专利名称：头驱动控制装置和喷墨记录设备的利记博彩app
技术领域：
本发明大体涉及一种头驱动控制装置和喷墨记录设备，更具体地，涉及一种包括在通过排放墨滴记录图像的喷墨记录设备中的头驱动控制装置。
背景技术：
日本公开专利申请NO.2001-260346公开了一种现有技术的、使用静电致动器的头，该头作为喷墨头，用于形成喷墨记录设备的记录头，所述喷墨记录设备用作图像记录装置或成像装置，例如印制机、传真机和复印机。
这种静电喷墨头包括静电致动器，在每个静电致动其中，包括或用作形成与喷嘴连通的排放室的壁表面的第一电极的隔膜与第二电极(单个电极)彼此相对地设置，并且它们之间具有预定的空气间隙。在该静电致动器的第一电极和第二电极之间施加驱动波形，从而通过利用静电吸引使每个致动器的隔膜变形。通过所述变型形成的力，或者通过终止静电吸引时在隔膜中产生的机械还原，排放室中的墨被从喷嘴排出。
在用于使用这种静电致动器的头的驱动控制装置中，静电致动器的第一电极被电结合在一起，从而形成公共电极，并且将形成公共电极的第一电极的电压设置为0V，一旦排出墨滴，有选择地将+V的脉冲形状电压施加在单个电极(第二电极)上。
此外，IEEE学报(PROCEEDINGS OF THE IEEE，VOL.86，NO8，1998年8月)“一种基于MEMS的投影显示器”描述了一种用于驱动静电致动器的驱动控制装置的示例，其中，将非0电压施加在构成光学镜的致动器的两个电极上。这种驱动控制装置将偏置电压施加到反射器板上，并且为确定反射器板方向的电极施加寻址电压。进行控制时，24V到-26V的电压被施加到反射器板上，0V或5V的电压被施加到寻址电极上。设计这种施加电压的方式是为了最大化光学镜的功能，从而在具有很高可靠性的前提下确保反射器板能够根据控制信号摆动+10度或-10度。
通过这种方式，例如喷墨打印机的喷墨记录设备需要具备很高的整体性能，例如输出速度(记录速度)和图像质量。为了满足这些要求，将喷嘴在头处的集中程度提高，从而增加喷嘴数量。
在这一方面，考虑到喷嘴集中程度的提高和头结构之间的关系，通常，包括具有较低刚度的隔膜并且通过使该隔膜变形排放墨的压电或静电头在提高集中程度方面具有困难，这与热学头不同，对于热学头，通过使用加热电阻使墨经历薄膜沸腾以产生空腔，使用空腔的压力将墨从喷嘴中排出。
为了提高静电头的集中程度，不得不缩短隔膜的短边宽度(在喷嘴布置方向上的宽度)，这样就需要将排出墨滴的体积保持在一定范围内。所以，为了缩短隔膜的短边宽度，需要增大隔膜的位移(displacement)。在这种情况下，从单一的角度出发，将隔膜的厚度变薄可以在缩短短边宽度的条件下增大位移，但是，从排放墨滴的角度出发，隔膜需要具有一定的刚度，这样就限制了隔膜能够被变薄的程度。
即，可以通过下式(1)表示静电致动器中产生的静电吸引力，其中，V是驱动电压，g是间隙长度(单个电极和公共电极之间的距离)，δ是隔膜的位移。
等式1F=(ϵ02)·V2(g-δ)2]]>如上所述，当喷嘴集中程度增大时，间隙长度g应该增大。根据式1，当间隙长度g增大时，为了保持相同大小的静电引力，需要增大驱动电压V。此外，随着间隙长度g增大，隔膜位移δ相比于驱动电压V的变化范围具有较小的变化范围；所以，及时间隙长度g有很小的增量，也会导致驱动电压V增大很多。换言之，当增大集中程度并且同时保持排放墨滴的能力时，致动器的驱动电压趋于变得更大。
驱动电压的这种增大不仅意味着能耗的增大，而且意味着构成控制致动器的驱动控制装置(驱动器)的晶体管的耐压值(withstand pressure)也要增大。通常，尽管晶体管的耐压值有赖于晶体管的氧化膜的厚度，但是，随着晶体管的尺寸变大，晶体管的耐压值仍然变大。此外，随着耐压值变大，制造成本变高。结果，驱动电压的增加导致驱动控制装置的成本上升。在这种情况下，由于喷墨头包括许多致动器，头驱动器控制装置的成本增加量很大。
此外，墨滴排放头内的致动器需要如下功能通过在电极之间接通电压使隔膜向着电极弯曲；通过切断电压使隔膜返回其原始位置。所以，从功能角度出发，不需要使用IEEE学报(PROCEEDINGS OF THE IEEE，VOL.86，NO8，1998年8月)的“一种基于MEMS的投影显示器”所描述的驱动方法中使用的偏置方法；相反地，将所需电压施加到一个电极上并且将另一个电极设定为GND，这样就足够了。但是，当使用这种偏置方法时，不需要根据每一次控制(排放一个墨滴)改变电压的正负极性；不过这种方法仍然损害头的功能。此外，不必将很大的电压施加给电极中的一个。所以，IEEE学报(PROCEEDINGS OF THE IEEE，VOL.86，NO8，1998年8月)“一种基于MEMS的投影显示器”公开的驱动方法不能简单地应用于用于头的驱动控制装置。
