专利名称：液体喷射设备以及液体喷射设备的控制方法
技术领域：
本发明涉及喷墨式打印机等液体喷射设备以及液体喷射设备的控制方法。
背景技术：
作为液体喷射设备，有如下构成的设备其产生包含驱动脉冲(排出脉冲)的驱动信号，通过向压力产生元件(例如，压电振子或发热元件等)施加(提供)所产生的驱动脉冲来驱动该压力产生元件，由此使压力产生室(压力室的一种)内的液体产生压力变动，并利用该压力变动来从与压力产生室连通的喷嘴开口排出液体。并且，在被构成为产生驱动压力产生装置的多个驱动脉冲的液体喷射设备中，当由于弯液面(喷嘴开口内的墨水的自由表面)等从喷嘴开口露出而墨水变稠时，向压力产生元件提供微振动脉冲，该微振动脉冲使喷嘴开口内的墨水以不会从喷嘴开口排出墨水的程度振动。例如以日本专利文献特开2007-260933号公报为代表的那样，上述微振动脉冲被构成为包括第一充电要素，其使电压从基准电压变化到微振动电压；第一放电要素，其使电压从微振动电压变化到中间电压，其中所述中间电压是在基准电压和微振动电压之间确定的；第二充电要素，其使电压从中间电压变化到微振动电压；以及第二放电要素，其使电压从微振动电压变化到基准电压，并通过将电压变化的方向以及变化量不同的这些各要素提供给压力产生元件，对压力产生室内的墨水或喷嘴开口内的弯液面赋予电压变化不同的多种振动，通过该振动搅拌墨水，由此抑制墨水变稠。然而，在墨水的自然增稠已增进的情况下，即使赋予压力变动，也难以引起墨水的震荡，因此需要进一步提高压力产生室内墨水的搅拌效果。因此，可以考虑向压力产生元件提供仅增大了电压变化量的微振动波形，然而在以往的增大微振动脉冲的电压变化量的情况下，由于向压力产生装置提供充电要素而引起的弯液面的残余振动会与由此后产生的放电要素引起的压力变动相加，弯液面的振动被放大，从而有可能从喷嘴开口误排出墨水。另外，为了防止所述误排出，也可以考虑延长提供微振动脉冲的放电要素的时间宽度，但由于微振动脉冲整体的波形长度变长，因此存在不能进行高频驱动或者波形的设计自由度下降的问题。
发明内容
为了达到上述目的，本发明的液体喷射设备包括液体排出头，所述液体排出头通过压力产生装置的工作而使压力室内产生压力变动，从而从喷嘴排出被填充在所述压力室中的液体；以及驱动信号产生部，所述驱动信号产生部能够产生包含微振动脉冲的驱动信号，所述微振动脉冲驱动所述压力产生装置，从而使所述喷嘴内的液体以不会从所述喷嘴排出液体的程度振动；其中，所述微振动脉冲包括其电压向第一方向变化的第一电压变化部分；以及在所述第一电压变化部分之后产生、并且其电压向与所述第一方向相反的第二方向变化的第二电压变化部分；并且，所述第二电压变化部分包括在第一变化部分之后产生并且其电压向第二方向变化的第一变化要素；接在所述第一变化要素之后并且维持所述第一变化要素的终端电压的电压维持要素；以及接在所述电压维持要素之后并且其电压向所述第二方向变化的
第二变化要素；当将从所述第一电压变化过程的开始时间点到所述第一电压变化过程的结束时间点的时间设为tl、将从所述第一电压变化过程的结束时间点到所述第二电压变化过程的开始时间点的时间设为t2、并且将包括所述压力室的液体流路内的液体的固有振动周期设为iTc时，所述第二电压变化过程的开始时间点(tl+t2)被设定在以下式⑴和式(2)中任一个的范围内(tl+t2) < tl/2+3Tc/8— (1)；(tl+t2) > tl/2+5Tc/8... (2)。
图1是用于说明本发明的打印机的构成的立体图；图2是本发明的记录头的主要部分的截面图；图3是用于说明本发明的打印机的电气构成的框图；图4是用于说明本发明的微振动脉冲的构成的波形图；图5是用于说明当提供了本发明的膨胀部分时弯液面的运动的模式图；图6是示出当改变了从本发明的膨胀部分的提供结束时间点至收缩部分的供应开始时间点的时间宽度时有没有排出墨滴的表。
