專利名稱：一種噴頭控制板及噴頭驅(qū)動電壓控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴墨打印機用噴頭控制板及噴頭驅(qū)動電壓控制方法，具體說涉及一種噴墨打印機用高壓壓電噴頭控制板及噴頭驅(qū)動電壓控制方法。
背景技術(shù)：
噴墨打印機技術(shù)分熱泡沫式和壓電式兩種，壓電式噴墨打印就是通過給壓電晶體施加電壓，使之發(fā)生高速且輕微的變形，從而將墨腔中的油墨從噴嘴壓出。噴頭控制板是噴墨打印機控制系統(tǒng)到噴頭的接頭電路板，每種噴頭都需要自己的接口電路。它的一端連接噴頭，另一端連接主板。它為噴頭提供打印數(shù)據(jù)、控制信號和功率驅(qū)動信號。如圖1所示，不同高壓噴頭3的驅(qū)動電壓不同，一般其驅(qū)動電壓在65V-150V之間，噴頭控制板2安裝在噴頭小車1上，隨噴頭小車1來回做往復(fù)運動，現(xiàn)有技術(shù)中通過在噴墨打印機底部設(shè)置與噴頭個數(shù)相同的高壓包4，高壓從傳輸線5經(jīng)拖鏈傳輸至噴頭控制板2，再經(jīng)扁排線6傳送給噴頭3，驅(qū)動噴頭3工作，高壓包4與噴頭控制板2之間需要的傳輸線5長度在4m-10m之間。 現(xiàn)有高壓噴頭驅(qū)動電壓控制方法由于其傳輸線較長，容易造成信號衰減，電壓控制不準(zhǔn)，造成打印質(zhì)量下降，另外其傳輸線上傳輸電壓高，傳輸過程中容易對人體造成意外危害，設(shè)置多個高壓包，使打印機成本提高。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電壓控制準(zhǔn)確、操作安全的噴墨打印機用噴頭控制板。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的噴頭控制板，包括處理單元、信號發(fā)生器和電壓控制電路，其中，信號發(fā)生器用于產(chǎn)生噴頭的控制信號，并根據(jù)噴頭的控制信號由處理單元向噴頭發(fā)出相應(yīng)的控制命令；處理單元接收到信號發(fā)生器發(fā)出的噴頭控制信號，調(diào)節(jié)噴墨打印機主板和噴頭控制板的參數(shù)，控制噴頭工作；所述電壓控制電路用于根據(jù)處理單元的控制命令，將噴頭控制板的12V-48V直流供電電源通過其升壓電路升至每個噴頭需要的驅(qū)動電壓 65V-150V。進(jìn)一步，所述噴頭為高壓壓電噴頭。進(jìn)一步，所述高壓壓電噴頭包括Dimatix噴頭、Galaxy噴頭、Polaris噴頭、 S-class Bjt^k、Q-class Bjti。進(jìn)一步，所述信號發(fā)生器為FPGA或CPLD。進(jìn)一步，所述處理單元為微處理器。進(jìn)一步，所述噴頭的控制信號包括點火脈動信號、時鐘信號、像素數(shù)據(jù)信號和加熱
溫度信號。進(jìn)一步，所述噴頭控制板的參數(shù)包括噴頭溫度、傳感器信號和時鐘信號。進(jìn)一步，所述電壓控制電路還包括觸發(fā)脈沖電路和電平轉(zhuǎn)換電路。進(jìn)一步，所述升壓電路中電壓反饋回路上的低端分壓電阻為數(shù)字電位器與一電阻串聯(lián)后并聯(lián)另一電阻形成的等效電阻，數(shù)字電位器用于調(diào)整升壓電路電壓，與數(shù)字電位器串、并聯(lián)的電阻能夠保證在數(shù)字電位器短路或者斷路時分壓電阻的比率在正常范圍內(nèi)。進(jìn)一步，所述升壓電路中包括一延時電路。進(jìn)一步，所述延時電路由一電阻和電容串聯(lián)構(gòu)成。進(jìn)一步，噴墨打印機的每一噴頭對應(yīng)連接有一所述升壓電路。