专利名称：液体喷射装置和液体喷射调节方法
技术领域：
本发明涉及一种液体喷射装置和一种调节喷射的方法，所述装置通过由压力发生元件产生的力给液体施压，将受压液体的液滴从出口喷射至目标上。
背景技术：
作为一种液体喷射装置，用于记录图像与文字的喷墨打印机是已知的。这种喷墨打印机的优点在于生产成本低，设备尺寸小，并且易于产生彩色图像。喷墨打印机的墨水存储在每种颜色譬如黄，品红，青和黑色用的墨盒中，并被供给打印机头中的墨水腔。
在这样的喷墨打印机中，供给墨水腔的墨水被配置在墨水腔内部的压力发生元件譬如加热电阻器施压，然后，从每个墨水腔上的微小墨水出口(也就是喷嘴)喷射出去。更明确地说，墨水腔中的墨水被加热电阻器加热，并在充满墨水的墨水腔内部产生气泡。气泡的尺寸不断增大而墨水被施压直到墨水最终从喷嘴喷射出去。通过使喷射出的墨水落在一目标譬如一张记录纸的上，图像与文字被打印出。
有两种类型的喷墨打印机所谓的串行打印机和所谓的行式打印机。对于串行打印机，墨水头在记录纸的宽度方向上移动(即，该方向基本垂直于记录纸的馈入方向)，以喷射预定颜色的墨水到一张记录纸上。对于行式打印机，墨水从基本沿着记录纸整个宽度排成一行的喷嘴喷射。
在墨水头沿着基本垂直于记录纸馈入方向的方向移动时，串行打印机停止馈入记录纸。然后，串行打印机在墨水喷射至记录纸上的同时，通过重复移动墨水头在记录纸上执行打印。
行式打印机通常具有固定的墨水头。通过从横跨记录纸宽度而固定的行式墨水头喷射墨水，行式打印机在不间断馈入的一张记录纸上执行打印。
相应地，由于行式打印机不同于串行打印机，不需要移动墨水头，这样有三点优势1)可以具有比串行打印机更高的打印速度；2)通过增加每种墨盒的尺寸可增加墨水的容量；3)可以简化打印头芯片、打印头盒以及墨水容器的结构。
在上述的行式打印机中，必须馈入记录纸。因此，图像和文本的打印精度依赖于墨水落在所馈入记录纸上的时限精度。
为了解决这个问题，例如，通过使用控制记录纸馈入速度从而使记录纸以恒定速度馈入用的伺服电动机，以及通过由编码器产生与记录纸馈入同步的脉冲，在行式打印机中控制墨水落在记录纸上的时限。
即使使用了伺服电动机，如上所述，可以防止图像的扩展与失真，但不能够防止由于墨水落在记录纸上的定时过程中的瞬间改变而引起的色调的轻微不均匀(也即，色密度的不均匀)。换而言之，如果通过伺服电动机对记录纸馈入速度的控制被瞬间延迟或加快，即使只有几微秒，被喷射至记录纸这部分上的墨水的着落位置也会发生位移。从而，当一连串墨滴被喷射时，墨滴将在某些部分紧密落在一起，而在其他部分离得很远，这样导致色浓度的改变，其表现为色密度不均匀或出现白条纹。例如，当图像以恒定色调打印时，在与记录纸馈入方向垂直的方向上出现的不均匀色密度和白条纹变得很突出。
通常，行式打印机通过馈入一张记录纸进行打印，这样该纸张正好在固定的墨水头下经过，所述墨水头具有在与记录纸馈入方向垂直的方向上排成一行的喷嘴。由于这个原因，如果从该行上的每个喷嘴所喷射的墨水的喷射方向不稳定，一个与其他正常喷嘴喷射方向不同的故障喷嘴将导致不均匀的色密度和条纹。
另一方面，对于串行打印机，可通过叠合墨水打印出图像。更明确地说，在打印图像的同时停止馈入纸张时，通过设定一个第一打印图像与第二打印图像叠合的预定区域，色浓度(色调)被平均化并且在记录纸馈入方向上所形成的不均匀色密度和白条纹被抑制。然而，叠合墨水可以防止不均匀色密度和白条纹，但同时可能增加打印时间以及打印使用的墨量。
为解决这类问题，例如在日本未审专利申请公开号第2000-185403号中，公开了一种用于控制从打印头喷射墨水的方向的方法。它通过配置多个加热电阻器来控制喷射方向，这些电阻器面对用来喷射墨水的喷嘴，并相对于包含喷嘴中心线的平面彼此平面对称，以改变每个加热电阻器的发热量。
具有上述加热电阻器的打印头芯片通过改变每个加热电阻器的发热量，控制从喷嘴喷射墨水的方向。因此，如果没有适当控制每个加热电阻器的发热量并且墨水没沿着预定方向喷射，墨水将不会落在记录纸的目标着落位置上。相应地，不能改善打印图像质量，且未能防止图像劣化。所述着落位置也受到喷嘴至记录纸之间距离的影响。当该距离改变时，墨滴的着落点也会改变，这使得很难改善打印图像质量和防止打印图像劣化。为了使从每个喷嘴所喷射的墨水落在目标着落位置上，必须确定每个加热电阻器的发热量(也就是能量额，譬如供给每个加热电阻器使其发热的电流)以获得对应于喷嘴至记录纸之间距离的预定喷射角度。
为了确定供给至其中一个加热电阻器使其发热的能量额，譬如电流，必须基于从相应喷嘴所喷射墨水的轨迹的观测，计算出喷射角度与能量额之间的关系，并且必须测量喷嘴至记录纸的距离。另一种确定用于以预定喷射角度喷射墨水的每个加热电阻器发热量的方法是，观测以不同喷射角度被喷射的墨水在记录纸上着落位置的改变。然而，以这种方法，需要包括测量仪器和定时装置在内的许多仪器，来计算以预定角度喷射墨水的每个加热电阻器的发热量。这种系统的构造也会变大，而减小尺寸、减轻重量及节约能耗变得困难。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够控制液滴喷射方向并防止图像质量降低的液体喷射装置，以及一种能够容易地调节液滴喷射方向的液体喷射调节方法。
按照本发明的液体喷射装置包括喷射部件，还包括用于存储液体的液体腔，用于将液体供给液体腔的供给部件，装配在每个液体腔中的至少两个用于给存储在液体腔中液体施压的压力发生元件，以及用于将被每个压力发生元件施压的液滴从液体腔喷至目标上的喷射出口，用于驱动每个压力发生元件并控制液滴从喷射出口喷射时的喷射角度的喷射控制部件，以及用于探测所述目标的液滴着落区域的色调的色调探测部件，其中所述喷射控制部件基于来自色调探测部件的色调探测信号，来驱动每个压力发生元件并调节喷射角度。
在这种液体喷射装置中，喷射控制部件基于色调探测信号来驱动每个压力发生元件，所述色调探测信号与通过色调探测部件探测到的液滴着落区域的色调相一致。这样，当液滴从喷射出口喷射时，可以将喷射角度调节到能够在目标上获得液滴着落区域用的预定色调(也就是色密度和色明度)的一个角度。
按照本发明的液体喷射调节方法中，通过喷射控制部件来驱动喷射部件的每个压力发生元件，以使液滴以不同喷射角度从喷射出口喷射，液滴以不同喷射角度落在目标上，通过色调探测部件探测目标上的液滴色调，并根据来自色调探测部件的色调探测信号，通过驱动每个压力发生元件来调节喷射角度。
在本发明的液体喷射调节方法中，喷射控制部件依照色调探测信号来驱动每个压力发生元件，所述色调探测信号通过色调探测部件来探测目标上液滴着落区域的色调而获得。这样，可以将喷射角度调节至能够在目标上获得液滴着落区域用的预定色调的一个角度。
按照本发明，通过测量目标上液滴着落区域的色调，可以根据随喷射出口与目标的距离来探测目标上的着落位置，并可以调节喷射角度。
这样，按照本发明，即使目标的厚度改变，或者喷射角度由于环境而发生改变，或者喷射至目标上的液体类型改变，都可以容易地优化图像质量。
按照本发明，个别差异，例如从喷射出口至目标之间距离的差异，或者喷射部件之间的差异，都可以容易地进行调节。