发明内容
本发明的一个基本目的是提供一种改进的有用的头驱动控制装置以及一种喷墨记录设备，其中，上述问题得到消除。
本发明的一个具体方面的提供一种能够以较低成本驱动具有较高喷嘴集中程度的墨滴排放头的头驱动控制装置，以及一种包括这种头驱动控制装置的喷墨记录设备。
为了实现上述目的，根据本发明一方面提供一种用于驱动头的头驱动控制装置，其中，多个静电致动器的第一和第二电极电结合在一起，该头驱动控制器包括在排放墨滴是将不同极性的电压施加给第一和第二电极的部件。
根据本发明，该头驱动控制装置能够以低成本驱动具有高喷嘴集中程度的喷墨头。
本发明的其他目的、特征和优点将通过下文结合附图的详细说明变得明了。
图1是被根据本发明的头驱动控制装置驱动和控制的喷墨头的一个示例的分解透视图；图2是透明地示出图1所示头的喷嘴板的平视图；图3是沿着隔膜的长边方向截取的头的剖示图；
图4是沿着隔膜的短边方向截取的头的剖示图；图5是表示静电致动器中第一电极(隔膜)的弯曲量和驱动电压之间的关系的图表；图6A至6E是示出驱动波形的不同示例的波形图，所述波形被根据本发明的头驱动控制装置施加到静电致动器的公共电极和单个电极上；图6F是示出施加到静电致动器的公共电极和单个电极上的传统驱动波形的波形图；图7是能够防止残留电荷的头的另一个示例的主要部件的剖视图；图8是能够防止残留电荷的头的另一个示例的主要部件的剖视图；图9是根据本发明的头驱动控制装置的结构框图；图10是示出图9所示头驱动控制装置中的驱动模块和致动器之间的关系的图；图11是图9所示头驱动控制装置的一个电平转换器的基础电路结构的电路图；图12是图9所示头驱动控制装置的另一个电平转换器的基础电路结构的电路图；图13是图9所示头驱动控制装置的一个模拟开关的基础电路结构的电路图；图14是根据本发明的喷墨记录设备的机构部件的透视图；以及图15是记录设备的侧剖示图。
具体实施例方式
以下结合附图描述根据本发明的实施方式。
首先，参照图1-5描述被根据本发明的头驱动控制装置驱动的、用作墨滴排放头的喷墨头的示例。图1是该头的分解透视图。图2是透明地示出图1所示头的喷嘴板的平视图。图3是沿着隔膜的长边方向截取的头的剖示图。图4是沿着隔膜的短边方向截取的头的剖示图。
该喷墨头具有压层结构，其中，作为第一基板的沟道基板1、设置在沟道基板1下的作为第二基板的电极基板3和设置在沟道基板1上的作为第三基板的喷嘴板4接合在一起，并且一个位于另一个之上，从而形成与多个喷嘴5连通的排放室6，以及通过流体阻挡部分7与排放室6连通的公共液体室8。
在沟道基板1中形成有排放室6；形成用作排放室6的底部的壁表面的隔膜10；形成将排放室6分开的隔件11的突出部分；形成公共液体室8的凹陷部分；等等。该公共液体室8形成为使其容量等于或小于每个排放室6的容量的20倍。
在沟道基板1中，具有所需厚度的隔膜10按照如下方式形成将具有高浓度杂质的硼沿着平面方向(110)扩散到单晶硅基板(硅晶片)上，其厚度(深度)对应于隔膜；在执行各向异性蚀刻的过程中将所述高浓度硼掺杂层用作蚀刻止挡层，从而形成变成排放室6等的凹陷部分，进而得到具有所需厚度的隔膜10。此外，除了硼之外，还可以使用镓、铝等作为高浓度P型杂质。
此外，可以通过以下方法形成隔膜10在P型基板上形成变成隔膜的N型层，或者在N型基板上形成变成隔膜的P型层；通过使用SOI基板的方法根据电化学蚀刻停止蚀刻，通过氧化膜层停止蚀刻，或者通过控制时间以终止蚀刻的方法停止蚀刻。
在电极基板3中，形成凹陷部分14，和隔膜10相对并且与隔膜之间具有预定间隙16的电极15形成在凹陷部分14的对应底面上。该电极15和隔膜10构成通过静电力使隔膜10变形从而改变排放室6的内部容量的致动器部件。通过将电极基板3接合到沟道基板1上，形成间隙16，并且将电极15设置在对应于隔膜10的对应位置。
为了防止电极基板3的电极15由于接触隔膜10而被损坏，例如0.1μm厚的SiO2的绝缘层形成在每个电极15上。此外，通过连接部分连接到外驱动电路上的电极衬垫部分15a通过将电极15延伸到靠近电极基板3的一端而形成。
