专利名称：液体喷射设备和方法
技术领域：
本发明涉及液体喷射设备和方法，尤其涉及连续型液体喷射设备和方法。
背景技术：
一种连续型液体喷射方法包括利用泵来连续地对液体加压以将液体从喷嘴中推出，并且利用振动单元来振动液体。通过这样做，该方法产生了液体作为液滴被有规律地从喷嘴中喷射出的状态。因为通过该方法使液滴被连续地从喷嘴中喷射出，所以在将所述方法应用到喷墨式打印设备上的情况中，必须根据待打印的数据来将打印(点形成)使用的液滴与不使用的液滴区分开。利用称为充电偏转法的方法，通过有选择地使液滴带电、利用电场使液滴偏转并且使带电的液滴按不同于不带电液滴的轨迹飞行来控制上述区分。此外，在这些方法中，一种称为二元充电偏转法的方法具有充电电极、偏转电极和从喷嘴沿液滴飞行轨迹的沟槽，以使不带电的液滴被用于打印，并且带电的液滴被所述沟槽捕捉和收集。近来，要求在打印速度方面的显著提高，并且为此，寻求提高液滴产生速度以及提高在液滴已经落到打印介质上之后的干燥速度。为此，有效的是使液滴喷射出并且以高速飞行，以及使用高粘度的液体(墨)。因此，寻求增大施加到从喷嘴推出的墨上的压力。在使用高粘度的墨的情况中，高粘度墨和喷嘴内壁之间的摩擦增大了。这产生了如下问题。如果施加在墨上的压力低，则不能即刻形成液柱。一些墨滞留在喷嘴出口附近，会逐渐变成大的墨积累。如果在向下喷射墨的构造中这种墨积累进一步增大，则该墨积累不能进一步滞留在喷嘴中，从而落下。落下的墨积累会粘附并弄脏打印介质，或者会粘附到喷嘴出口周围的区域或者粘附到形成液滴飞行通道的构件的壁面上，并且作用在从液柱的尖端分离的液滴上并影响其飞行方向，这会损害打印质量。因此，在连续式液体喷射方法中，希望的是当形成液柱时施加压力，以便使液体墨强力地并且瞬间地从喷嘴中喷射出，液体的粘度越高，则该希望就越强烈。这是因为在施加在墨上的压力逐渐变化直到达到所要求的喷射速度的情况中，喷射在开始阶段变得不稳定，并且出现如上所述的问题。日本专利公开No.H08-258287(1996)提出了关于不引起所述初始不稳定状态的以下技术。在喷嘴的内部空间和墨室之间设置阀。在开始喷射墨之前关闭阀，排空喷嘴内部空间中的墨，同时升高墨室的墨压力，以便当阀打开并且墨到达喷嘴出口时获得所需的喷射速度。然后打开阀，并且按该状态喷射墨。然而，利用日本专利公开No.H08-258287(1996)的方法，墨接触在墨从喷嘴中喷出位置附近的喷嘴内壁，这导致速度降低。当使用粘度为20cP或更高的墨时，速度降低的问题变得特别严重。利用粘度不是很高的墨，可以修正压力以补偿降低的速度；但是利用高粘度的墨，由于喷嘴内壁的制造不一致性导致所述影响变得更大，并且喷射状态变得不稳定的可能性增大。
发明内容
因此，本发明的目的是即使是在开始阶段也能够获得稳定的喷射状态和稳定的液柱形成状态，不管例如墨粘度之类的条件如何。在本发明的一方面，提供了一种液体喷射设备，包括液体喷射头，该液体喷射头使储存在与喷嘴连通的液体室中的液体从所述喷嘴中喷出并且作为液滴飞行；密封构件，该密封构件密封包括所述喷嘴的空间；第一增压单元，该第一增压单元对所述空间内部增压；第二增压单元，该第二增压单元对所述液体室内部增压；阀，该阀使所述空间内部与大气连通；以及控制单元，该控制单元控制所述密封构件、第一增压单元、第二增压单元和阀，所述控制单元在所述密封构件已经密封所述空间并且所述阀被关闭的状态下进行控制，以通过第一增压单元来增大所述空间内部的气体压力，并且还通过第二增压单元来增大所述液体室内部的液体压力，同时维持所述空间内部的气体压力等于或者大于所述液体室内部的液体压力，然后，所述控制单元进行控制，以通过打开所述阀来使所述空间内部的气体压力回复到大气压力，以便开始从所述喷嘴中喷射液体。