图1是按照本发明的喷墨打印机的透视图；图2是按照本发明，被包括在喷墨打印机中的喷墨打印机头盒的透视图；图3是按照本发明，被包括在喷墨打印机中的喷墨打印机头盒的剖视图；图4是一个示意图，其示出了液体供给部件关闭的供给口，该液体供给部件带有安装在喷墨打印机头盒中的墨盒；图5是一个示意图，其示出了液体供给装置打开的供给口，所述液体供给部件带有安装在喷墨打印机头盒中的墨盒；图6是喷墨打印机头盒的墨盒与打印机头之间关系的示意图；图7是墨盒连接部分的阀机构中的关闭的阀的剖视图；图8是墨盒连接部分的阀机构中的打开的阀的剖视图；图9是喷墨打印机头盒的打印机头的剖视图；
图10是打印机头的分解透视图；图11是打印机头的平面图；图12所示为喷射墨滴的打印机头的剖视图，其中墨水腔中形成基本相同大小的气泡；图13所示为喷射墨滴的打印机头的剖视图，其中墨滴从喷嘴基本垂直向下喷射；图14所示为喷射墨滴的打印机头的剖视图，其中墨水腔中形成不同大小的气泡；图15所示为喷射墨滴的打印机头的剖视图，其中墨滴从喷嘴基本斜对地喷射；图16是喷墨打印机的侧视图，部分示出了其内部结构；图17所示为喷墨打印机控制电路的框图；图18是控制电路的喷射控制器的示意图；图19显示控制墨滴i喷射方向的喷射控制单元，其中，图19A是墨滴基本垂直向下喷射的示意图，图19B是墨滴在记录纸的宽度方向上相对于喷嘴中心基本斜对喷射的示意图，而图19C是墨滴在记录纸的另一宽度方向上相对关喷嘴中心基本斜对喷射的示意图；图20是描述喷墨打印机喷射方向调节操作的流程图；图21是描述喷墨打印机喷射方向调节操作的流程图；图22是喷墨打印机的侧视图，部分示出了其带有一个打开的头罩关闭机构的内部结构；图23A-23E所示为通过喷墨打印机在一张记录纸上打印出的测试图，其中，图23A所示为当色调最亮时墨滴着落点的示意图；图23B所示为当色调较暗时墨滴着落点的示意图；图23C所示为当色调最暗时墨滴着落点的示意图；图23D所示为示当色调从暗转亮时墨滴着落点的示意图；图23E所示为当色调从亮转暗时墨滴着落点的示意图；以及图24A-24C所示为按照本发明的打印机头的另一个实施例，其中图24A是加热电阻器在记录纸的馈入方向上串行排列的平面图，图24B是配置在墨水腔中的三个加热电阻器的平面图，而图24C是配置在墨水腔中的四个加热电阻器的平面图。
具体实施例方式
参照附图，现在将描述按照本发明的液体喷射装置和液体喷射调节方法。如图1中所示，喷墨打印机(以下将称为‘打印机’)1，通过在记录纸P上喷射墨水，用来在以预定方向传送的一张记录纸P上打印出图像和文本。打印机1是一种具有墨水喷射出口(喷嘴)的行式打印机，所述喷射出口沿着图1中的箭头W所示方向基本成直线地横过记录纸P的打印宽度，箭头W方向是记录纸纸张的宽度方向。
打印机1包括用来喷射储存在墨盒11y、11m、11c和11k中的墨水4(参见图3)的喷墨打印机头盒(以下将称为头盒)2，以及用来保持头盒2的打印机主体3。头盒2可从打印机主体3上拆卸，而用来供给墨水4的墨盒11y、11m、11c和11k可从头盒2上拆卸。墨盒11y装有黄色墨水，墨盒11m装有品红色墨水，墨盒11c装有青色墨水，而墨盒11k装有黑色墨水。头盒2以及墨盒11y、11m、11c和11k都是易处理并可替换的。
打印机1包括用于贮存一叠记录纸P的托盘55a，它被布置在形成于打印机主体3前部底端上的托盘插入槽中。贮存在托盘55a中的记录纸P被供至给打印机主体3。当从打印机主体3的托盘插入槽前端插入托盘55a时，馈纸机构54(参见图16)从馈纸槽55向打印机主体3后部馈入一张记录纸P。被送至打印机主体3后部的记录纸P的馈纸方向被反转辊83反转。然后，记录纸P接着通过正向路径上方的返回通路被送至打印机主体3前部。从打印机主体3的后部送往前部的记录纸P在从排纸槽56被排出之前，与从信息处理装置譬如个人计算机输入的文本数据和图形数据相对应的打印数据，以文本和图像的形式被打印在记录纸P上。
用于在记录纸P上打印文本和图像的头盒2从打印机主体3的上表面沿着图1所示的方向A被安装在打印机主体3内。为了在记录纸P上打印文本和图像，头盒2将墨水4喷射于由馈纸机构54所馈入的记录纸P上。结合附图，现在将描述可从打印机主体3上拆卸的头盒2以及可从头盒2上拆卸的墨盒11y、11m、11c和11k。
头盒2通过给墨水4施加由电-热或电-机加压单元所产生的压力来喷射墨水4，该墨水是一种作为微粒的导电液体。具体地说，头盒2包括如图2和3所示的盒体21；装有墨水4的墨盒11y、11m、11c、和11k布置在盒体21中。在下文中，‘墨盒11y、11m、11c和11k’中的每个可简称为‘墨盒11’。
如图3中所示，可从头盒2上拆卸的墨盒11包含一个坚固的、疏墨的盒容器12，它是一个由树脂譬如聚丙烯构成的模制容器。盒容器12为矩形形状且其纵向长度基本上与记录纸P的宽度相等。盒容器12这样成型是为了使其内部容积最大化，以便装有尽可能多的墨水。
墨盒11的盒容器12包括用于贮存墨水4的储墨室13，用于将墨水4从储墨室13供至盒体21的供墨单元14，用于从外界将空气吸收至储墨室13内的连通孔15，用于将从连通孔15所吸收的空气送至储墨室13的空气通道16，用于临时保持墨水4的在连通孔15与空气通道16之间的贮墨槽17，以及用于将墨盒11卡锁在盒体21上的锁定凸部18和锁定部19。
储墨室13包含一个用于容纳墨水4、被气密材料所包围的空间。储墨室13为矩形形状且其纵向长度(即基本垂直于记录纸P馈入方向的那条边的长度)与记录纸P的宽度基本相等。
供墨单元14基本上被布置在储墨室13下部的居中位置。供墨单元14是一个喷嘴，它形成轻微凸出并与储墨室13相通。该喷嘴的末端与以后提及的头盒2的连接器26相啮合。这样，墨盒11的盒容器12与头盒2的盒体21相连接。
如图4和图5中所示，供墨单元14包括用于在墨盒11的底面14a上供应墨水4的供给口14b，用于打开和关闭供给口14b的阀14c，在关闭供给口14b的方向上加载阀14c的盘簧14d，以及用于打开和关闭阀14c的松压销14e。如图4中所示，在将墨盒11放置于头盒2的盒体21中之前，供给口14b由于受盘簧14d加载的阀14c而被关闭。当将墨盒11置于盒体21中时，如图5中所示，松压销14e被盒体21的连接器26沿着与盘簧14d的加载方向相反的方向向上推。相应地，松压销14e克服盘簧14d的加载力而推动阀14c，并打开供给口14b。从而，供墨单元14与头盒2的连接器26相连接，使得储墨室13与储墨器31(参见图6)连通。这样，就可以将墨水4供给至储墨器31。
当从头盒2上的连接器26撤出墨盒11时，或者换而言之，当从加载部分22移走墨盒11时，阀14c被从松压销14e释放并沿着盘簧14d的加载方向移动以关闭供给口14b。也就是说，在将墨盒11放置在盒体21之前，即使当供墨单元14的末端立即正指向下时，也能防止墨水4从储墨室13泄漏。当从盒体21撤出墨盒11时，阀14c马上关闭供给口14b，以防止墨水4从供墨单元14的末端泄漏。