此外，沿着隔膜的短边方向的基本中心部分，形成位于电极15之间的相对接触部分18，其接触变形的隔膜10。所述相对接触部分18在与形成电极15的相同过程中形成在凹陷部分14的底面上。还在该相对接触部分18的表面上形成绝缘层17。该相对接触部分18和隔膜10电连接，这样，当相对接触部分18与隔膜10接触时两者具有相同的电势。这可以防止接触隔膜10时出现残留电荷，如日本公开专利申请No.2001-260346公开的。
此外，在电极基板3中形成供墨开口9，该开口是用于将墨从外部供应到公共液体室8内的通孔。在对应于供墨开口9的部分，在沟道基板1的公共液体室8中形成通孔9a。
如下地形成电极基板3通过使用HF溶液等在玻璃基板或单晶硅基板内蚀刻，形成凹陷部分14，所述基板包括形成在其表面上的热氧化膜3a；通过例如溅射、CVD或沉积的薄膜形成技术将具有高热阻的电极材料、例如氮化钛(titanium nitride)形成为在凹陷部分14中具有所需厚度的膜；之后，通过形成光刻胶并且蚀刻薄膜仅仅在凹陷部分14中形成电极15。该电极基板3和沟道基板1通过例如阳极接合或直接接合的工艺过程彼此接合在一起。
在本实施方式中，通过在凹陷部分14中溅射厚度为0.1μm的氮化钛形成电极15和相对接触部分18，所述凹陷部分14通过蚀刻硅基板而具有0.4μm的厚度；在其上形成厚度为0.1μmSiO2溅射膜，作为绝缘层17。相应地，在本实施例的头中，在将电极基板3和沟道基板1接合之后，空气间隙16的长度(隔膜10和绝缘层17之间的间隙)为0.2μm。
在喷嘴板4中，形成喷嘴5和形成流体阻挡部分7的凹槽，对排放表面进行斥水处理(water-repellent finishing)。该喷嘴板4由例如聚酰亚胺的树脂材料制成，并且利用粘结剂与沟道基板1接合在一起。喷嘴板4形成公共液体室8的壁面。
在本实施例的头中，隔膜10与公共电极相连，电极衬垫15a通过焊珠接合，并且与图中未示出的驱动器相连，从而可以驱动喷墨头。
此外，供墨管可以与供墨开口9接合在一起，从而使得公共液体室8和排放室6等充有通过供墨开口9从墨盒(图中未示出)供应的墨。通过将例如乙二醇和燃料或色素的表面活性材料溶解或扩散到例如水、酒精或甲苯的主溶剂中，制备所用的墨。此外，将加热器附连到喷墨头上，从而能够使用热熔融墨。
利用上述结构，当通过驱动器例如将正电压脉冲施加到电极15上从而使得电极15的表面带有正电压时，对应隔膜10的下表面被充有负电压。相应地，隔膜10由于静电力而被吸引，从而向使得与单个电极15之间的间隙减小的方向弯曲。在这种情况下，隔膜10的弯曲导致墨通过流体阻挡部分7从公共液体室8供应到排放室6。
随后，当切断施加给电极15的电压脉冲从而排放储存的电荷时，隔膜重量份构成。
此外，关于制造条件，将成形模具2的旋转速度设为圆周速度6m/分钟，将一方的加强纤维组FA层设为15层、将切短纤维层设为15层，将加热时间设为12分钟。
研究了所述实施例1及比较例1中制造的纤维加强树脂管10的比重、树脂和玻璃纤维的重量比、弯曲强度、拉伸强度、弯曲弹性率，将其结果表示在表1中。
<表1>
如表1所示，可以清楚地看到，根据实施例1，与比较例1相比，能够在短时间内获得大致同等或略为优良的纤维加强树脂管10。
<比较例2>
然后，比较例2中，将加入时间设为6分钟，除此以外，与比较例1相同，制造了纤维强化树脂管10。但是，聚合性树脂组合物6A未被完全硬化，无法很好地脱模。
下面，将与所述的实施例1不同的实施例表示如下。
<实施例2>
实施例2中，使用下述的聚合性树脂组合物6A、另一方的加强纤维组FB(日东纺公司制ECRRSE1200CF)、一方的加强纤维组FA(日东纺公司制ECRRSE2400CF)，利用下述的制造条件，制造了内径1800mm、壁厚20mm的纤维加强树脂管10。
首先，关于聚合性树脂组合物6A，由间系不饱和聚酯树脂100重量份、高温反应型聚合引发剂(日本油脂公司制 商品名パ-キユアO)2重量份、作为光聚合引发剂的双酰基氧化膦(チバスペシヤリテイ一ケミカルズ公司制商品名イルガキユア819)0.2重量份构成。
此外，关于制造条件，将成形模具2的旋转速度设为圆周速度6m/分等于最大位移的20％。即，当通过驱动一个致动器同时为公共电极供应21V的偏置电压而排出墨滴时，21V的偏置电压也同样施加给其他没有排放墨滴的致动器；但是这样并不会出现其他问题，例如墨滴由该偏置电压排出，这是因为弯曲量仅为0.06μm，等于最大位移的20％。