在本发明的另一方面，提供了一种液体喷射方法，该液体喷射方法通过具有液体喷射头和密封构件的液体喷射设备来执行，该液体喷射头使储存在与喷嘴连通的液体室中的液体从所述喷嘴中喷出并作为液滴飞行，所述密封构件密封包括所述喷嘴的空间，所述液体喷射方法包括以下步骤在所述密封构件已经密封所述空间的状态下，增大所述空间内部的气体压力以及增大所述液体室内部的液体压力，同时维持所述空间内部的气体压力等于或者大于所述液体室内部的液体压力；以及使所述空间内部的气体压力回复到大气压力，并且开始从所述喷嘴中喷射液体。根据本发明，可以在将适当的压力施加到墨上的状态下瞬间喷射出墨。为此，可以立即形成良好的液柱，而不管例如墨粘度、喷管形状/尺寸及环境条件之类的条件如何，并且不会发生一些墨滞留在喷嘴出口附近或者逐渐变成大的墨积累的状况。通过这样做，还能缩短在打印操作之前初始化操作所需的时间。此外，即使在使用具有大量喷嘴的打印头的情况中也可以实现这些优点。这是因为，通过提供与各喷嘴连通的公共液体室并且把各喷嘴设置成共同与所述室连通，提供形成密封空间的盖子就足以使所有连接至各喷嘴的各液滴飞行空间与所述密封空间连通。本发明的其它特征将在对示例性实施例(参照附图)的以下说明中变得清楚。
图1是示出根据本发明第一实施例应用到喷墨式打印设备上的喷墨打印头的示意性透视图；图2是沿图1中喷墨打印头纵向的喷嘴周围区域的示意性剖视图；图3是用于说明在根据第一实施例的打印设备中墨系统和控制系统的构造的方框图4是从图1中喷墨式打印头的下面(图1中的Z方向)观察时的平面视图；图5是在图1喷墨打印头的打印操作期间喷嘴周围区域的示意性剖视图；图6是示出用于在第一实施例的打印操作之前实施喷墨式打印设备初始化控制顺序的一个实例的流程图；图7是示出在图6的过程期间实施的压力控制顺序细节的流程图；图8是示出当执行图6的过程时公共液体室内部的墨压力和液滴飞行空间内部的气体压力随时间变化的曲线图；图9是示出沿打印头纵向的喷嘴周围构造的示意性剖视图，以便说明本发明第二实施例的主要部分；图10是用于说明在根据第二实施例的打印设备中墨系统和控制系统的构造的方框图；图11是在根据第二实施例的喷墨打印头打印操作期间喷嘴周围区域的示意性剖视图；图12是示出用于在第二实施例的打印操作之前实施喷墨式打印设备初始化控制顺序的一个实例的流程图；图13是示出在图12的过程期间实施的压力控制顺序细节的流程图；图14是示出在执行图6的过程时在气体压力达到液滴形成压力之前液体压力达到液滴形成压力的情况中各单元的压力转变的曲线图；以及图15是示出在执行图6的过程时在液体压力达到等于液滴形成压力的压力之前气体压力达到等于液滴形成压力的压力的情况中各单元的压力转变的曲线图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施例。在下文中的说明描述了将本发明应用到喷墨式打印设备上的情况，该喷墨式打印设备通过在打印介质上喷射具有彩色材料组分的墨来在打印介质上打印。然而，本发明可以被广泛地应用至连续式液体喷射设备。此处，“液体”在本发明中是指这样的液体，它通过施加到打印介质上可以被用于形成图像、图样、图案等，或者用于处理打印介质，或者用于墨处理(例如，施加到打印介质上的墨中颜料的凝结或者包封)。此外，液体的“施加”不是仅仅包括意在形成文字、图形或者其他有意信息的施加情况。换句话说，“施加”还广泛地指在介质上形成图像、图样、图案等或者处理介质的情况，不管该施加是有意的还是无意的，并且也不管该施加是否是为了使人能看见和能感知而对物质进行显现化。此外，进行这种施加的“介质”不仅指的是典型打印设备中使用的纸张，而且广泛地指能够接收液体的材料，例如，布、塑料薄膜、金属片、 玻璃、陶瓷、木材、皮革等。(第一实施例)图1是示出根据本发明的第一实施例应用到的喷墨式打印设备(在下文中也简称为打印设备)上的喷墨打印头(在下文中也简称为头部)的示意性透视图。