如图3中所示，连通孔15是一个用于从墨盒11的外界将空气吸收至储墨室13中的换气孔。连通孔15形成于盒容器12的上表面上(在附图中基本处在上表面的正中)并面对外界，这样即使头盒2放进加载部分22时也能将外界空气吸进储墨室13。当墨盒11放进盒体21并且墨水4开始从储墨室13流至盒体21时，连通孔15从外界将空气吸进墨盒11中；吸入的空气量等于墨水4流出的体积。
空气通道16将储墨室13与连通孔15相连通，并将从连通孔15所吸入的空气引导至储墨室13内。这样，在盒体21放进墨盒11的同时，储墨室13中墨水4的量减少且储墨室13的内压减小，空气通过空气通道16被送入储墨室13中。从而，储墨室13的内压保持平衡，且能够适当地将墨水4供给盒体21。
在连通孔15与空气通道16之间形成有贮墨槽17。它用于当墨水4从与储墨室13相通的空气通道16泄漏时临时容纳墨水4，并防止墨水4直接泄漏到头盒2外面去。
贮墨槽17的外形基本上呈菱形且其较长的对角线在储墨室13的纵向方向上延伸。空气通道16形成于该菱形贮墨槽17的最低顶点处(即较短对角线的下端)。已经从储墨室13流入贮墨槽17中的墨水4，可以通过空气通道16流回储墨室13。连通孔15形成于菱形贮墨槽17的上顶点处(即较短对角线的上端)。连通孔15防止已经从储墨室13流入贮墨槽17中的墨水4泄漏到头盒2外面去。
锁定凸部18是形成在墨盒11较短侧之一上的一个凸部。锁定凸部18与啮合孔24a相啮合，该啮合孔形成于头盒2的盒体21上的锁定杆24上。锁定凸部18的上表面基本与墨盒11的侧面垂直，而其下表面是一个斜面，该斜面与所述上表面及储墨室13的侧面相连接。在墨盒11的另一侧形成有锁定部19，该侧与其上形成有锁定凸部18的一侧相对。锁定部19包括与盒容器12上表面的末端之一相接触的斜面19a，和基本平行于盒容器12上表面的平面19b。具有平面19b的盒容器12的侧面高度比盒容器12的上表面低一阶。锁定部19与盒体21的锁定块23相啮合。锁定部19形成在墨盒11首先插入头盒2的那一侧上。当墨盒11插入加载部分22并与锁定块23相啮合时，锁定部19作为旋转支撑点起到使墨盒11插入加载部分22的作用。
除上述之外，墨盒11可以包括，譬如剩余墨水探测器，它用于探测储墨室13内剩余墨水4的量，还可以包括识别单元，它用于识别墨盒11y、11m、11c和11k。
下面，将描述包括墨盒11y、11m、11c和11k在内的头盒2，所述墨盒分别用于贮存黄、品红、青和黑色墨水。
如图2和图3中所示，头盒2包括盒体21。盒体21包括分别用于设置墨盒11y、11m、11c和11k的四个加载部分22y、22m、22c和22k(以下也可以称为‘加载部分22’)，用于固定墨盒11的锁定块23及锁定杆24，用于在喷射方向推动墨盒11的推动元件25，与供墨单元14相连通以供应墨水4的连接器26，用于喷射墨水4的打印机头27，以及用于保护打印机头27的头罩28。
加载部分22是一种朝上的低凹开口，其中配置墨盒11。在基本与记录纸P的宽度方向相垂直的方向上配置四个墨盒11y、11m、11c和11k；换而言之，墨盒11y、11m、11c和11k在记录纸P的输送方向上排成一行。加载部分22在同样的方向上延伸以装配墨盒11y、11m、11c和11k。墨盒11y、11m、11c和11k装配于盒体21中。
如图2中所示，具有墨盒11y、11m、11c和11k装配于其中的四个加载部分22，其中黄色墨盒11y装配于加载部分22y中，品红色墨盒11m装配于加载部分22m中，青色墨盒11c装配于加载部分22c中，而黑色墨盒11k装配于加载部分22k中。加载部分22y、22m、22c和22k中的每个被壁22a彼此隔开。由于通常黑色墨水消耗最大，黑色墨盒11k的墨量最大。因此，黑色墨盒11k的盒宽最大。因而，与黑色墨盒11k相一致，加载部分22k相较于其他加载部分22y、22m和22c具有较大的宽度。
如图3中所示，锁定块23形成于加载部分22的开口边缘处。它沿着纵向方向形成于加载部分22的其中一个边缘上并与墨盒11的锁定部19相啮合。通过首先将具有锁定部19的第一端倾斜地插入至加载部分22中，墨盒11被装配在加载部分22中。接着，通过将墨盒11绕着旋转支撑点(也即锁定部19与锁定块23相啮合的那一点)枢转，将第二端，也就是不具有锁定部19的另一端插入至加载部分22中。这样，墨盒11能容易地安装在加载部分22中。
锁定杆24通过弯曲片簧而制得。锁定杆24形成于加载部分22上与具有锁定块23的那一侧相对的一侧上，或者换句话说，形成于与锁定块23相对的纵向端上。锁定杆24的基底和与锁定块23相对的加载部分22纵向端的底面一体形成。锁定杆24的末端这样形成使得它通过弹力与加载部分22的侧面稍微分离。在锁定杆24的末端上形成有啮合孔24a。当墨盒11插入加载部分22时，锁定杆24发生弹性形变。这样，啮合孔24a与锁定凸部18相啮合以将墨盒11固定到加载部分22上。
如图3中所示，在加载部分22装有锁定杆24的同侧的底面，配置推动元件25，这样通过弯曲片簧从而沿着将墨盒11从加载部分22移走的方向上推动墨盒11。推动元件25具有由弯曲片簧而形成的末端，并通过弹性形变以使它与底面稍微分离。换而言之，所述末端推动墨盒11的底面。推动元件25起着弹射元件的作用，用来将已插入加载部分22的墨盒11移走。当释放锁定杆24的啮合孔24a与锁定凸部18之间的啮合状态时，墨盒11从加载部分22弹射出来。
连接器26基本上在加载部分22纵向方向的中央形成，当墨盒11装配在加载部分22中时它用于连通墨盒11的供墨单元14。连接器26起着墨水通道的作用，用于将墨水4从装配在加载部分22中的墨盒11的供墨单元14供给至装配于盒体21底部上的打印机头27，以便喷射墨水4。
具体地说，如图6中所示，连接器26包括用于容纳来自墨盒11的墨水4的储墨器31，用于密封与连接器26相连通的供墨单元14的密封元件32，用于清除墨水4中无用杂质的过滤器33，以及用于打开和关闭与打印机头27相通的墨水通道的阀机构34。
储墨器31是一个与供墨单元14相通的空间，用于容纳从墨盒11提供的墨水4。密封元件32设置在储墨器31的上端。密封元件32密封连接器26的储墨器31与墨盒11的供墨单元14之间的空间，以便当供墨单元14与储墨器31连通时不会泄漏墨水4。过滤器33清除那些当墨盒11移走时污染了墨水4的灰尘和污物。它设置在储墨器31的下游。
如图7和图8中所示，阀机构34包括墨水流入通道34a，通过它从储墨器31流入墨水4；墨水腔34b；墨水4从墨水流入通道34a流入至；墨水流出通道34c，通过它墨水4从墨水腔34b流出；将墨水流入通道34a与墨水腔34b的墨水流出通道34c连通的开口34d；用于打开和关闭开口34d的阀34e；用于在关闭开口34d的方向上推动阀34e的推动元件34f；用于调节推动元件34f的推动力的负压调节螺杆34g；与阀34e连接的阀轴34h；以及与阀轴34h连接的膈膜34i。