具体实施例方式以下，参照附图等，对用于实施本发明的优选方式进行说明。在以下所述的实施方式中，作为本发明优选的具体例，进行了各种限定，但本发明的范围不限于这些方式，除非在以下的说明中特别对本发明进行了限定。另外，本实施方式中，作为液体喷射设备的一个例子，以喷墨式记录设备(以下称作“打印机”)为例，并作为液体喷射头的一个例子，以喷墨式记录头(以下称作“记录头”)为例进行说明。图1是用于说明打印机1的构成的立体图。该打印机1在壳体2的内部包括托架5，作为液体喷射头的一种的记录头3被安装在该托架5上，并且存储墨水(相当于本发明中的液体)的墨盒4可装卸地被安装至该托架5上；压纸卷筒6，其配置在记录头3的下方；托架移动机构8，其使托架5 (记录头幻在记录纸7 (着陆对象的一种)的纸宽度方向、 即主扫描方向上往复移动；送纸机构9，其在副扫描方向上运送记录纸7，副扫描方向是与主扫描方向垂直的方向。另外，也可以采用在打印机1的壳体2侧安装墨盒4并经由墨水供应管向记录头3供应墨水的构成。
托架5以被导杆10轴支撑的状态被安装，并被构成为通过托架移动机构8的工作，沿导杆10在主扫描方向上移动，其中导杆10沿主扫描方向架设。托架5在主扫描方向上的位置由线性编码器11检测，其检测信号、即编码器脉冲被发送给打印机控制器的控制部56 (参照图幻。由此，控制部56能够基于来自该线性编码器11的编码器脉冲来识别托架5(记录头3)的扫描位置，并能够控制记录头3的记录动作(排出动作)等。在托架5的移动范围中比记录区域更靠外侧(图1中的右侧)的端部区域设定有作为扫描基点的初始位置。在本实施方式中的初始位置配置有用于密封记录头3的喷嘴形成面(喷嘴板32 参照图2)的封盖部件12、以及用于擦拭喷嘴形成面的擦拭部件13。并且，打印机1被构成为能够进行所谓的双向记录，即能够在托架5 (记录头3)从该初始位置向相反侧的端部移动的前向移动时和托架5从相反侧的端部向初始位置侧返回的反向移动时这两个方向上将字符或图像等记录到记录纸7上。图2是上述记录头3的主要部分的截面图。本实施方式中的记录头3被构成为包括将压电振子组22、固定板23以及柔性电缆M等单元化的振子单元25 ；能够容纳该振子单元25的头盒沈；以及流路单元27，该流路单元27形成从储存室(公共墨水室)36通过压力室(压力产生室)38到达至喷嘴开口 35(相当于本发明中的喷嘴)的一系列的墨水流路(相当于本发明中的液体流路)。首先，说明振子单元25。构成压电振子组22的压电振子30 (相当于本发明中的压力产生装置的一种)形成为在纵向上细长的梳齿形状，被切割成几十Pm程度的极细的宽度。并且，该压电振子30被构成为能够纵向伸缩的纵向振动型压电振子。各压电振子30 以所谓的悬臂梁状态被固定，该悬臂梁状态是指将固定端部接合到固定板23上并使自由端部比固定板23的顶端边缘更向外侧突出。并且，各压电振子30中的自由端部的前端如后所述的那样分别与流路单元27中的构成隔膜部42的岛部44接合。柔性电缆M在与固定板23相反的一侧的固定端部的侧面上与压电振子30电连接。并且，支撑各压电振子30 的固定板23由具有能够承受来自压电振子30的反作用力的刚性的金属制成的板材构成。 在本实施方式中，由厚度为Imm左右的不锈钢板制成。头盒沈是例如由环氧基树脂制成的中空箱体状部件，并且在其前端面(下面)上固定流路单元27，在形成在盒内部的容纳中空部观内容纳有作为致动器的一种的振子单元25。并且，在头盒沈的内部以贯穿其高度方向的方式形成有盒流路四。该盒流路四是用于将来自墨盒4侧的墨水供应给储存室36的流路。接下来，说明流路单元27。