图2是沿图1 中喷墨打印头的纵向在喷嘴周围区域的示意性剖视图。本实施例的头部具有所谓的行式头部的结构，其中，多个喷嘴1-3和相应的液滴出口 4-3沿待打印的打印介质的宽度方向并且在相应于打印介质总宽度的范围上排列。另外，头部按喷嘴朝下的状态安装在打印设备中， 并且通过把形式为滴(液滴)的液体(在下文中也称为墨)施加到在液滴出口排列范围下面经过的打印介质上来执行打印。头部设有上部单元IA及由充电单元2、偏转单元3和收集单元4按堆垛状态组成的下部单元1B。流入单元1-2和流出单元1-1连接到上部单元IA上，该流入单元1-2形成了用于使墨从供墨源流入公共液体室6中的流入通道，该流出单元1-1形成了用于使墨从公共液体室6中流出并且例如返回到墨储存器中的流出通道。如图2所示，在下部单元IB 的充电单元2、偏转单元3和收集单元4中，形成了限定出圆筒形空间的路径，该空间从喷嘴 1-3延伸至面向打印介质(未显示)的液滴出口 4-3。另外，液柱从喷嘴1-3伸入到该空间中，并且已经与该液柱分离的墨滴飞出。此外，充电单元2的充电电极2-1与2-2、偏转单元 3的偏转电极3-1与3-2以及收集单元4的收集开口 4-1设置成面向该圆筒形空间。作为密封构件的盖子18A可以联接至头部，该盖子可以通过紧密地附接到设置液滴出口的范围周围的区域上来限定出密封空间。该盖子18A可以在呈密封状态(以下称为盖住状态)的位置和离开盖住位置以便不妨碍打印操作的备用位置之间移动。图3是用于说明在根据本实施例的打印设备中的墨系统和控制系统的配置的方框图。在图3中，由粗实线画出的箭头表示墨流或者其他流体流，而由细实线画出的箭头表示控制信号流。附图标记5表示控制器，其例如包括根据稍后描述的处理顺序等来控制整个设备的中央处理器(CPU)、存储相应于所述处理顺序的程序的只读存储器(ROM)和用作工作区的随机存储器(RAM)。上部单元IA包括公共液体室6、液体振动单元7、压力传感器8和阀 9。借助于用作液体增压单元(第二增压单元)的增压泵11把墨从用作供墨源的供墨装置 10向公共液体室6供应，并且所供应的墨保留在公共液体室6中。如稍后描述的，喷嘴设置在孔板1-5 (图幻上，该孔板形成公共液体室6的底部。液体振动单元7在公共液体室 6内部的墨中引起振动以形成液滴，并且根据来自控制器5的指令执行振动操作。压力传感器8测量公共液体室内部墨的压力，并且将该信息报告控制器5。阀9根据来自控制器5 的指令操作。当开始向公共液体室6供应墨时，阀9打开流出单元1-1并且使公共液体室 6与大气连通。相反，当供墨结束时，阀9关闭流出单元1-1。图4是从下面(图1中的Z方向)观察时孔板1-5的平面视图，喷嘴1-3形成在该孔板上。各个喷嘴出口是直径大致为ΙΟμπι的细孔。在该实例中，多个喷嘴1-3布置为形成一个喷嘴列1-4，各个相邻喷嘴成角度θ地斜向定位。另外，沿X轴方向设置多个喷嘴列1-4。此外，各个喷嘴列上的相邻喷嘴之间沿X轴方向的距离(M)被设定为是与打印设备的输出分辨率相应的距离。再参见图3，充电单元2在从液柱产生液滴的区域中工作，并且有选择性地将电荷施加到各个液滴。换句话说，充电单元2根据待打印到打印介质上的数据来操作，以便不将电荷施加到被用来打印的液滴(在下文中也称为打印液滴)上，并且以便将电荷施加到不用于打印的液滴(在下文中也称为非打印液滴)上。偏转单元3利用电场来操作，以使非打印液滴偏转。尽管打印液滴笔直地飞向打印介质，但是被偏转的非打印液滴在收集单元4 的收集开口 4-1处接收。通过集体地设置多个各自具有例如大致ΙΟμπι直径的细孔来构造收集开口 4-1。如图2所示，多个收集开口 4-1分别设置为对应多个喷嘴1-3中的每个。此外，在该实例的收集单元4中，多个收集开口 4-1的通道汇合到一起以形成单个收集通道。 