墨水流入通道34a是与储墨室13连通的供墨通道，以便储墨室13中的墨水4能通过储墨器31供至打印机头27。墨水流入通道34a从储墨器31的底面延伸至墨水腔34b。墨水腔34b基本上是一个长方体空间，交汇了墨水流入通道34a，墨水流出通道34c和开口34d。墨水4从墨水流入通道34a流进墨水腔34b，再通过开口34d流出墨水流出通道34c。通过开口34d从墨水腔34b供应墨水4。墨水流出通道34c是与打印机头27连通的供墨通道，它从墨水腔34b的底面延伸至打印机头27。
阀34e被布置在墨水腔34b内部，通过关闭开口34d来隔开墨水流入通道34a与墨水流出通道34c。阀34e由于推动元件34f的推动力、经由阀轴34h与阀34e连接的膈膜34i的回复力、以及墨水流出通道34c中墨水4的负压而上下移动。当阀34e处于较低位置时，它通过将墨水腔34b分为两个部分并将墨水流入通道34a与墨水流出通道34c隔离，而关闭开口34d。当通过反向施加推动元件34f的推动力而使阀34e处于较高位置时，阀34e不将墨水腔34b分为两个部分，并且由此，能将墨水4供给打印机头27。例如，阀34e可以由橡胶材料譬如合成橡胶构成，以保持高闭合性。
推动元件34f可以譬如是一种压缩螺旋弹簧并在阀34e的上表面与墨水腔34b的上表面之间将负压力节螺杆34g与阀34e连接。推动元件34f在关闭开口34d的方向上推动阀34e。负压调节螺杆34g是用于调节推动元件34f的推动力的螺杆。如下所述的，通过调节负压调节螺杆34g，墨水4的负压使得阀34e移动以打开或关闭开口34d。
阀轴34h将固定在其一端的阀34e与固定在其另一端的膈膜34i连接。膈膜34i是一种薄的弹性片，它与阀轴34h的一端相连接。膈膜34i的一个表面对着墨水腔34b的墨水流出通道34c而另一个面朝外。膈膜34i根据大气和墨水4的负压而向墨水流出通道34c的外部弯曲。
如图7中所示，具有上述结构的阀机构34的阀34e，由于推动元件34f和膈膜34i的推动力，推压墨水腔34b的开口34d以关闭开口34d。如图8中所示，当墨水4从打印机头27喷射，在墨水流出通道34c一侧上、被开口34d所隔开的墨水腔34b部分中墨水4的负压增加时，膈膜34i由于墨水4的负压而被向下挤压。然后，阀轴34h和阀34c逆着推动元件34f的推动力被向上推动。这时，将墨水流入通道34a与墨水流出通道34c连通的开口34d被打开，而墨水4从墨水流入通道34a流入墨水流出通道34c。其后，墨水4的负压减小，而膈膜34i由于自身回复力返回到其初始状态。阀轴34h和阀34e通过推动元件34f的推动力被向下推动，以关闭墨水腔34b的开口34d。随着每次墨水4的喷射及其负压的增加，阀机构34重复执行上述运动。
当由于墨水4被供给墨水腔34b，储墨室13中墨水4的量减少时，外界空气从空气通道16进入到墨盒11中。进入到墨盒11中的空气被送往墨盒11的上部。这样，头盒2恢复平衡，也就是恢复到墨滴i从喷嘴44a喷射出去之前的状态。在平衡过程中，几乎没有墨水存在于空气通道16中。
如图6中所示，打印机头27沿着盒体21的底面被设置。以后会提及的打印机头27的喷嘴44a作为出口，将通过连接器26供应的墨水4的墨滴i喷射出去。每种颜色墨水用的喷嘴44a横过记录纸P的宽度，在如图6中箭头W所示的方向上排成一行。
如图2中所示，头罩28用于保护打印机头27，且在打印机头27执行打印时被移去。头罩28包括形成于头罩28开启方向上的凹槽28a，以及清洁辊28b，它用于吸收附在打印机头27喷射面27a上的过剩墨水4。头罩28可沿着凹槽28a在垂直于墨盒11纵向的方向上滑动，以盖住或露出墨盒11。当头罩28沿着凹槽28a滑动时，清洁辊28b抵靠着打印机头27的喷射面27a转动，以从打印机头27的喷射面27a上清除过剩墨水4。清洁辊28b可以譬如由一种具有高吸水率的材料构成。当不执行打印时，头罩28盖住打印机头27以便防止墨水4干燥。
具有如上所述结构的头盒2可以进一步包括，譬如，用于探测墨盒11内的剩余墨水量的探测器，以及用于当连接器26与供墨单元14连通时，探测墨盒11中是否存在墨水4的探测器。
如图9、10和11中所示，对于每种颜色的墨水，上面提及的打印机头27包括组成基底的电路板41；在基本垂直于记录纸P馈入方向的方向(也就是记录纸P的宽度方向)上排成一行的成对的加热电阻器42a和42b；用于防止墨水4泄漏的薄膜43；具有多个喷嘴44a、用于将墨水4以液滴的形式喷射出去的喷嘴板44；被电路板41所环绕的墨水腔45，以及用于将墨水4供给墨水腔45的墨水通道46。
电路板41是由硅构成的半导体基底。在电路板41的一个表面41a上，布置有成对的加热电阻器42a和42b。成对加热电阻器42a和42b与以后会提及的、处在电路板41上的喷射控制线路63连接。喷射控制线路63是由譬如逻辑集成电路(IC)和激励晶体管之类的元件构成的电路。
加热电阻器42a和42b是所谓的压力发生元件，它们将来自于喷射控制线路63的电能转换为热能，并通过加热墨水4来增大墨水腔45的内压。由加热电阻器42a和42b所加热的墨水4在喷嘴板44上以液滴的形式从喷嘴44a喷射出去。
薄膜43层叠在电路板41的表面41a上。薄膜43可以譬如由光致固化的感光胶膜构成。由于薄膜43层叠在电路板41的差不多整个表面41a上，可以通过光刻蚀法去除薄膜43不需要的部分。在薄膜43中形成凹陷从而薄膜43包围成对的加热电阻器42a和42b。薄膜43包围成对加热电阻器42a和42b的部分构成了墨水腔45的一部分。
喷嘴板44具有用于将墨滴i喷射出去的多个喷嘴44a，它被叠加在薄膜43与电路板41相反的那一侧上。喷嘴44a是在形成于喷嘴板44上的细微圆孔。每个喷嘴44a形成在与加热电阻器42a和42b相对的位置上。喷嘴板44构成了墨水腔45的一部分。
墨水腔45是被电路板41，成对的加热电阻器42a和42b，薄膜43，以及喷嘴板44所包围的空间。墨水4从墨水通道46流入墨水腔45。成对的加热电阻器42a和42b加热墨水腔45中的墨水4，且墨水腔45的内压增大。墨水通道46与连接器26的墨水流出通道34c相通。墨水4从与连接器26相通的墨盒11流入墨水通道46。然后，墨水4被供给每个与墨水通道46相通的墨水腔45。也就是说，墨水通道46与连接器26相通。这样，来自于墨盒11的墨水4流入墨水通道46并填充墨水腔45。
打印机头27具有大约100到5,000个配有成对加热电阻器42a和42b的墨水腔45。打印机1的控制器控制墨水腔45中的成对加热电阻器42a和42b，从而墨水腔45中的墨水4以墨滴的形式从与墨水腔45相对应的喷嘴44a喷射出去。
更具体地说，墨水腔45中充满了从墨水通道46流入的墨水4，所述墨水通道46与打印机头27连通。然后，在非常短的时间，例如1～3μ秒，将脉冲电流提供给加热电阻器42a和42。这样，加热电阻器42a和42b被快速加热，并由此，与加热电阻器42a和42b接触的墨水4也被加热。结果，每个墨水腔45内的墨水4中形成气泡。随着气泡的膨胀，墨水4被推动(也就是，墨水4沸腾)。因而，墨水腔45中与喷嘴44a之一相接触的与气泡同等体积的墨水4，作为墨滴i从喷嘴44a被推出去。从喷嘴44a喷射出的墨滴i落在记录纸P上。