流路单元27包括喷嘴板32、流路形成基板33以及振动板34，并如下构成通过将喷嘴板32配置在流路形成基板33的一个表面上、并将振动板 34配置在流路形成基板33的与喷嘴板32相反侧的另一个表面上来层叠然后通过接合等而一体化。喷嘴板32是将多个喷嘴开口 35以与点(dot)形成密度对应的间距形成为列的不锈钢制成的薄板。在本实施方式中，例如，将180个喷嘴开口 35形成为列，由这些喷嘴开口 35构成了喷嘴列。并且，将该喷嘴列横向排列四列。流路形成基板33是形成由储存室36、墨水供应口 37、压力室38构成的一系列的墨水流路的板状部件。具体来说，该流路形成基板33是形成有作为墨水供应口 37和储存室36的中空部以及多个作为压力室38的中空部的板状部件，其中，所述多个作为压力室38的中空部以通过间隔壁划分的状态与各喷嘴开口 35对应地形成。并且，本实施方式的流路形成基板33通过对硅晶片进行蚀刻处理来制成。上述的压力室38被形成为在与喷嘴开口 35的列方向(喷嘴列方向)垂直的方向上细长的室，墨水供应口 37被形成为连通压力室 38和储存室36的流路宽度窄的狭窄部。储存室36是用于将存储在墨盒4中的墨水供应给各压力室38的室，其通过墨水供应口 37与对应的各压力室38连通。振动板34是将PPS (聚苯硫醚)等树脂薄膜41层压加工到不锈钢等金属制成的支撑板40上的双层结构的复合板材，并且是具有用于密封压力室38 —侧的开口面并改变该压力室38的容积的隔膜部42、并形成有用于密封储存室36 —侧的开口面的柔性部43的部件。并且，隔膜部42通过如下构成对与压力室38对应的部分的支撑板40实施蚀刻加工以环状地去除该部分，从而形成用于与压电振子30的自由端部的前端接合的岛部44。该岛部44与压力室38的平面形状同样地，被形成为在与喷嘴开口 35的列方向垂直的方向上细长的块状，围绕该岛部44的树脂薄膜41起到弹性膜的功能。并且，起到柔性部43的功能的部分、即与储存室36对应的部分通过依照储存室36的开口形状经蚀刻加工去除支持板40而仅由树脂薄膜41构成。并且，由于压电振子30的前端面接合在上述的岛部44上，因此通过使该压电振子 30的自由端部伸缩，能够改变压力室38的容积。随着该容积变动，压力室38内的墨水也产生压力变动。并且，记录头3利用该压力变动使得墨滴(墨水的一种)从喷嘴开口 35排
出ο接下来，说明打印机1的电气构成。图3是示出打印机1的电气构成的框图。本实施方式中的打印机1主要由打印机控制器50和打印机引擎51构成。打印机控制器50包括输入来自主机等外部设备的印刷数据等的外部接口(外部I/F)52 ；存储各种数据等的RAM 53 ；存储有用于进行各种控制的控制程序等的ROM 54 ；由EEPROM或闪存ROM等构成的非易失性存储元件55 ；依照存储在 ROM 54中的控制程序进行各部的综合控制的控制部56(相当于本发明中的驱动信号产生部的一部分)；产生时钟信号的振荡电路57 ；产生向记录头3提供的驱动信号COM的驱动信号产生电路58(相当于驱动信号产生部的一部分)；以及用于向记录头3输出点模式数据或驱动信号等的内部接口(内部I/F) 59，点模式数据是通过将印刷数据按每个点展开而获得的。另外，打印机引擎51由记录头3、托架移动机构8、以及送纸机构9构成。上述的控制部56依照存储在ROM M中的动作程序等对记录头3的墨滴排出或者打印机1的其他各部进行控制。该控制部56将经由外部I/F 52从外部设备输入的印刷数据变换成在记录头3中用于墨滴排出的排出数据。变换后的排出数据通过内部I/F 59被传送给记录头3，在记录头3中，基于该排出数据来控制驱动信号COM向压电振子30的提供， 进行墨滴的排出、即记录动作(排出动作)。如此，本发明中的驱动信号产生部由控制部56 以及驱动信号产生电路58构成。