实际上，由于在两个电极之间存在气体，δ-V曲线并不像图5所示的那样；但是，基本相同的情况是存在的。
如同6F所示，通过传统的头驱动控制装置，将公共电极设定为GND，当排出墨滴时，将+电压施加给单个电极。
相比之下，通过根据本发明的头驱动控制装置，如图6A-6E所示，当排出墨滴时，不同极性的电压被施加给公共电极和单个电极。
具体地，在图6A所示的第一示例中，排放墨滴时，在一个脉冲波形中，+电压(+偏置电压)被施加给公共电极，-电压被施加给单个电极。在图6B所示的第二示例中，排放墨滴时，在一个脉冲波形中，+电压被施加给公共电极，-电压基本同时被施加给单个电极。在图6C所示的第三示例中，施加给公共电极和单个电极的电压具有极性交替变化的波形；排放墨滴时，+电压被施加给公共电极，-电压被施加给单个电极；当进行下一次排放时，-电压被施加给公共电极，而+电压被施加给单个电极。
在图6D所示的第四示例中，排放墨滴时，在一个脉冲波形中，+电压被施加给公共电极，而-电压基本同时被施加给单个电极，其中，施加给公共电极和单个电极的电压最大值的绝对值基本设置成相等。类似地，在图6E所示的第五示例中，排放墨滴时，在一个脉冲波形中，-电压被施加给公共电极，+电压基本同时被施加给单个电极，其中，施加给公共电极和单个电极的电压最大值的绝对值基本设置成相等。
相应地，为头驱动装置设置用于产生图6A至6E所示的驱动波形的部件，从而在排放墨滴时为公共电极和单个电极施加不同极性的电压。
当致动器具有不会在其中出现残留电荷或其中的残留电荷被除去的结构时，可以采用图6A和6B所示的驱动波形。具体地，在上述的喷墨头中，优选地，致动器使用如此的结构其中，相对接触部分18设置在电极15之间，当隔膜10接触相对接触部分18时，该相对接触部分18和隔膜10具有相同的电压。
此外，防止出现残留电荷的结构不限于上述喷墨头使用的结构，也可以采用图7和图8所示的其他结构。在这些结构中，在隔膜上设置突出部分，隔膜和电极在该部分处接触，在该突出接触部分处，隔膜和电极具有相同的电压。
具体地，在图7所示结构中，形成在隔膜30的电极侧表面上的绝缘膜31形成与电极相对的突出部分32。另一方面，在电极基板3上设置与隔膜30以间隙36相对的电极34和35，设置与电极34和35分开的分离电极38。该分离电极38位于当隔膜30变形时接触突出部分32的位置。此外，在电极34和35以及分离电极38的表面上形成绝缘膜37。该分离电极38和隔膜30电连接。
根据这一结构，当驱动致动器时，施加给隔膜30的电压被迫施加给分离电极38。
在图8所示结构中，形成在隔膜30的电极侧表面上的绝缘膜31形成与电极相对的突出部分32。此外，通过绝缘膜31与隔膜30电隔离的分离电极33形成在突出部分32的背侧。另一方面，在电极基板3上，设置以间隙36与隔膜30相对的电极34和35，并且设置与电极34和35分开的分离电极38。该分离电极38位于当隔膜30变形时接触突出部分32的位置。此外，在电极34和35以及分离电极38的表面上形成绝缘膜37。该分离电极38和分离电极33电连接。
根据这种结构，可以确定接触部分(分离电极38和33)的电压，而无需考虑驱动致动器时所施加的电压。在这种情况下，两个电极38和33的电压可以恒定地设置为GND。
此外，在图7和8所示的结构中，通过绝缘膜形成突出部分；但是也可以通过电极材料形成突出部分。
此外，当致动器具有不防止在其内部出现残留电荷的结构时，优选地采用图6C所示的驱动波形。即，这种驱动波形为各个电极施加电压极性与前一个脉冲的电压极性相反的脉冲。
此外，在上述结构中，图像中的一个点是由从喷嘴排出的一个墨滴形成的；但是，当图像中的一个点是由若干个从喷嘴排出的墨滴形成时，即一个点是通过在一个驱动周期中排放多个墨滴形成时，可以类似地应用这些结构。
接下来，参照图9描述根据本发明的头驱动控制装置的结构。
该头驱动控制装置包括用于有选择地将驱动电压施加给多个静电致动器中的单个电极15的驱动控制部分51；以及，用于将驱动电压施加给作为公共电极的隔膜10的驱动器模块52。此外，至少驱动控制部分51和驱动器模块52构成用于当排放墨滴时为第一电极和第二电极供应不同极性电压的部分。