進(jìn)一步，所述噴頭控制板上還設(shè)置有LVDS接口，所述主板送來的信號需要由LVDS 接收芯片由差分解為單端信號，送到主板的信號也需要由相應(yīng)的發(fā)送芯片打包成LVDS信號。本發(fā)明的另一目的在于提出一種高壓壓電噴頭驅(qū)動電壓控制方法，具體為，采用一 12V-48V直流電源給噴頭控制板供電，通過噴頭控制板上設(shè)置的升壓電路將12V-48V電壓升壓至個噴頭需要的驅(qū)動電壓65V-150V。進(jìn)一步，噴頭控制板上設(shè)置多個升壓電路對應(yīng)噴墨打印機的每一噴頭，實現(xiàn)各噴頭的驅(qū)動電壓單獨可調(diào)。進(jìn)一步，所述升壓電路中電壓反饋回路上的低端分壓電阻為數(shù)字電位器與一電阻串聯(lián)后并聯(lián)另一電阻形成的等效電阻，數(shù)字電位器用于調(diào)整升壓電路電壓，與數(shù)字電位器串、并聯(lián)的電阻能夠保證在數(shù)字電位器短路或者斷路時分壓電阻的比率在正常范圍內(nèi)。進(jìn)一步，所述升壓電路中包括一延時電路。進(jìn)一步，所述延時電路由一電阻和電容串聯(lián)構(gòu)成。本發(fā)明的噴頭控制板的優(yōu)點不需要多個特殊可控高壓電源，使用一個安全直流電壓供電，降低成本且縮小體積；高壓傳輸路徑短，20cm 60cm之間，電壓控制精確；噴頭驅(qū)動電壓遠(yuǎn)程可調(diào)；可獨立調(diào)節(jié)每個噴頭的驅(qū)動電壓，且調(diào)節(jié)精度高；電壓調(diào)節(jié)范圍大，從12V-48V升壓至65V-150V，電路簡單，性能穩(wěn)定。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中噴頭電壓控制示意圖；圖2為本發(fā)明中噴頭電壓控制示意圖；圖3為本發(fā)明一個具體實施例的噴頭控制板的結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本發(fā)明一個具體實施例的噴頭控制板的升壓電路原理圖。
具體實施例方式如圖2和圖3所示，本發(fā)明的高壓壓電噴頭電壓控制方法采用一安全電壓(大于等于12V DC小于等于48V DC)電源11給打印小車7上的噴頭控制板8供電，通過噴頭控制板8上設(shè)置的升壓電路將12V-48V的供電電壓升壓至各噴頭9需要的驅(qū)動電壓65V-150V， 噴頭控制板8上設(shè)置有與噴頭個數(shù)相同的升壓電路，每一升壓電路對應(yīng)噴墨打印機的一噴頭，實現(xiàn)各噴頭9的驅(qū)動電壓單獨可調(diào)。本發(fā)明的高壓壓電噴頭電壓控制方法用安全電壓取代現(xiàn)有技術(shù)中的高壓包，避免了遠(yuǎn)距離傳輸高壓電對人體造成意外傷害，同時縮短了傳輸距離(現(xiàn)有技術(shù)的噴頭3工作電壓由設(shè)置在打印機底部的高壓包4調(diào)節(jié)好后從打印機底部經(jīng)傳輸線5傳送給噴頭控制板2控制噴頭3，本發(fā)明的噴頭工作電壓由設(shè)置在打印機底部的安全電壓11經(jīng)傳輸線10傳送給噴頭控制板8，經(jīng)噴頭控制板上8設(shè)置的升壓電路調(diào)節(jié)好各噴頭需要的工作電壓后經(jīng)扁排線12傳送給噴頭9。前者的高壓傳輸距離為高壓包4至噴頭3的距離，其高壓傳輸路徑為傳輸線5加扁排線6的長度，一般在^! IOm之間；后者的高壓傳輸距離為噴頭控制板上升壓電路至噴頭的距離，其高壓傳輸路徑為扁排線12的長度，一般在20cm 60cm之間)。