如图11中所示，打印机头27的墨水腔45包括基本平行排成一行的成对的加热电阻器42a和42b。也就是说，每个墨水腔45包括一对加热电阻器42a和42b。打印机头27中包含有多个成对加热电阻器42a和42b，它们如图11中箭头C所示地，在记录纸P的馈入方向基本垂直的方向上排成一行，其中每个成对加热电阻器42a和42b如图11中箭头W所示地在记录纸P的宽度方向上基本彼此平行，每个喷嘴44a的位置用虚线表示。
由于每个墨水腔45中的加热电阻器由两个加热电阻器42a和42b构成，而不是单一的加热电阻器，每个加热电阻器42a和42b的宽度比较于单一加热电阻器减少了一半。因此，每个加热电阻器42a和42b的电阻比较于单一加热电阻器大约增加为2倍。当加热电阻器42a和42b被串联时，其电阻大约为单一加热电阻器的4倍。
为使墨水腔45中的墨水4沸腾，必须通过提供预定电流来加热成对的加热电阻器42a和42b。墨水4沸腾时所产生的能量使得墨滴i从喷嘴44a喷射出去。如果加热电阻器42a和42b的电阻小，必须给它们提供大量的电流。然而按照本发明，加热电阻器42a和42b具有较大的电阻，由此，只提供较小的电流就可使墨水4沸腾。
为此，由于可以减小供应电流用的晶体管的尺寸，打印机头27的尺寸也可以减小。通过减少加热电阻器42a和42b的厚度，加热电阻器42a和42b的电阻甚至可以增加得更多。但是，取决于自身的材料和强度，加热电阻器42a和42b必须维持一个预定的厚度。因此，可以通过减小加热电阻器42a和42b的尺寸而不是减小其厚度，来增加其电阻。
当控制处在墨水腔45之一中的加热电阻器42a和42b，以使墨水4沸腾所需时间(气泡产生时间)对加热电阻器42a和42b都相同时，墨滴i从喷嘴44a垂直向下喷射。当加热电阻器42a和42b气泡产生的时间不同时，气泡不能基本同时地产生。为此，墨滴i以一个角度被喷射，其中墨滴i的轨迹朝着加热电阻器42a或者42b发生了位移。
下面对用于喷射墨滴i的机构进行下文所述的假定。如图12中所示，墨水4从墨水通道46流入墨水腔45中以填充墨水腔45。然后，基本上同时将脉冲电流提供给加热电阻器42a和42b，以快速加热电阻器42a和42b。结果，与加热电阻器42a和42b相接触的墨水4中产生气泡B1和B2。气泡B1和B2膨胀并推动预定量的墨水4(也就是，墨水4沸腾)。如图13中所示，与气泡B1和B2的总体积相等的墨滴I被从喷嘴44a推出，并基本垂直向下喷射到记录纸P上。如图14中所示，当供给每个加热电阻器42a和42b的脉冲电流值不同或者在不同时刻供给每个加热电阻器42a和42b脉冲电流时，加热电阻器42a和42b上分别产生不同大小的气泡B3和B4。气泡B3和B4膨胀并推动预定量的墨水4。如图15中所示，与气泡B3和B4的总体积相等的墨滴i被从喷嘴44a推出。所喷射墨滴i的轨迹在如图15中箭头W所示的方向上(也就是记录纸P的宽度方向上)朝着气泡B3或者B4发生了位移而无论哪个体积小些。接着所喷射墨滴i落在记录纸P上。
接下来，将结合附图，来描述组成打印机1的打印机主体3，该打印机包括具有如上所述结构的头盒2。
如图1和图16中所示，打印机主体3包括设置头盒2的头盒附着区51；头盒保持机构52，它用于在头盒附着区51保持并固定头盒2；头罩开启机构53，它用于打开和关闭头罩；用于馈入和排出记录纸P的馈纸机构54；用于将记录纸P供给馈纸机构54的馈纸槽55；用于将记录纸P从馈纸机构54输出的出纸槽56；色调探测器57，它用于探测已从打印机头27喷射并落在记录纸P主表面上的墨滴i的状态、也就是色调(色密度和色亮度)；以及纸张位置探测器58，它用于测量从打印机头27的喷射面27a至记录纸P的主表面之间的距离。
头盒附着区51是一个凹进部分，在此安装头盒2。为了在所输送的记录纸P上依照打印数据打印文本和图像，头盒2设置在头盒附着区51内并使得打印机头27的喷射面27a与记录纸P的表面彼此基本平行。有时不得不更换头盒2，譬如发生墨水阻塞时。头盒2是可替换部件，虽然它不必像墨盒11那样频繁更换。这样，墨盒11被头盒保持机构52所保持并可从头盒附着区51拆卸。
头盒保持机构52用于固定头盒2以使它可从头盒附着区51拆卸。通过使头盒2挤压打印机主体3的基准面3a，同时头盒2上的旋钮52a与装配在锁定孔52b内的推动元件譬如弹簧(图中未示出)卡锁，头盒保持机构52将头盒2保持并固定在预定位置。
头罩开启机构53包括打开和关闭头盒2的头罩28用的驱动器。当执行打印时，将头罩28打开从而使打印机头27暴露于记录纸P，当打印结束后，关闭头罩28以保护打印机头27。
馈纸机构54包括用于输送记录纸P的驱动器。记录纸P从馈纸槽55供应并被传递给头盒2的打印机头27，在那里墨滴i落在记录纸P的纸面上。接着，打印后的记录纸P被传递给出纸槽56以使其排出打印机1。馈纸槽55是一个用于将记录纸P供给馈纸机构54的通道。托盘55a能够容纳一叠记录纸P。在出纸槽56中，所打印的其上已落有墨滴i的记录纸P被排出。
例如，色调探测器57可以是一种反射密度计，亮度传感器，或者扫描仪，用于测量已落在记录纸P主表面上的墨滴i的色调(也就是，色密度和色亮度)。色调探测器57探测所打印的记录纸P的色调，并将像电压这样的色调信号，它代表譬如平均密度和密度分布之类参数的数字化数据，发送给控制电路61和控制器68。如果色调信号中产生了干扰，在整顿该信号的波形并消除干扰后将其发送给控制器68。
纸张位置探测器58可以譬如是一种激光距离传感器或者超声波距离传感器，它能够测量从打印机头27的喷射面27a至记录纸P的主表面之间的距离，或者换而言之，能够测量从打印机头27的其中一个喷嘴44a基本垂直向下至记录纸P的主表面上一个点之间的距离。关于从打印机头27至记录纸P之间距离的数据被数字化，并作为距离信号被发送给控制电路61的控制器68。这样，由于通过纸张位置探测器58可以测量出从打印机头27的其中一个喷嘴44a基本垂直向下至记录纸P的主表面上一个点之间的距离，即使记录纸P的厚度发生改变，也可依据该获知的从喷嘴44a至记录纸P主表面的距离来进行打印。纸张位置探测器58可以嵌入打印机头27的喷射面27a，这样喷射面27a与纸张位置探测器58的传感器彼此基本齐平。
现在将参照附图描述如图17中所示的具有上述结构的控制电路61，它用于控制打印机1的打印操作。
控制电路61包括打印机驱动器62，它用于驱动头罩开启机构53及打印机主体3的馈纸机构54；用于控制供给四色打印机头27的电流的喷射控制器63；用于向用户告警每种颜色墨水4的剩余量的报警单元64；用于从外部设备输入和输出信号的输入-输出端65；用于存储控制程序的只读存储器(ROM)66；随机存取存储器(RAM)67，它用于临时存储从色调探测器57输入的色调信号以及在需要时输出控制信号；以及控制器68，它用于控制每个部件。
打印机驱动器62控制头罩开启机构53，从而依照从控制器68发送的控制信号、通过驱动头罩开启机构53的驱动马达，来打开和关闭头罩28。打印机驱动器62通过驱动馈纸机构54的驱动马达，从打印机主体3的馈纸槽55馈入一张记录纸P。接着，打印机驱动器62控制馈纸机构54，以便这张记录纸P在执行打印后从出纸槽56排出。