通过操作连接到该收集通道上的用于收集的单个减压泵16，在所有收集开口 4-1接收的墨被共同地吸入并收集。收集单元4包括收集通道12、设置在收集通道进口侧(即，上游侧)的通道切换阀13和设置在出口侧(S卩，下游侧)的通道开闭阀14。在打印操作之前的准备阶段，给收集通道12充满墨。这是通过对阀13切换以将收集通道12连接至增压泵15并且通过驱动增压泵15以将墨从供墨装置10输入到收集通道12中来实施。在墨收集期间，在打开阀14 的同时对阀13切换以将收集通道12连接至收集开口 4-1，并且驱动减压泵16以将墨从收集通道12转移至墨收集装置17。例如，可以通过实施杂质颗粒的移除和粘度调节来重新使用墨收集装置17收集的墨，并且然后将其转送回供墨装置10。附图标记18表示盖子装置，其包括上述的盖子18A、用于驱动盖子18A的驱动单元 19、压力传感器20和阀21。盖子驱动单元19能够驱动盖子18A，以使其在盖住位置和备用位置之间移动。压力传感器20用来检测由盖子18A的接合所形成的密封空间内部的压力， 并且将所检测到的数值发送给控制器5。阀21操作以便把由盖子18A的接合所形成的空间在与增压泵22 (第一增压单元)连通和与外界空气连通之间切换。换句话说，阀21可以在盖子18A盖住状态下切换至增压泵22，并且可以驱动增压泵22来泵入空气。通过这样做， 可以增大密封空间内部的压力。相反，可以通过将阀21切换至大气来释放密封状态。换句话说，在本实施例中，增压泵22和阀21起到了气体压力调节单元的作用。图5是在打印操作期间喷嘴周围区域的示意性剖视图。通过用增压泵11向公共液体室6内部的墨施加大致IMPa(表压)的压力，从各个喷射喷嘴1-3中连续地喷出墨，并且形成液柱P。此外，通过液体振动单元7的振动操作来振动公共液体室6内部的全部墨， 微液滴Q连续地从液柱P的尖端处分离出来，并且液滴按恒定速度和恒定间隔连续地飞出。 此处，液柱P的尖端形成在受充电单元2的充电电极2-1和2-2的操作影响的位置处。基于用于成像的打印数据来控制施加到充电电极2-1和2-2上的电压。换句话说，假定当打印液滴(Q-l、Q-:3)从液柱P上分离时电压不施加到充电电极上，从而不给液滴充电。相反，假定当非打印液滴从液柱P上分离时将正电压施加到充电电极2-1和2-2上。 从而，因为电流流过形成液柱P的墨本身，所以液柱P的表面所带电荷的极性与充电电极相反(即，负电荷)，并且液滴以该状态从液柱P上分离。这些分离的液滴作为带负电荷的非打印液滴(Q_2、Q-4)飞出。在偏转单元3中，使偏转电极3-1具有OV的电位，而将负电压施加到偏转电极3-2 上。因此，根据液滴是否受由偏转电极产生的电场的影响来确定喷射液滴的飞行方向。例如，当打印液滴Q-I在偏转电极对之间经过时，打印液滴Q-I不受电场的影响，因为它不带电荷，并且因此在它的飞行方向不被偏转的情况下朝打印介质R沿直线飞行。相反，携带负电荷的非打印液滴Q-2受电场的影响，沿着朝向收集开口 4-1的方向偏转，并且经由收集开口 4-1被收集在收集通道12中。图6的流程图示出了在本实施例的打印操作之前实施的喷墨式打印设备初始化控制顺序的一个实例。此处的顺序根据来自控制器5的指令管理。更具体地说，通过设置在控制器5中的CPU根据ROM中储存的程序来控制各个单元，来实施所述顺序。首先，在步骤Sl中，使盖子驱动单元19操作，以便将盖子18A移动至盖住位置，从而使盖子18A与设置液滴出口 4-3的范围周围的区域接合。通过这样做，从喷嘴1-3延伸至液滴出口 4-3的空间(液滴飞行空间)变成密封空间。在步骤S2中，将阀13和14置于打开状态并且操作增压泵15，从而将墨从供墨装置10输入到收集通道12中。接着，通过在步骤S3中关闭阀13和14，实现了收集通道12内部的墨不流动的状态(即，收集单元停止运行的状态)。在步骤S4中，操作增压泵11，并且从供墨装置10给公共液体室6充满墨。