本發(fā)明的噴頭控制板與噴墨打印機主板和噴頭相連，噴頭的打印數(shù)據(jù)直接來源于主板，噴頭控制板包括單片機、FPGA/CPLD、電壓控制電路和LVDS傳輸接口，F(xiàn)PGA/CPLD用于產(chǎn)生噴頭的控制信號，并根據(jù)噴頭的控制信號由單片機向噴頭發(fā)出相應(yīng)的控制命令；噴頭的控制信號由FPGA/CPLD產(chǎn)生，F(xiàn)PGA/CPLD接收來自主板的同一控制信號，產(chǎn)生各種噴頭特有的控制信號，如點火脈沖，時鐘信號，像素數(shù)據(jù)，加熱溫度等，有些控制信號如點火脈動信號并不送到噴頭而是控制頭板的脈沖發(fā)生器，用來產(chǎn)生驅(qū)動噴頭的功率脈沖。單片機接收到FPGA/CPLD發(fā)出的噴頭控制信號，調(diào)節(jié)噴墨打印機主板和噴頭控制板的參數(shù)，控制噴頭工作；噴頭控制板上的幾乎所有參數(shù)，如噴頭溫度、傳感器信號(紙寬、 紙厚、副墨盒中液位等)、時鐘信號都可以通過單片機串口遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。本發(fā)明可以采用不同的微處理器實現(xiàn)控制功能。噴頭控制板與主板的接口是LVDS，這種接口有抗干擾能力強、電纜芯數(shù)少、傳輸路徑短、信號衰減少的優(yōu)點。主板送來的信號需要由LVDS接收芯片由差分解為單端信號，送到主板的信號也需要由類似的發(fā)送芯片打包成LVDS信號。傳感器將檢測到的信號經(jīng)LVDS 打包發(fā)送給主板，主板根據(jù)檢測到的信號控制打印機的各部件工作。電壓控制電路用于根據(jù)單片機的控制命令，通過其升壓電路控制每個噴頭需要的驅(qū)動電壓；電壓控制電路包括升壓電路、觸發(fā)電路和電平轉(zhuǎn)換電路，觸發(fā)脈沖電路用于產(chǎn)生高壓脈沖，CPLD產(chǎn)生的點火脈沖、像素數(shù)據(jù)及時鐘信號為TTL電平，噴頭的觸發(fā)信號為CMOS 電平，因為TTL和CMOS的高低電平的值不一樣，所以相互連接時需要電平的轉(zhuǎn)換。圖4為本實施例中升壓電路的原理圖，采用開關(guān)控制芯片ICOl其型號為LM3478，保證輸出的質(zhì)量， 且該芯片能根據(jù)負(fù)載的情況切換多種控制方式；將現(xiàn)有升壓電路電壓反饋回路上分壓電阻改成一數(shù)字電位器IC02，實現(xiàn)電壓遠(yuǎn)程可調(diào)。而直接將數(shù)字電位器代替分壓電阻將有可能使數(shù)字電位器損壞，導(dǎo)致反饋環(huán)路異常。實施例中將數(shù)字電位器IC02先與一電阻R04串聯(lián)后再與另一電阻R05并聯(lián)后形成的等效電阻替代現(xiàn)有升壓電路電壓反饋回路上分壓電阻， 從而保證無論數(shù)字電位器是短路還是斷路的分壓電阻的比率都在正常的范圍內(nèi)。同時為了減少上電時對電源的沖擊，實施例在現(xiàn)有升壓電路的基礎(chǔ)上增加了一延時電路，延時電路由電阻R03和電容COl構(gòu)成，并設(shè)定一較大的延時。實施例中還增加有一電阻R36防止上電瞬間因為MOS管TOl柵極懸空造成對地的短路。噴墨打印機上的每一噴頭對應(yīng)連接有一升壓電路，通過升壓電路可獨立調(diào)節(jié)每個噴頭的驅(qū)動電壓。需要指出的是根據(jù)本發(fā)明的具體實施方式

所做出的任何變形，均不脫離本發(fā)明的精神以及權(quán)利要求記載的范圍。
權(quán)利要求
1.一種噴頭控制板，包括處理單元、信號發(fā)生器和電壓控制電路，其中，信號發(fā)生器用于產(chǎn)生噴頭的控制信號，并根據(jù)噴頭的控制信號由處理單元向噴頭發(fā)出相應(yīng)的控制命令； 處理單元接收到信號發(fā)生器發(fā)出的噴頭控制信號，調(diào)節(jié)噴墨打印機主板和噴頭控制板的參數(shù)，控制噴頭工作；其特征在于，所述電壓控制電路用于根據(jù)處理單元的控制命令，將噴頭控制板的12V-48V直流供電電源通過其升壓電路升至每個噴頭需要的驅(qū)動電壓65V-150V。