如图18中所示，喷射控制器63是一个电路，它包括用于向成对加热电阻器42a和42b供应脉冲电流的电源71a和71b；用于接通和断开成对加热电阻器42a和42b与电源71a和71b之间电路连接的开关元件72a，72b及72c；用于控制供给成对加热电阻器42a和42b的脉冲电流的可变电阻器73；用于控制开关元件72b和72c的转换的开关控制电路74a和74b，以及用于控制可变电阻器73的电阻的电阻控制电路75。
电源71a与加热电阻器42b连接，而电源71b通过开关元件72c与可变电阻器73连接，其中电源71a和71b给电路供应脉冲电流。供给至电路的脉冲电流可以从电源71a和71b处供给，但也可以直接从譬如控制器68处供给。
开关元件72a介于加热电阻器42a和42b之间，并控制整个喷射控制器63的开关。开关元件72b介于成对加热电阻器42a和42b与可变电阻器73之间，并控制供给成对加热电阻器42a和42b的脉冲电流。开关元件72c介于可变电阻器73与电源71b之间，并控制墨滴i的喷射方向。接通和断开开关元件72a，72b及72c以控制供给电路的脉冲电流。
可变电阻器73通过改变自身电阻来改变供给加热电阻器42a的脉冲电流。换而言之，依照可变电阻器73的电阻，来确定供给加热电阻器42a的电力。
开关控制电路74a接通或断开开关元件72b，以将可变电阻器73与成对加热电阻器42a和42b连接或断开。开关控制电路74b接通或断开开关元件72c，以将电源71b与电路连接或断开。
电阻控制电路75控制可变电阻器73的电阻并调节供给加热电阻器42a的脉冲电流。
在具有如上所述结构的喷射控制电路63中，当关掉开关元件72b以断开可变电阻器73与成对加热电阻器42a和42b之间的连接时，和当打开开关元件72a时，从电源71a将脉冲电流供给一连串连接的成对加热电阻器42a和42b(电流没有供给至可变电阻73)。这时，如果加热电阻器42a与42b的电阻基本相等，在供给脉冲电流时由加热电阻器42a与42b产生的热量也基本上相等。
由于在这种情况下由加热电阻器42a和42b产生的热量基本上相等，加热电阻器42a和42b产生气泡时间长度也基本上相等。结果，如图19A中所示，墨水4的喷射角度基本垂直于记录纸P的主表面，而墨滴i从喷嘴44a直接向下喷射。
如图18中所示，在喷射控制电路63中，当开关元件72b接通成对加热电阻器42a和42b与可变电阻器73之间的连接时，接通开关元件72a，开关元件72c接地，墨滴i的喷射轨迹如图19B中箭头W所示地在记录纸P的宽度方向上朝着加热电阻器42a发生位移。换而言之，通过将开关元件72c接地，供给加热电阻器42a的脉冲电流值随着可变电阻器73而变得较小。因此，供给加热电阻器42a和42b的脉冲电流值之间产生了差异。这样，加热电阻器42a和42b中产生的热量值也发生差异。
可变电阻器73的较大电阻减少从电源71a通过开关元件72c流入大地的电流，这样从电源71a供给加热电阻器42a的脉冲电流不会明显地减少。从而，供给加热电阻器42a与42b的脉冲电流之间的差异减小，且由加热电阻器42a与42b产生的热量之间的差异也减小。结果，从喷嘴44a所喷出的墨滴i的喷射角度相对于喷射面27a增大。也就是说，随着可变电阻器73的电阻增大，墨滴i落下的位置相对于加热电阻器42a更接近于着落点D(在该点也就是基本垂直于喷嘴44a喷射时墨滴的着落点)。另一方面，可变电阻器73的较小电阻增加了从电源71a通过开关元件72c流入大地的电流，这样从电源71a供给加热电阻器42a的脉冲电流不会较大地减少。从而，供给加热电阻器42a与42b的脉冲电流之间的差异减小，且由加热电阻器42a与42b产生的热量之间的差异也减小。结果，从喷嘴44a喷出的墨滴i的喷射角度相对于喷射面27a减小。也就是说，随着可变电阻器73的电阻减小，墨滴i落下的位置相对于加热电阻器42a更远离于着落点D。
如图18中所示，在喷射控制电路63中，当开关元件72b接通以连接成对加热电阻器42a和42b与可变电阻器73时，接通开关元件72a，而开关元件72c与电源71b接通，这时墨滴i的喷射轨迹如图19C中箭头W所示地在记录纸P的宽度方向上朝着加热电阻器42a发生位移。换而言之，通过将开关元件72c与电源71b接通，供给加热电阻器42a的脉冲电流值随着可变电阻器73而变得较大。相应地，供给加热电阻器42a与42b的脉冲电流值之间产生了差异。这样，加热电阻器42a与42b中产生的热量值之间也发生差异。也就是说，这时加热电阻器42a与42b的热产生状况与开关元件72c接地时的状况相反。
可变电阻器73的较大电阻减少从电源71a和71b供给加热电阻器42a的脉冲电流总量，这样供给加热电阻器42a与42b的脉冲电流之间的差异减小，且由加热电阻器42a与42b产生的热量之间的差异也减小。结果，从喷嘴44a喷出的墨滴i喷射角度相对于喷射面27a增大。也就是说，随着可变电阻器73的电阻增大，墨滴i落下的位置相对于加热电阻器42a更接近于着落点D。另一方面，可变电阻器73的较小电阻增加了从电源71a和71b供给加热电阻器42a的脉冲电流总量，这样供给加热电阻器42a与42b的脉冲电流之间的差异增大，且由加热电阻器42a与42b产生的热量之间的差异也增大。结果，从喷嘴44a喷出的墨滴i的喷射角度相对于喷射面27a减小。也就是说，随着可变电阻器73的电阻减小，墨滴i落下的位置相对于加热电阻器42a更偏离于着落点D。
如上所述，在喷射控制电路63中，接通开关元件72a，72b及72c以改变可变电阻器73的电阻。结果，从喷嘴44a喷出的墨滴i的喷射角度可以在加热电阻器42a和42b排列的方向上，或者换而言之，在记录纸P的宽度方向上被改变。
作为打印的预备步骤，当在记录纸P的主表面上打印一个测试图，并通过色调探测器57来探测墨滴i的色调时，在喷射控制器63中，开关元件72b通过开关控制电路74a而周期性地接通和断开，开关元件72c通过开关控制电路74b周期性地接通和断开，可变电阻器73的电阻通过电阻控制电路75周期性地改变，而从喷嘴44a喷出的墨滴i的喷射方向在记录纸P的宽度方向上也周期性地改变。这样，控制打印机头27以在记录纸P的主表面上准备一个测试图，它具有周期性改变的色调。更具体地说，墨滴i在其喷射方向在记录纸P的宽度方向上改变的同时进行喷射，落在着落点D(该点就是基本垂直向下喷射时墨滴i的着落点)的左边和右边，并处在大约40μm的范围内。
如图17中所示，报警单元64，是一种像液晶显示屏(LCD)这样的显示单元，用于显示如打印条件、打印状况以及墨水剩余量之类的信息。报警单元64可以更换为一种声音输出单元，譬如扬声器，来提供如打印条件，打印状况以及墨水剩余量之类的声音输出信息。报警单元64也可以既包括显示单元也包括声音输出单元。可以由信息处理器69的监视器或扬声器来提供告警信号。
输入-输出端65通过接口向外部信息处理器69发送譬如打印条件，打印状况以及墨水剩余量之类的信息。输入-输出端65从外部信息处理器69和其他单元接收代表上述信息的控制信号和打印数据。信息处理器69可以是一种电子设备，譬如个人计算机或者个人数字助理(PDA)。举例来说，当通过像扫描仪这样的外部色调探测器来探测打印在记录纸P上测试图的色调时，将外部色调探测器与输入-输出端65连接。利用该色调探测器，通过阅读测试图而获得的譬如平均密度和密度分布之类的参数，经由输入-输出端65，将这些参数作为数字化色调信号发送给控制器68。