图4是用于说明由如上构成的驱动信号产生电路58产生的驱动信号COM中包含的微振动脉冲DPC的构成的波形图。另外，在图4中，纵轴是微振动脉冲DPC的电压[V]，横轴是时间[μ S]。例示的微振动脉冲DPC是与通常的用于墨水排出中的排出脉冲不同的驱动脉冲， 是用于搅拌在记录头3内增稠了的墨水的驱动脉冲。在本实施方式中的微振动脉冲DPC被设定为比用于使如水性墨水那样的粘度较低的液体微振动的微振动脉冲(例如10V)高的驱动电压VH(电压变化量的一种。例如，以往微振动脉冲的2倍以上，约MV)。该微振动脉冲DPC由膨胀部分pi (相当于本发明中的第一电压变化部分)、膨胀维持部分P2、收缩部分P3 (相当于本发明中的第二电压变化部分)构成，膨胀部分Pl是在时间宽度tl (例如， 2. Oy s)期间电压从基准电压VB以比较急速的固定梯度的电压变化量vhl向正侧(第一方向)变化到膨胀电压VH、从而使压力室38急速膨胀的部分，膨胀维持部分ρ2是将作为膨胀部分Pl的终端电压的膨胀电压VH维持(短的)固定时间(时间宽度为t2，例如，l.Oys) 的部分，收缩部分P3是在时间宽度t3 (t31+t32+t33 (例如，6. Oys))期间电压从膨胀电压 VH以缓慢的固定斜率向负侧(第二方向)变化到基准电压VB、从而使压力室38比较缓慢地收缩的部分。并且，本实施方式中的收缩部分p3具有第一收缩要素p31(相当于本发明中的第一变化要素)，其接在膨胀维持部分P2之后，并且在时间宽度t31 (例如、2. 0 μ s)期间电压从膨胀电压VH以固定梯度的电压变化量vh2向负侧变化到中间电压VM(例如，约15V)，从而使压力室38收缩；收缩维持要素P32，其接在该第一收缩要素p31之后，并且将作为第一收缩要素P31的终端电压的中间电位VM维持(短的)固定时间(时间t32，例如l.Oys)； 第二收缩要素P33 (相当于本发明中的第二变化要素)，其接在该收缩维持要素P32之后，并且在时间宽度t33(例如、3. Oys)期间电压从电压VM以固定梯度的电压变化量vh3向负侧变化到基准电压VB，从而使压力室38收缩。接下来，对向压电振子30提供(施加)了微振动脉冲DPC时的喷嘴开口 35内的弯液面(喷嘴开口 35内的墨水的自由表面)的运动进行说明。图5是用于说明当施加了膨胀部分Pl时的弯液面的运动(振动)的模式图，示出了不向压电振子30部施加膨胀部分Pl之后的波形要素时的振动状态。另外，在图5中，纵轴为弯液面的位置(在该图中，下侧为排出侧、上侧为压力室38侧)，并且横轴为时间[μ s]，并与图4中的时间[μ s]同步。 并且，将该记录头3的压力室38内的墨水的固有振动周期Tc被设定为8. 0μ S。上述的固有振动周期Tc是由喷嘴开口 35或压力室38的形状等决定的值，压力室 38内的墨水的振动周期Tc能够通过下式(A)表示。
权利要求
1.一种液体喷射设备，包括液体排出头，所述液体排出头通过压力产生装置的工作而使压力室内产生压力变动， 从而从喷嘴排出被填充在所述压力室中的液体；以及驱动信号产生部，所述驱动信号产生部能够产生包含微振动脉冲的驱动信号，所述微振动脉冲驱动所述压力产生装置，从而使所述喷嘴内的液体以不会从所述喷嘴排出液体的程度振动；其中，所述微振动脉冲包括其电压向第一方向变化的第一电压变化部分；以及在所述第一电压变化部分之后产生、并且其电压向与所述第一方向相反的第二方向变化的第二电压变化部分；并且，所述第二电压变化部分包括在第一变化部分之后产生并且其电压向第二方向变化的第一变化要素；接在所述第一变化要素之后并且维持所述第一变化要素的终端电压的电压维持要素；以及接在所述电压维持要素之后并且其电压向所述第二方向变化的第二变化要素；当将从所述第一电压变化过程的开始时间点到所述第一电压变化过程的结束时间点的时间设为tl、将从所述第一电压变化过程的结束时间点到所述第二电压变化过程的开始时间点的时间设为t2、并且将包括所述压力室的液体流路内的液体的固有振动周期设为 Tc时，所述第二电压变化过程的开始时间点(tl+U)被设定在以下式(1)和式( 中任一个的范围内(tl+t2) < tl/2+3Tc/8— (1)； (tl+t2) > tl/2+5Tc/8— (2)。