此时， 增压泵11所产生压力的数值被限制为使墨不会朝向处于密封状态的液滴飞行空间而离开喷嘴。此处，控制阀9，以便当开始填充墨时打开，并且当填充结束时关闭。接着，在步骤S5中，操作增压泵11，以通过之后利用图5描述的压力控制来将公共液体室6内部墨的压力增大至可以进行液柱形成的压力。同时，还操作增压泵22，以增大处于密封状态的液滴飞行空间内部的气压。在步骤S6中，将阀21切换至大气。通过这样做， 液滴飞行空间内部的压力变为等于大气压力，同时公共液体室6中的墨进入比大气压力高的增压状态。因此，墨以足够高的速度从喷嘴1-3中喷出，并且立即形成液柱。在步骤S7 中，打开阀14，以将收集通道12与减压泵16连通。通过该操作，使收集单元4运行。在步骤S8中，液体振动单元7开始操作。通过这样做，墨被振动，并且由液柱产生液滴。在步骤S9中，偏转单元3开始操作，并且在步骤SlO中，充电单元2开始操作。通过这样做，所产生的全部液滴被充电，并且从而所有的液滴被偏转单元3朝收集单元4偏转并被在收集开口 4-1处接收。通过在该状态下在步骤Sll中操作盖子驱动单元19，可以将盖子18A移动到在打印期间的备用位置。这样，完成了在打印之前实施的初始化操作。现在将参照图7来描述在步骤S5中实施压力控制的细节。在步骤S21中，设定公共液体室6内部墨的压力条件，以便产生液滴。根据例如墨粘度、喷嘴形状/尺寸和环境条件之类的条件来设定压力条件。同时，为液滴飞行空间内部的空气设置气体压力条件。该气体压力条件基本上等同于墨的压力条件。在步骤S22中，设定时间量，直到达到设定的压力。在步骤S23中，根据各个压力升高速率来确定用于执行压力测量的时间间隔，以便防止由于压力升高速率之间时间差导致的压差变为大于喷嘴弯液面被保持的压差。在步骤SM 中，增压泵22和11在这些时间间隔之间操作，并且液滴飞行空间内部的气体压力和公共液体室6内部的墨压力分别被增大了。在步骤S25中，当达到在步骤S23中所限定的压力测量时间时，把由压力传感器20所测得的液滴飞行空间内部的气体压力值和由压力传感器8 所测得的公共液体室6内部的墨压力值发送给控制器5。在步骤S26中，比较这些压力，并且确定它们的差值是否小于或等于预定值。在否定判定的情况下，过程返回到步骤S25，并且在肯定判定的情况下，过程前进至步骤S27。在步骤S27中，确定液体压力是否已经达到根据例如墨粘度、喷嘴的形状/尺寸和环境条件之类的各种条件所建立的合适压力(适合于液滴形成条件的压力)。在否定判定的情况中，过程返回至步骤S24，并且之后重复这种处理。相反，在肯定判定的情况中，过程进至步骤S28，并且控制增压泵11以便把墨压力维持在该值。此外，在步骤幻9中，还控制增压泵22，以便维持气体压力。如此，使空气和墨两者处于维持预定压力的状态，并且完成相应于图6中步骤S5的该顺序。图8是示出在步骤S5中和步骤S5之后公共液体室6内部的墨压力(实线)和液滴飞行空间内部的气体压力(虚线)随时间变化的曲线图。通过执行步骤S5(图7)，墨压力和气体压力两者都增大了。当该过程结束时，公共液体室6内部的墨压力条件被维持为能够产生液滴(适合于液滴形成条件的压力)，同时液滴飞行空间内部的压力被维持在几乎等于适合于液滴形成条件的压力。换句话说，在该状态中不会发生从喷嘴1-3中喷射墨 (即，形成液柱)。通过随后利用步骤S6中的处理将阀21切换至大气，液滴飞行空间内部的压力迅速降低并与大气压力平衡。由于公共液体室6中的墨处于适合于液滴形成条件的压力，该压力比大气压力高，所以当执行步骤S7时墨以足够高的速度从喷嘴1-3中喷出，并且立即形成液柱。之后，由于液体振动单元7开始操作，墨被振动，并且从液柱产生液滴。根据本实施例，在合适的压力施加至墨的状态下可以瞬间喷射出墨，该合适的压力是根据例如墨粘度、喷嘴的形状/尺寸和环境条件之类的条件所确定的。