輸入上述D/A轉換器的輸出電壓，並且在該D/A轉換器的輸出電壓大於該輸出電壓的最大值和最小值之中間的所定電壓時，產生電壓上升波形及下降波形中的一個波形而輸出到上述執行元件上；而在上述D/A轉換器的輸出電壓小於上述所定電位時，產生另一個波形而輸出到上述執行元件上的波形產生部。
5.根據權利要求第4項所述的噴墨頭驅動電路，其中包括輸出和上述所定電位相等的一定電壓的定電壓電源，以及在切換狀態下輸入D/A轉換器的輸出電壓和上述定電壓電源的輸出電壓，並且把該兩個輸出電壓中的一個輸出到波形產生部的切換元件；上述切換元件，在為使上述波形產生部產生電壓上升波形或下降波形的數位訊號被輸入到上述D/A轉換器時，使該切換元件的輸入從上述定電壓電源的輸出電壓切換為該D/A轉換器的輸出電壓。
6.根據權利要求第5項所述的波形產生電路，其中切換元件，在確定了D/A轉換器的輸出之後，把該切換元件的輸入從定電壓電源的輸出電壓切換為該D/A轉換器的輸出電壓。
7.一種噴墨頭式記錄裝置，其中它包括填充墨水的壓力室、與該壓力室連通的噴嘴、由於電壓的施加使上述壓力室內的墨水從上述噴嘴噴射的執行元件的噴墨頭，使上述噴墨頭和記錄媒體相對移動的相對移動元件，驅動上述噴墨頭的執行元件的噴墨頭驅動電路；上述噴墨頭驅動電路具有把數位訊號變換為模擬電壓而輸出的一個D/A轉換器；輸入該D/A轉換器的輸出電壓，並且在該D/A轉換器的輸出電壓大於該輸出電壓的最大值和最小值的中間所在的所定電壓時，產生電壓上升波形及下降波形中的一個波形而輸出到上述執行元件上，在上述D/A轉換器的輸出電壓小於上述所定電位時，產生另一個波形而輸出到上述執行元件的波形產生部；噴墨頭通過上述相對移動元件相對記錄媒體進行相對移動時，把上述噴墨頭驅動電路的波形產生部所產生的電壓波形輸出到上述執行元件上，這樣就把墨水從上述噴墨頭的噴嘴噴射到記錄媒體而進行記錄。
全文摘要
本發明提供一種波形產生電路、噴墨頭驅動電路及噴墨頭式記錄裝置，設在噴墨頭H中的驅動噴射墨水用的壓電執行元件21的噴墨頭驅動電路中，備有把數位訊號變換為模擬電壓而輸出的D/A轉換器62；輸入該D/A轉換器62的輸出電壓，在上述D/A轉換器62的輸出電壓大於該輸出電壓的最大值和最小值之中間的所定電位V2時，產生電壓上升波形，而在上述D/A轉換器62的輸出電壓小於上述所定電位時，產生電壓下降波形的波形產生部64。
文檔編號B41J2/045GK1440332SQ01812261
公開日2003年9月3日 申請日期2001年10月24日 優先權日2000年10月24日
發明者益本賢一, 宮宗宏昭, 大山正治 申請人:松下電器產業株式會社