该驱动控制部分51具有如下结构。在该结构中，从图中未示出的主控制部分供应的图像数据被与时钟同步地顺序传送给转移寄存器53，转变为平行数据，然后暂时存储在锁存电路54中。通过选择器55选择待驱动的致动器。5V的逻辑驱动电压被转变为能够通过如图10所示的根据致动器数量设置的驱动模块56中的一个(图9仅示出了一个驱动器模块)中的电平转换器57驱动开关58的预定电压，然后供应给开关(模拟开关)58。该驱动电压被施加给开关58，以便接通开关58，从而将驱动电压施加给单个电极15上。
另一方面，将驱动电压从驱动器模块52施加给作为公共电极的隔膜10。
转移寄存器53、锁存电路54和选择器55是所谓的逻辑部分，其通过(0V，5V)驱动；所以，构成这些部分的组成晶体管仅仅具有5V的耐压值。另一方面，构成驱动器模块56的电平转换器57和开关58的耐压值取决于致动器的驱动电压；当驱动电压高时，组成晶体管的耐压值必须增高。即，当致动器的驱动电压升高时，驱动器的成本提高。
此外，构成驱动器模块56的电平转换器57的基础电路在图11和12中示出，开关58的基础电路在图13中示出。此外，图11所示的电平转换器是正电压转换类型的，图12所示的电平转换器是负电压转换类型的。
如上所述的，电平转换器57和开关58的耐压值取决于致动器的驱动电压。在静电头中，单个电极14根据致动器的数量而存在，公共电极的数量限于一个或若干个。所以，驱动控制装置需要许多用于单个电极的驱动器模块56，一个或若干个用于公共电极的驱动器模块52构成驱动器模块的晶体管所需的耐压值大约等于驱动致动器时所用的电压。相应地，例如，当施加给致动器的总电压是80V时，其中+30V施加给公共电极，-50V施加给单个电极，构成用于公共电极的驱动器模块的晶体管的耐压值大约是30V，构成用于单个电极的驱动器模块的晶体管的耐压值大约是50V。
实际上，出于下文提出的原因，用于施加负极性电压的晶体管的耐压值稍微上升。在传统的驱动控制装置中，由于公共电极设定为GND，不再需要用于公共电极的驱动模块。根据本发明的驱动控制装置，即使当静电致动器的驱动电压上升时，构成驱动器模块的晶体管的耐压值也能够得到抑制。考虑到成本，这比将用于公共电极的驱动器模块增加一个或若干个更有利。
此外，由于图11至13仅仅示出了基础电路结构，因此在实际应用中需要对电源电压的改变和温度的改变等进行补偿，电路由于具有大量的晶体管而变得复杂。在这种情况下，由于使用根据本发明的头驱动控制装置，晶体管的耐压值变小，从而明显地降低驱动控制装置的成本。
此外，在根据本发明的头驱动装置中，排放墨滴时，可通过施加给单个电极的电压大小来控制致动器驱动电压的改变，同时固定施加给公共电极的电压的大小；这样不会使用于公共电极的驱动器模块复杂化，因此是优选的。
此外，在本实施例中，隔膜形成了公共电极；但是，由制造过程决定是隔膜还是相对电极应该形成公共电极；所以，本发明可以类似地应用于相对电极形成公共电极的情况。
接下来，描述施加给第一和第二电极的电压的最大值。施加给第一和第二电极的电压具有基本相等的绝对值，如图6D和6E所示的第四和第五实施例所描述的。即，优选地将最大电压的绝对值设定成基本相等。
此外，上述“最大电压”包括用于温度补偿等的冗余电压(marginvoltage)。相应地，“基本相等”指代构成驱动器模块的P沟道MOSFET和N沟道MOSFET的耐压值基本相等。但是严格意义上，出于下述的原因，优选地将施加到第一和第二电极的负极性电压的最大值的绝对值设定为比施加到第一和第二电极的正极性电压的最大值的绝对值低例如大约5V，该电压值等于用于驱动器控制装置的逻辑部分的电压。
相应地，不必设置具有很大的耐压值的晶体管。即，不存在其自身占据很大面积的元件。此外，是耐压值基本相等可以避免使制造过程复杂化，其结果是，包括材料和制造在内的、驱动控制装置的总成本降低。
具体地，在喷墨头中，当具有成百的喷嘴、即有大量的致动器时，总成本的降低具有很大的优势。具体地，在出于试验目的的控制96位静电致动器的驱动控制装置中，根据传统的驱动电压施加方法(图6F)，需要96个使用具有较大耐压值的晶体管的驱动器模块。另一方面，在根据本发明的头驱动控制装置(图6D的示例)中，仅需要97(96+1)个使用具有一半耐压值的晶体管的驱动器模块。所以，可以肯定，对于驱动控制装置整体，可以实现较大的成本降低。