用于将输入-输出端65与信息处理器69连接的接口可以是串行接口或者并行接口。具体地说，该接口应当与通用串行总线架构(USB)，推荐标准(RC)232C，或者电气与电子工程师协会(IEEE)1394相一致。输入-输出端65可以与信息处理器69进行有线或无线连接。无线连接的标准可以是IEEE802.11a，802.11b或者802.11g。
输入-输出端65与信息处理器69可以通过像因特网这样的网络连接。在这种情况下，输入-输出端65连入一个网络，譬如局域网(LAN)，数字用户路网(xDSL)，光纤入户网(FTHP)，公共天线电视网(CATV)，或者广播卫星网(BS)。数据通信可基于多种协议，譬如传输控制协议/网际协议(TCP/IP)。
ROM66可以譬如是一种可擦可编程只读存储器(EP-ROM)，并存储由控制器68运行的处理程序。这些存储在ROM66中的程序，通过控制器68装载至RAM67中。
RAM67存储那些通过控制器68从ROM66读出的程序，以及关于打印机1不同状况的数据。RAM67临时存储从色调探测器57发送给控制器68的色调信号，并在需要时将所述信号发送至控制器68。
基于发自输入-输出端65的打印数据，发自色调探测器57的色调信号，发自纸张位置探测器58的距离信号，以及发自头盒2的关于墨水4剩余量的数据，控制器68控制每个部件。控制器68基于来自ROM66的输入控制信号，读出处理程序，并在RAM67中存储该程序以控制和操作各个部件。
例如，当控制器68控制喷射到记录纸P上的墨滴i的喷射方向时，将色调信号和距离信号存储在RAM67中，其中所述色调信号是利用色调探测器57通过探测打印在记录纸P上的测试图的色调而获得，而所述距离信号代表在打印测试图并利用纸张位置探测器58进行探测时从打印机头27至记录纸P的距离的数据。控制器68向RAM67发出指令以存储关于脉冲电流的数据，该脉冲电流被供给成对加热电阻器42a和42b以用于记录纸P上的每行墨滴i，所述墨滴i从记录纸P的宽度方向上排成一行的多个喷嘴44a中喷出。控制器68基于存储在RAM67中每行墨滴的色调信号、距离信号、以及脉冲电流数据，控制开关元件72b及72c的接通和切断，并控制喷射控制器63以调节可变电阻器73的电阻。这样，控制器68控制开关元件72a，72b及72c以及喷射控制器63，以控制从打印机头27的喷嘴44a喷出的墨滴i的喷射角度，从而墨滴i以预定色调落在记录纸P的表面上。
在具有上述结构的控制电路61中，ROM66存储处理程序。然而，用于存储所述处理程序的媒介并不局限于ROM66，可以使用多种记录介质，譬如光盘，磁盘，磁光盘，以及IC卡。在这种情况下，控制电路61与记录介质的驱动程序直接连接或者通过信息处理器69连接，以从记录介质中读出处理程序。
参照图20和图21中所示的流程图，现在将描述具有上述结构的打印机1的操作，在实际打印操作前通过调节喷射方向可以获得预定色调。由装配在控制器68内的中央处理器(CPU)(图中未画出)，基于存储在像ROM66那样的存储单元中的处理程序，来执行这种操作。现在将描述通过获得最暗色调，来进行喷射方向的调节。
首先，对于打印机1，为执行所述操作以调节墨滴i的喷射方向而获得用户所需色调，通过打印机主体3上的操作面板输入操作信号。
接下来，在步骤S1中，控制器68确认预定颜色的墨盒11是否装配在加载部分22中。如果预定颜色的墨盒11已装配在每个加载部分22中，继续进行步骤S2。如果预定颜色的墨盒11没有正确地装配在加载部分22中，执行步骤S4并禁止调节操作。
在步骤S2中，控制器68确认连接器26中墨水4的量是否少于预定量，或者换句话说，确认墨水4是否已耗尽。如果控制器68确认墨水已经耗尽，报警单元64发出报警。接着，在步骤S4中禁止调节操作。另一方面，如果控制器68确认连接器26中墨水4的量多于预定量，或者换而言之，连接器26中充满墨水4，在步骤S3中执行调节操作。
当执行调节时，首先，在步骤S11中，控制器68向打印机驱动器62发出指令以驱动头罩开启机构53和馈纸机构54，从而将记录纸P移动至能执行打印的位置。具体地说，如图22中所示，控制器68向打印机驱动器62发出指令以驱动包含在头罩开启机构53中的驱动马达，从而将头盒2朝着与头盒2相对的托盘55a移动以露出打印机头27的喷嘴44a。
控制器68向打印机驱动器62发出指令，驱动包含在馈纸机构54中的驱动马达以馈入记录纸P。具体地说，为确定墨水4的着落位置，控制器68如下所述地控制馈纸机构54通过馈纸辊81从托盘55a拉出一张记录纸P；通过一对分离辊82a和82b反向旋转将该张记录纸P送至反转辊83；通过分离辊82a和82b反转该张记录纸P的传递方向并将记录纸送至传动带84；然后，用保持单元85将该张记录纸P保持在预定位置上。
一旦该张记录纸P的位置被确定，在步骤S12中，控制器68向喷射控制器63的开关控制电路74a和74b、以及电阻控制电路75发出指令，以依照预先存储在ROM 66中的处理程序，控制开关元件72b和72c以及可变电阻器73。这样，随着墨滴i的喷射方向沿着记录纸P的宽度方向周期性地改变，墨滴i落在该张记录纸P上，或者换句话说，打印出具有色调周期性改变的测试图。
如图19A中所示，在打印测试图时，首先墨滴i从打印机头27的喷嘴44a基本垂直向下喷射至记录纸P的主表面上。这样，在记录纸P的主表面上，墨滴i被喷射在与喷嘴44a相对的着落点D上，以打印具有最亮色调(密度)的测试图，或者换而言之，打印具有最少的被墨滴i占有的面积的测试图，如图23A中所示。
下一步，如图19B和19C中所示，在通过喷射控制器63增加可变电阻器73的电阻的同时，控制器68接通和断开开关元件72c，以朝着喷嘴44a的左边和右边在记录纸P的宽度方向上喷射墨滴i。如图23B中所示，由于墨滴i朝着喷嘴44a的左边和右边喷射，墨滴i落在记录纸P的主表面上的着落点D处，该着落点D分布在与喷嘴44a相对的的左边和右边。因此，记录纸P的主表面上未被墨滴i占有的面积小于墨滴i从喷嘴44a基本垂直向下喷射时的相应面积。这样，打印出具有较暗色调的测试图。
下一步，控制器68通过喷射控制器63减小可变电阻器73的电阻，并接通和断开开关元件72c。这样，如图19B和19C中所示，墨滴i以一个角度朝着喷嘴44a的左边和右边喷射，这样墨滴i不能彼此叠合。结果，如图23C中所示，墨滴i落在记录纸P主表面上的着落点D上，而彼此没有重叠。这样，打印出具有最多被墨滴i占有的面积的测试图，或者换而言之，打印出具有最暗色调的测试图。
下一步，控制器68通过喷射控制器63减小可变电阻器73的电阻使其小于色调最暗时的电阻，并接通和断开开关元件72c。这样，如图19B和19C中所示，墨滴i以一个角度朝着喷嘴44a的左边和右边喷射，从而墨滴i彼此部分叠合。结果，如图23D中所示，墨滴i落在记录纸P主表面上的着落点D上，从而彼此部分重叠。这样，打印出具有较小被墨滴i占有的面积(与具有最亮色调测试图的占有面积相比)的测试图，或者换而言之，打印出具有较亮色调(与最暗的色调相比)的测试图。