2.如權(quán)利要求1所述的噴頭控制板，其特征在于，所述噴頭為高壓壓電噴頭。
3.如權(quán)利要求2所述的噴頭控制板，其特征在于，所述高壓壓電噴頭包括Dimatix噴頭、Galaxy 噴頭、Polaris 噴頭、S-class 噴頭、Q-class 噴頭。
4.如權(quán)利要求1所述的噴頭控制板，其特征在于，所述升壓電路中電壓反饋回路上的低端分壓電阻為數(shù)字電位器與一電阻串聯(lián)后并聯(lián)另一電阻形成的等效電阻，數(shù)字電位器用于調(diào)整升壓電路電壓，與數(shù)字電位器串、并聯(lián)的電阻能夠保證在數(shù)字電位器短路或者斷路時分壓電阻的比率在正常范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的噴頭控制板，其特征在于，所述升壓電路中包括一延時電路。
6.如權(quán)利要求5所述的噴頭控制板，其特征在于，所述延時電路由一電阻和電容串聯(lián)構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1-6任一項所述的噴頭控制板，其特征在于，噴墨打印機的每一噴頭對應(yīng)連接有一所述升壓電路。
8.一種高壓壓電噴頭驅(qū)動電壓控制方法，具體為，采用一 12V-48V直流電源給噴頭控制板供電，通過噴頭控制板上設(shè)置的升壓電路將12V-48V電壓升壓至個噴頭需要的驅(qū)動電壓 65V-150V。
9.如權(quán)利要求8所述的高壓壓電噴頭驅(qū)動電壓控制方法，其特征在于，噴頭控制板上設(shè)置多個升壓電路對應(yīng)噴墨打印機的每一噴頭，實現(xiàn)各噴頭的驅(qū)動電壓單獨可調(diào)。
10.如權(quán)利要求8所述的高壓壓電噴頭驅(qū)動電壓控制方法，其特征在于，所述升壓電路中電壓反饋回路上的低端分壓電阻為數(shù)字電位器與一電阻串聯(lián)后并聯(lián)另一電阻形成的等效電阻，數(shù)字電位器用于調(diào)整升壓電路電壓，與數(shù)字電位器串、并聯(lián)的電阻能夠保證在數(shù)字電位器短路或者斷路時分壓電阻的比率在正常范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種噴頭控制板及噴頭電壓控制方法，噴頭控制板包括處理單元、信號發(fā)生器和電壓控制電路，其中，信號發(fā)生器用于產(chǎn)生噴頭的控制信號，并根據(jù)噴頭的控制信號由處理單元向噴頭發(fā)出相應(yīng)的控制命令；處理單元接收到信號發(fā)生器發(fā)出的噴頭控制信號，調(diào)節(jié)噴墨打印機主板和噴頭控制板的參數(shù)，控制噴頭工作；所述電壓控制電路用于根據(jù)處理單元的控制命令，將噴頭控制板的12V-48V直流供電電源通過其升壓電路升至每個噴頭需要的驅(qū)動電壓65V-150V。本發(fā)明的噴頭控制板不需要特殊高壓電源，使用安全電壓供電；高壓傳輸路徑短，20cm～60cm之間，噴頭驅(qū)動電壓控制精確；可獨立調(diào)節(jié)每個噴頭的驅(qū)動電壓，且調(diào)節(jié)精度高；電壓調(diào)節(jié)范圍大，電路簡單，性能穩(wěn)定。
文檔編號B41J2/07GK102241198SQ2010101
公開日2011年11月16日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者張原 申請人:北京美科藝數(shù)碼科技發(fā)展有限公司