此外，考虑到施加电压的方法和效果，上述用于公共电极的偏置驱动方法完全不同于在传统光学镜等中使用的驱动方法。
接下来，描述施加给第一和第二电极的电压的波形。在所有致动器中电结合的施加给公共电极的电压优选具有图6B到6E所示的脉冲波形。在这种情况下，施加给公共电极和单个电极的脉冲电压优选具有基本相同的脉冲宽度。
即，除了脉冲电压外，直流电电压(图6A)也可以施加到公共电极上，施加直流电压或脉冲电压不会导致出现不同的特征。但是，利用直流电电压偏置可以导致出现电路结构简化的优点。
但是，在切断电压后隔膜的恢复力总和很小的头中，即由于隔膜的刚度的恢复力很小同时在电极之间存在的气体由于被压缩而产生斥力的情况下，直流偏置可能会妨碍隔膜的恢复。
参照忽略了电极之间的气体(空气)的图5所示理论曲线A和B，在上述假设前提下，为了在隔膜接触电极后使隔膜分离，施加给致动器的电压理论上需要设定为0V。
但是，在实际系统中，当施加的电压减小到一定值时，隔膜从电极分离，原因在于由于设置有用于防止两个电极彼此接触时出现短路的电极绝缘膜，因此隔膜接触电极时产生的静电引力不是无限的；此外，存在于电极之间的气体由于被压缩而产生斥力/膨胀力。根据这种机理，当施加给接触电极的隔膜的电压减小一定数值时，隔膜从电极分离。
所以，在实验基础上通过使致动器1和2具有表2所示的参数，可以测试能够偏置公共电极的最大电压。在两个致动器中，假定隔膜在排出墨滴时接触电极。
表2基于实验的致动器参数和能够偏置的最大电压
(总量的)约0.01～1％；固化加速剂(总量的)约50ppm～0.5％；减粘剂约0.2～15％；交联助剂约0.1～2％。应当指出，至少约0.5％碳纤维的加入能显著增加导热率。
另一种合适的界面材料可生产/制成包含至少一种焊料材料的形式。选择设想的焊料材料，以便提供所要求的熔点和传热特性。选择设想的焊料材料，以便在约40℃～约250℃的温度范围熔融。在某些设想的实施方案中，焊料材料包含纯金属，例如，铟、锡、铅、银、铜、锑、镓、碲、铋或包含至少一种上面提到的金属的合金。在进一步的设想的实施方案中，纯铟被选择作为焊料材料，因为它具有约156℃的熔点。在这些实施方案中，铟可轻易地从含氰化铟、氟硼酸铟(indium fluorobate)、氨基磺酸铟和/或硫酸铟的电解质中电沉积。<p>所以，将脉冲形状的电压施加给公共电极可以确保墨滴排出头的可靠性。
接下来，描述施加给公共电极和单个电极的电压的极性。
图11所示的上述电平转换器是正电压转换类型的电平转换器，例如其将5V的电压转换为12V的电压。另一方面，图12所示的电平转换器是负电压转换类型的电平转换器，例如其将5V的电压转换为-12V的电压。在每个电平转换器中，从输入端Vin输入的电压经受电平转换，并从Vout同步地输出。
以下描述图12所示的负电压转换类型的电平转换器。当电压VH从输入端Vin输入时，P沟道MOSFET PMOS2接通，从而将电压VH施加给N沟道MOSFET NMOS2的漏极。此外，N沟道MOSFET NMOS1通过施加到其栅极上的电压VH而被接通，将负电压VL施加到N沟道MOSFET NMOS2的栅极上。
相应地，公知地，N沟道MOSFET NMOS2的栅极和漏极之间所需的耐压值变成|VH|+|VL|。这样情况也可以类似地应用于N沟道MOSFET NMOS1。
即，当使用具有相同绝对值的电压时，构成负电压转换类型的电平转换器的晶体管需要的耐压值比构成正电压转换类型的电平转换器的晶体管所需的耐压值大。
此外，为了增加对单个信号转换的转换速度，负电压转换类型的电平转换器的P沟道MOSFET PMOS1和MOSFET PMOS2的栅极宽度常常需要大于正电压转换类型的电平转换器的栅极宽度，这取决于所使用的制造工艺。但是，由于这种方法在转换期间增加能耗，因此还有另一种使用附加晶体管来增加转换速度的方法。
如上所述，当使用具有相同绝对值的电压时，负电压转换类型的电平转换器比正电压类型的电平转换器大，即成本高。
相应地，当通过使用如图6E所示的驱动波形地驱动头驱动控制装置(采用相同的偏置方法)来驱动静电头时，其中所述波形将正电压施加给多个单个电极并将负电压仅施加给一个或若干个公共电极，所述可以使得所述驱动控制装置便宜和小巧。
接下来，参照图14和图15描述根据本发明的喷墨记录装置的一个示例。图14是该记录装置的机构部分的透视图。图15是该记录装置的侧剖视图。