因此，可以立即形成良好的液柱，而不管例如墨粘度之类的条件如何，并且不会发生一些墨滞留在喷嘴出口附近或者逐渐变成很大的墨积累的情况。通过这样做，即使在开始阶段，液滴也会稳定地形成并飞行，并且在盖子18A被移动到备用位置时液滴也全部被可靠地收集。另外，还能缩短在打印操作之前初始化操作所需的时间。此外，在本实施例中，即使对于大量的喷嘴也可以获得所述优点。换句话说，提供了与各个喷嘴连通的公共液体室，并且如果压力被分别施加至各个喷嘴，则可以将适合于液滴形成条件的均勻压力施加给各个喷嘴中的墨。同时，因为通过接合盖子18A所形成的密封空间是与所有液滴飞行空间连通的公共空间，所以可以在所有的液滴飞行空间上施加均勻压力，所述各液滴飞行空间与各喷嘴连通。另外，通过实施上述控制，可以在将合适的压力施加给各个喷嘴中的墨的状态下瞬间并同时地从各个喷嘴中喷射出墨。因此，可以在每个喷嘴中立即形成良好的液柱，而不会发生一些墨滞留在喷嘴出口附近或者逐渐变成很大的墨积累的情况。(第二实施例)接着，将描述本发明的第二实施例。此处，在以下说明时参考的附图中，对于类似于上述第一实施例构造的各单元的相应部分给予类似的附图标记。本实施例也基本上是采用图1中所示的头部。图9是示出利用这种头部的本实施例的主要部分的示意性剖视图。本实施例不同于第一实施例之处在于对于流入单元1-2，在增压泵11和公共液体室6之间插入泵侧的液体室106(第二液体室)和开关阀102，所述流入单元1-2形成了用于使墨从供墨源流入公共液体室6的流入通道。图10的方框图用于说明在根据本实施例的打印设备中的墨系统和控制系统的构造。类似于图3，由粗实线画出的箭头表示墨流或者其它流体流，而由细实线画出的箭头表示控制信号流。与收集单元4和盖子装置18有关的构造类似于图3。然而，在本实施例中， 与上部单元IA有关的构造设有泵侧的液体室106，用于储存通过增压泵11从供墨装置10 供应的墨。此外，除了公共液体室6、液体振动单元7和阀9以外，根据本实施例的上部单元IA还设有用于打开/关闭进入公共液体室6的墨流入通道的阀102和用于测量泵侧液体室106内部墨压力的压力传感器108。另外，在阀102根据来自控制器5的指令打开和关闭时，由压力传感器108所测得的与泵侧液体室106内部墨压力有关的测量结果被发送给控制器5。换句话说，通过关闭阀102，可与公共液体室6无关地对泵侧液体室106内部的墨施加压力。同时，通过打开阀102，可使泵侧的液体室106和公共液体室6相互连通并且使压力平衡。图11是在打印操作期间喷嘴周围区域的示意性剖视图。在本实施例中，当实施打印操作时，通过增压泵11将大约IMPa(表压)的压力施加至泵侧液体室106内部的墨和公共液体室6内部的墨。通过这样做，墨连续地从各个喷嘴1-3中喷射出，并且形成液柱P。 随后的操作，例如通过液体振动单元7在公共液体室6内部所有墨上的振动操作并导致液滴Q的分离、充电单元2和偏转单元3根据打印数据的驱动方式、打印液滴朝打印介质R的飞行和非打印液滴由收集单元4收集的操作，类似于上述实施例。图12示出了在本实施例的打印操作之前实施的喷墨式打印设备初始化控制顺序的一个实例。此处，步骤S41、S42和S43中的处理分别类似于图6中步骤S1、S2和S3中的处理。在步骤S44中，在收集通道12内部的墨不能流动的状态(即，收集单元的操作已经被停止的状态)下打开阀102。通过这样做，泵侧的液体室106与公共液体室6连通。在步骤S45中，操作增压泵11，并且从供墨装置10给泵侧液体室106和公共液体室6充满墨。 此时，由增压泵11所产生的压力数值被限制于使墨不会朝向处于密封状态的液滴飞行空间而离开喷嘴。此处，控制阀9，以便当开始填充墨时打开，并且当填充结束时关闭。在步骤S46中，关闭阀102。在步骤S47中，操作增压泵11，以将泵侧液体室106内部墨的压力增大至可以形成液柱的压力。