2.如权利要求1所述的液体喷射设备，其中，所述第二电压变化部分中的所述第一变化要素的开始时间点与所述第二变化要素的开始时间点之间的间隔被设定为大于或等于Tc/4且小于或等于3Tc/4，并且该间隔内的电压变化量被设定为总电压变化量的20 50%。
3.如权利要求1所述的液体喷射设备，其中， 所述液体具有大于或等于SmPa · s的粘度。
4.一种液体排出设备的控制方法，其中， 所述液体排出设备包括液体喷射头；以及驱动信号产生部，所述驱动信号产生部能够产生包含微振动脉冲的驱动信号，所述微振动脉冲驱动压力产生装置，从而以不会从喷嘴排出液体的程度使喷嘴内的液体振动；所述微振动脉冲包括其电压向第一方向变化的第一电压变化部分；以及在所述第一电压变化部分之后产生、并且其电压向与所述第一方向相反的第二方向变化的第二电压变化部分；所述第二电压变化部分包括在第一变化部分之后产生并且其电压向第二方向变化的第一变化要素；接在所述第一变化要素之后并且维持所述第一变化要素的终端电压的电压维持要素；以及接在所述电压维持要素之后并且其电压向所述第二方向变化的第二变化要素；所述控制方法包括通过所述第一变化部分来改变所述压力室的容积的第一变化过程；和通过所述第二变化部分来改变在所述第一变化过程中改变的压力室容积的第二变化过程；所述第二变化过程包括通过所述第一变化要素来使在所述第一变化过程中改变的压力室容积部分改变的第一变化处理；将在所述第一变化处理中改变的压力室容积维持一定时间的保持处理；以及通过所述第二变化要素来改变在所述保持处理中维持的压力室容积的第二变化处理；当将从所述第一电压变化过程的开始时间点到所述第一电压变化过程的结束时间点的时间设为tl、将从所述第一电压变化过程的结束时间点到所述第二电压变化过程的开始时间点的时间设为t2、并且将包括所述压力室的液体流路内的液体的固有振动周期设为 Tc时，所述第二电压变化过程的开始时间点(tl+U)被设定在以下式(1)和式O)中任一个的范围内(tl+t2) < tl/2+3Tc/8— (1)； (tl+t2) > tl/2+5Tc/8— (2)。
全文摘要
提供一种液体喷射设备以及液体喷射设备的控制方法。振动脉冲(DPC)的收缩部分(p3)具有在膨胀部分(p1)之后产生的第一收缩要素(p31)、接在该第一收缩要素(p31)之后的收缩维持要素(p32)、以及接在该收缩维持要素(p32)之后的第二收缩要素(p33)，当将从膨胀部分(p1)的开始时间点到膨胀部分(p1)的结束时间点的时间设为(t1)、将从膨胀部分(p1)的结束时间点(p1)到收缩部分(p3)的开始时间点的时间设为(t2)、并且将包括压力室的墨水流路内的墨水的固有振动周期设为(Tc)时，收缩部分(p3)的开始时间点(t1+t2)被设定在下式(1)和(2)中任一个的范围内。(t1+t2)＜t1/2+3Tc/8…(1)(t1+t2)＞t1/2+5Tc/8…(2)。
文档编号B41J29/393GK102189792SQ201110049
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月28日 优先权日2010年2月26日
发明者米久保直树 申请人:精工爱普生株式会社