在该喷墨记录装置中，印制机构部分212等被限制在记录装置主体211内。该印制机构部分212包括可以在主扫描方向上移动的支架223；为记录头224供应墨的墨盒225；等。能够装载多页纸213的送纸盒(或送纸盘)可以从前方可拆卸地插入主体211的下部分。此外，可以打开手工送纸盘215，以便手工送纸213。从送纸盒214或手工送纸盒215馈送的纸213被送入记录装置，通过印制机构部分212记录所需的图像。之后，将纸213输送给附装到后侧上的输送盘216。
印制机构部分212通过主引导杆221和次引导杆222可滑动地保持支架223，所述主引导杆221和次引导杆222是跨过图中未示出的左右侧板水平设置的引导元件，从而使得支架223可以在主扫描方向(垂直于图15的表面方向)上自由滑动。安装在支架223上的头224包括排出黄色(Y)、青色(C)、品红色(M)和黑色(Bk)墨滴的静电喷墨头，从而使得多个墨排放开口布置在与主扫描方向相交的方向上，并且使得排放墨滴的方向向下。将不同颜色的墨水供应给头224的墨盒225也可更换地安装在支架223上。
每个墨盒225都包括位于上部的空气开口、位于下部的供应开口和位于内部的多孔元件。该空气开口与空气连通。该供应开口将墨供应给喷墨头。该多孔元件的内部充满墨。供应给喷墨头的墨通过多孔元件的毛细作用力保持微小的负压。
此外，尽管在本实施例中将各种颜色的头224用作记录头，作为替换，也可以使用包括排放各种颜色墨滴的喷嘴的一个头。
主引导杆221在下侧(传送纸张的纸张传送方向的下游)可滑动地插入支架223中。该支架223在前侧(纸张传送方向的上游)可滑动地置于次引导杆222上。此外，为在主扫描方向上移动支架223，将计时带(timing belt)230在驱动滑轮228和由主扫描电机227驱动的被动滑轮229中间伸展。该计时带230固定到支架223上，该支架223通过主扫描电机227的前后旋转而被前后驱动。
另一方面，为了将送纸盒214中布置的纸传送到头224下，设置有送纸辊231、摩擦垫232、引导元件233、传送辊234、传送辊235和引导边缘辊236。该送纸辊231和摩擦垫232将送纸盒214中的纸张分开并馈送。该引导元件233引导纸张213。该传送辊234反转并传送馈送的纸张213。该传送辊235压靠在传送辊234的周边上。该引导边缘辊236调整纸张213从传送辊234送出的方向。该传送辊234通过一系列齿轮被次扫描电机237旋转驱动。
此外，设置印制接收件239。该印制接收件239是纸张引导件，用以根据支架223在主扫描方向上的移动范围引导从记录头224下方的传送辊234送出的纸张。沿着纸张传送方向在印制接收件239的下游设置传送辊241和齿轮(spur)242。该传送辊241和齿轮242可以被旋转驱动，从而将纸张213沿着输送方向送出。此外，还设置有输送辊243、齿轮244和引导件245和246。该输送辊243和齿轮244将纸张送给输送盘216。引导件245和246形成输送路径。
当进行记录操作时，根据图像信号驱动记录头224并同时移动墨盒223，从而通过将墨排放到静止的纸张213上来进行一行记录，在以预定距离传送纸张213之后进行下一次记录。当接收到记录终止信号或接收到指示纸张213的末端到达记录头244下方的记录区域的信号时，记录操作终止，并输送纸张213。
此外，在位于记录区域外侧的墨盒223的移动方向右侧的位置设置用来修正头224的排放错误的修正装置247(recover device)。该修正装置247包括覆盖部分、吸取部分和清洁部分。在印制的中断期间，墨盒223被移动到修正装置247，头224被所述覆盖部分覆盖，以便保持排放开口处于湿润状态，从而防止由于墨的干燥而出现的排放错误。此外，在记录期间会排放与记录无关的墨，等等，以便使所有排放开口的墨黏度保持恒定，从而保持稳定的排放性能。
在这种情况下，例如发生所述排放错误，头224的排放开口(喷嘴)被所述覆盖部分密封；吸取部分利用导管将气泡等和墨从排放开口中吸出；粘附在排放开口表面上的墨、灰尘等被清洁部分清除，从而修正排放错误。此外，被吸出的墨被喷射到设置在主体211的下部内的废墨容器(图中未示出)中，并被废墨容器中的墨吸收器吸收。
在上述根据本发明的喷墨记录装置中，构成记录头224的喷墨头被根据本发明的头驱动控制装置驱动。所以，可通过具有高喷头集中程度的喷墨头以低成本形成记录头224，从而得到能够以高图像质量记录的不昂贵的喷头纪录设备。