通过稍后描述的压力控制来增大压力。同时，还操作增压泵 22，以增大处于密封状态的液滴飞行空间内部的气压。在步骤S48中，打开阀102。通过这样做，从泵至喷嘴的全部墨进入高压状态。之后，实施步骤S49到S54(分别类似于图6中的步骤S6到Sll)中的处理，并且完成了在打印之前实施的初始化操作。现在将参照图13来描述在步骤S47中实施的压力控制的细节。首先，在步骤S61 中，设定适合于液滴形成条件的压力和液滴飞行空间内部空气的压力条件，类似于图7中的步骤S21。在步骤S62中，启动增压泵11的操作，以便给泵侧的液体室106加压。在步骤 S63中，启动增压泵22的操作，以便给密封空间加压。在步骤S64中，将用于液体的压力传感器108的测定值发送给控制器5。在步骤S65中，确定液体压力是否已经达到适合于液滴形成条件的压力。在否定判定的情况下，过程进至步骤S66，而在肯定判定的情况下，过程进至步骤S72。在步骤S66中，将由压力传感器20所测得的液滴飞行空间内部的气体压力值发送给控制器5。接着，在步骤S67中，确定气体压力是否已经等于或者大于等同于适合于液滴形成条件的压力。在否定判定的情况下，过程返回到步骤S64。相反，在肯定判定的情况中， 过程进至步骤S68，并且控制增压泵22以便把气体压力维持在该值。接着，在步骤S69中， 将用于液体的压力传感器108的测定值发送给控制器5，并且在步骤S70中，确定液体压力是否已经达到适合于液滴形成条件的压力。在否定判定的情况下，过程返回到步骤S69。相反，在肯定判定的情况中，过程进至步骤S71，控制增压泵11以便把墨压力维持在该值，并且完成本顺序。虽然以上所述相应于气体压力比液体压力更快达到等于适合于液滴形成条件的压力的情况，但完成本顺序时空气和墨都进入维持预定压力的状态。同时，在步骤S65中确定了液体压力已经达到适合于液滴形成条件的压力的情况下，过程进至步骤S72，并且控制增压泵11以便把墨的压力维持在该值。接着，在步骤S73中，把由压力传感器20所测得的液滴飞行空间内部的气体压力值发送给控制器5。然后，在步骤S74中，确定气体压力是否已经等于或者大于等同于适合于液滴形成条件的压力。在否定判定的情况下，过程返回到步骤S73。相反，在肯定判定的情况下，过程进至步骤S75， 控制增压泵22以便把气体压力维持在该值，并且结束本顺序。虽然以上所述相当于液体压力比气体压力更快达到适合于液滴形成条件的压力的情况，但完成本顺序时空气和墨两者都进入维持预定压力的状态。图14是示出在液体压力比气体压力更快达到适合于液滴形成条件的压力的情况下在步骤S47中和步骤S47之后各个单元中压力转变的曲线图。图15是示出在气体压力比液体压力更快达到等于适合于液滴形成条件的压力的情况下在步骤S47中和步骤S47之后各个单元中压力转变的曲线图。如这些图所示，通过执行步骤S47(图13)，墨压力和气体压力两者都增大，但是当各压力达到预定压力时两者之间出现压差。然而，在任一种情况下，公共液体室6内部的压力维持在适合于液滴形成条件的压力，而液滴飞行空间内部的压力维持在几乎等于适合于液滴形成条件的压力。换句话说，在该状态中不会发生从喷嘴 1-3中喷射墨(S卩，形成液柱)。因此，通过在步骤S48和其后的步骤中执行处理，获得了类似于第一实施例的优点。(其他)前述实施例描述了使用具有所谓行式头部构造的喷墨打印头的情况，其中，喷嘴和相应的液滴出口沿待打印的打印介质的宽度方向并在相应于打印介质总宽度的范围上排列。在该情况下，所述构造可以采用单个头部，或者采用多个头部的布置方式以便满足上述范围的长度。就后一种情况来说，通过共用泵、泵驱动源和传感器就可使设备更紧凑并且简化控制系统。此外，本发明不限于采用具有如上所述行式头部构造的一个或多个头部的打印设备，也可将本发明应用于具有所谓串行打印机构造的打印设备，其中，通过反复地交替进行打印头移动和打印介质传送来打印图像。