此外，上述实施例仅是一个示例，其中，隔膜形成公共电极，作为第二电极的相对电极形成单个电极，由于隔膜在整个致动器中均匀地形成，因此形成第一电极的隔膜在整个致动器中电结合。但是，如上所述，作为第二电极的相对电极可以在整个致动器中电结合以便形成公共电极，并且隔膜可以从各致动器分离以便形成单个电极。
附加地，可以通过在整个致动器中电结合的第一电极或第二电极形成公共电极，如上所述；或者，可以将所有的致动器分成多个单元，并且为不同的单元形成多个公共电极(公共电极的数量小于致动器的总量)。
此外，以上说明的喷墨头是被根据本发明的头驱动控制装置驱动和控制的墨滴排放头的示例。但是，根据本发明的头驱动控制装置也同样适用于驱动和控制排放除墨之外的其他液体滴的液体滴排放头，例如用于布图的液体抗蚀剂或基因分析样本。
本发明不限于具体公开的实施例，在不脱离本发明范围的前提下可以对所述实施方式进行各种改动和修改。
本申请基于2002年9月19日提交的日本优选权申请No.2002-272383，该申请的全部内容被本申请引用作为参考。
权利要求
1.一种用于驱动包括多个静电致动器的头的头驱动控制装置，每个所述静电致动器包括隔膜和第二电极，所述隔膜用作或包括第一电极，该第一电极形成与排放墨滴的喷嘴连通的排放室的壁表面，所述第二电极与所述第一电极相对，通过在第一和第二电极之间产生静电力而使所述隔膜变形，其中所述静电致动器的第一电极电结合在一起，所述头驱动控制装置包括在排放所述墨滴时为第一和第二电极施加不同极性电压的部分。
2.如权利要求1所述的头驱动控制装置，其中，所述部分将正极性的电压施加给所述第二电极。
3.一种用于驱动包括多个静电致动器的头的头驱动控制装置，每个所述静电致动器包括隔膜和第二电极，所述隔膜用作或包括第一电极，该第一电极形成与排放墨滴的喷嘴连通的排放室的壁表面，所述第二电极与所述第一电极相对，通过在第一和第二电极之间产生静电力而使所述隔膜变形，其中所述静电致动器的第二电极电结合在一起，所述头驱动控制装置包括在排放所述墨滴时为第一和第二电极施加不同极性电压的部分。
4.如权利要求3所述的头驱动控制装置，其中，所述部分将正极性的电压施加给所述第一电极。
5.如权利要求1所述的头驱动控制装置，其中，施加给所述第一电极和第二电极的不同极性电压的最大值的绝对值基本相等。
6.如权利要求3所述的头驱动控制装置，其中，施加给所述第一电极和第二电极的不同极性电压的最大值的绝对值基本相等。
7.如权利要求1所述的头驱动控制装置，其中，施加给所述第一电极和第二电极的不同极性电压的波形是脉冲波形。
8.如权利要求3所述的头驱动控制装置，其中，施加给所述第一电极和第二电极的不同极性电压的波形是脉冲波形。
9.一种通过排放墨滴记录图像的喷墨记录设备，该喷墨记录设备包括用于驱动包括多个静电致动器的头的头驱动控制装置，每个所述静电致动器包括隔膜和第二电极，所述隔膜用作或包括第一电极，该第一电极形成与排放墨滴的喷嘴连通的排放室的壁表面，所述第二电极与所述第一电极相对，通过在第一和第二电极之间产生静电力而使所述隔膜变形，其中所述静电致动器的第一电极电结合在一起，并且所述头驱动控制装置包括在排放所述墨滴时为第一和第二电极施加不同极性电压的部分。
10.一种通过排放墨滴记录图像的喷墨记录设备，该喷墨记录设备包括用于驱动包括多个静电致动器的头的头驱动控制装置，每个所述静电致动器包括隔膜和第二电极，所述隔膜用作或包括第一电极，该第一电极形成与排放墨滴的喷嘴连通的排放室的壁表面，所述第二电极与所述第一电极相对，通过在第一和第二电极之间产生静电力而使所述隔膜变形，其中所述静电致动器的第二电极电结合在一起，并且所述头驱动控制装置包括在排放所述墨滴时为第一和第二电极施加不同极性电压的部分。
全文摘要
在静电头中，每个静电致动器包括隔膜和第二电极，所述隔膜用作或包括第一电极，该第一电极形成与排放墨滴的喷嘴连通的排放室的壁表面，所述第二电极与所述第一电极相对。通过在第一和第二电极之间产生静电力而使所述隔膜变形。所述静电致动器的第一电极或第二电极电结合在一起。在排放所述墨滴时为第一和第二电极施加不同极性的电压。
文档编号B41J2/045GK1681659SQ038223
公开日2005年10月12日 申请日期2003年9月17日 优先权日2002年9月19日
发明者田中慎二 申请人:株式会社理光