此外，前述的实施例中，本发明被应用于连续的打印设备中，产生这样的状况，其中，通过利用泵向液体施加连续的压力以将液体从喷嘴中推出并另外利用振动单元施加振动，来使液体作为液滴从喷嘴中有规律地喷出。然而，本发明也可应用到具有以下构造的打印设备上，其中，利用泵给液体施加连续的压力来将液体从喷嘴中推出，另外通过在喷嘴附近给液体施加热脉冲来促成从液柱形成液滴的因素，并且最后响应热脉冲来形成液滴。虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应给予最宽泛的解释，以便涵盖所有的改进和等效结构及功能。
权利要求
1.液体喷射设备，包括液体喷射头，该液体喷射头使储存在与喷嘴连通的液体室中的液体从所述喷嘴中喷出并且作为液滴飞行；密封构件，该密封构件密封包括所述喷嘴的空间； 第一增压单元，该第一增压单元对所述空间内部增压； 第二增压单元，该第二增压单元对所述液体室内部增压； 阀，该阀使所述空间内部与大气连通；以及控制单元，该控制单元控制所述密封构件、第一增压单元、第二增压单元和阀，所述控制单元在所述密封构件已经密封所述空间并且所述阀被关闭的状态下进行控制，以通过第一增压单元来增大所述空间内部的气体压力，并且还通过第二增压单元来增大所述液体室内部的液体压力，同时维持所述空间内部的气体压力等于或者大于所述液体室内部的液体压力，然后，所述控制单元进行控制，以通过打开所述阀来使所述空间内部的气体压力回复到大气压力，以便开始从所述喷嘴中喷射液体。
2.根据权利要求1所述的液体喷射设备，还包括偏转单元，该偏转单元能够使飞行的液滴偏转，以便将待施加到介质上的液滴与不施加到所述介质上的液滴分离；以及收集单元，该收集单元收集不被施加到所述介质上的液滴，其中， 所述控制单元驱动所述偏转单元，以便通过所述收集单元收集所有的液滴，直到所述密封构件释放在所述空间上的密封，并且开始将液滴施加到所述介质上的操作。
3.根据权利要求1所述的液体喷射设备，还包括第二液体室，该第二液体室储存所述液体并且设置在第二增压单元和所述液体室之间；以及开关阀，该开关阀设在所述第二液体室和所述液体室之间的流动通道中， 从而能通过关闭所述开关阀来与所述液体室无关地对储存在所述第二液体室中的液体增压，并且能通过打开所述开关阀来使所述第二液体室与所述液体室连通。
4.一种液体喷射方法，该液体喷射方法通过具有液体喷射头和密封构件的液体喷射设备来执行，该液体喷射头使储存在与喷嘴连通的液体室中的液体从所述喷嘴中喷出并作为液滴飞行，所述密封构件密封包括所述喷嘴的空间，所述液体喷射方法包括以下步骤在所述密封构件已经密封所述空间的状态下，增大所述空间内部的气体压力以及增大所述液体室内部的液体压力，同时维持所述空间内部的气体压力等于或者大于所述液体室内部的液体压力；以及使所述空间内部的气体压力回复到大气压力，并且开始从所述喷嘴中喷射液体。
全文摘要
在一种连续的液体喷射设备中，当用泵给墨增压并开始喷射时，解决了以下问题如果以低的墨压力状态喷射，不能形成稳定的墨柱和液滴；并且大液滴具有不稳定的飞行方向。密封液滴飞行的空间，以便将与喷嘴连通的液体室内部的墨压力升高至适合于液滴形成条件的压力，同时相应于液体压力的升高来升高密封空间中的气体压力，以抑制从喷嘴的喷射。在墨压力被升高到适合于液滴形成条件的压力之后，打开密封空间使其与大气相通并且立刻喷射出墨。本发明涉及这样的液体喷射设备和方法。
文档编号B41J2/01GK102294889SQ201110168
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月21日 优先权日2010年6月25日
发明者川濑顺也, 相马恒范 申请人:佳能株式会社