下一步，控制器68向喷射控制器63发出指令，以减少可变电阻器73的电阻使其小于色调最暗时的电阻，并接通和断开开关元件72c。这样，如图19B和19C中所示，墨滴i以一个角度朝着喷嘴44a的左边和右边喷射，以使墨滴i落在与喷嘴44a相对的位置上，该喷嘴44a处在已喷射墨滴i的喷嘴的左边和右边。结果，如图23E中所示，墨滴i落在记录纸P主表面上的着落点D上，从而它们与喷嘴44a相对，该喷嘴44a处在已喷射墨滴i的喷嘴的左边和右边。这样，打印出具有最少被墨滴i占有的面积的测试图，或者换而言之，打印出具有最亮色调的测试图。
这样，如图23A-23E中所示，在记录纸P的主表面上提供了一个测试图，它以下列次序包括有具有最亮色调的区域，较暗色调的区域，最暗色调的区域，较暗色调的区域以及最亮色调的区域。这时，控制器68将脉冲电流值存储在RAM67中，所述脉冲电流在墨滴i落在记录纸P上时为形成每行墨滴而被供给成对加热电阻器42a和42b。也就是说，在每种色调作为电值信号被打印的同时，控制器68存储供给成对加热电阻器42a和42b的脉冲电流值。这里，通过喷射至每个喷嘴44a的左边和右边的两个墨滴i，在记录纸P的宽度方向上形成一行墨滴，所述喷嘴44a在记录纸P的宽度方向上排成一行。在图23A-23E中，由墨滴i所形成的行用虚线表示。
与此同时，控制器68向纸张位置探测器58发出指令，以在打印测试图时测量从打印机头27的喷射面27a至记录纸P主表面之间的距离。接着，控制器68将距离信号存储在RAM67中，该距离信号代表所述测量结果的数字化值。
以上描述了一种测试图，它包括以周期性的次序从亮色调到暗色调进行打印的不同色调。然而，该测试图可以包括以周期性的次序从暗色调到亮色调进行打印的不同色调，或者包括随机次序的色调。
在步骤S13中，打印机1的色调探测器57探测打印在记录纸P上测试图的色调，并将色调信号输出至控制器68，所述色调信号代表譬如每行平均密度和密度分布之类的参数。
在步骤S14中，将发自色调探测器57的色调信号存储在RAM67中。接着，基于该色调信号、电流值信号、距离信号以及预先存储在ROM66中的处理程序，控制喷射控制器63，以使脉冲电流供给加热电阻器42a和42b，所述脉冲电流的值基本等于打印最暗色调的测试图时的相应值。这样，墨滴i的喷射方向被调节。结果，当打印机1执行打印时，能够在产生最暗色调的喷射方向上喷射墨滴i。从而，能够进行色彩均匀的高质量打印。
在上面，将墨滴i以一个将产生最暗色调的角度进行喷射。然而，喷射角度并不局限于此。例如，通过在ROM66中为控制器68存储可选择预定色调的处理程序，可以调节墨滴i的喷射角度以获得预定色调。例如，控制器68可以在测试图中用数字标记不同的色调。这样，用户能通过打印机主体3上的操作面板，输入所需色调的标记(数字)，而墨滴i的喷射角度将相应被调节。
在如上所述地调节墨滴i的喷射角度之后，打印机1通过输入-输出端65，将发自从信息处理器69的文本数据和打印数据，打印在记录纸P的主表面上。
在上文中，在打印整个测试图后，通过色调探测器57探测测试图的色调。然而，色调探测器57的操作并不局限于此，可以在打印测试图的同时探测测试图的色调。在上文中，通过安装在打印机1内部的色调探测器探测色调。然而色调探测器也不局限于此；可以通过外部色调探测器来探测测试图的色调，且可以通过输入-输出端65，将与外部色调探测器所探测的色调相对应的色调信号，发送给打印机1的控制器68。此外，在上文中，将距离信号作为参数加给色调信号，用于调节墨滴i的喷射方向。当从喷嘴44a至记录纸P表面的距离恒定时(例如持续在一张厚度基本相等的记录纸P上打印的情况下)，可以基于色调信号和电流值信号来调节墨滴i的喷射方向。
如上所述，对于能够调节墨滴i喷射方向的打印机1，在开始打印前，通过色调探测器57探测打印在记录纸P主表面上具有不同色调的测试图而获得色调信号，然后基于该色调信号可以控制供给加热电阻器42a和42b的电流。这样，在打印机1中，墨滴i可以沿着墨滴i落在记录纸P上时形成预定色调的喷射方向从喷嘴44a喷射出去。因此，可以打印出高质量且均匀的图像。
由于打印机1能够立即调节墨滴i的喷射方向，用户不再必须像使用已知的打印机那样，用眼睛观察所打印图像的色调，并通过调节供给成对加热电阻器42a和42b的脉冲电流以获得最佳色调。因此，可以容易地调节墨滴i的喷射方向，以打印出高质量的图像。
当对打印机1调节墨滴i的喷射方向时，将通过纸张位置探测器58获得的距离信号增加作为调节喷射方向用的参数。因此，可以在不同厚度的记录纸P上打印出预定色调的图像。
更具体地说，当在一张比打印测试图所用纸更厚的记录纸P上打印时，纸张位置探测器58测量从喷嘴44a至该较厚记录纸P的距离。由于从喷嘴44a至记录纸P的距离变得更近，根据控制信号以及存储在RAM67中的色调信号，调节墨滴i的喷射方向以使喷射角度相对于喷嘴44a的中心变大些，其中所述控制信号涉及所获得的距离信号与存储在RAM67中测试图用的距离信号之间的差值。这样，在较厚的记录纸P上，可以打印出具有预定色调的图像。另一方面，当在一张比打印测试图所用纸薄的记录纸P上打印时，纸张位置探测器58测量从喷嘴44a至该较薄记录纸P的距离。由于从喷嘴44a至记录纸P的距离变远，根据涉及距离信号差值的控制信号以及色调信号，调节墨滴i的喷射方向以使喷射角度相对于喷嘴44a的中心变小些。这样，在较薄的记录纸P上，可以打印出具有预定色调的图像。当在不同厚度的记录纸P上打印时，为调节墨滴i的喷射方向，可以根据存储在ROM66中的处理程序进行调节，这样将每张记录纸P用的距离信号自动输入给控制器68，或者取而代之的，当在一张具有不同厚度的记录纸P上打印时，用户可以从打印机主体3上的操作面板输入命令信号。
由于对于打印机1能够容易地调节墨滴i的喷射方向，即使在不同厚度的记录纸P上打印，也能打印出高质量且均匀的图像。而且，对每张用于打印的记录纸P，通过将距离信号输入至控制器68，即使将一张具有不同厚度的记录纸P混入了一叠记录纸P中，也能在记录纸P上打印出高质量且均匀的图像。
按照上述的墨滴喷射方法，既然墨滴的喷射角度可改变，喷射控制方法也可以容易地转换。换而言之，在譬如日本专利申请第2002-320861号，第2002-360408号，第2003-37343号，第2003-55236号中披露的高质量打印方法，或者在日本专利申请第2003-32128号中披露的喷嘴缺陷校正方法，都可以应用于打印机1。
在上述的打印机1中，打印机头27具有成对的加热电阻器42a和42b，它们在记录纸P的宽度方向上平行排成一行。然而，打印机头27的结构，并不局限于上述结构。任何通过改变供给多个加热电阻器的能量额来控制墨滴i喷射方向的打印机头，都可以通过上述方法来调节墨滴i的喷射方向。例如，也可以使用分别在图24A，24B及24C中所示的打印机头91，101及111。打印机头91包括一对加热电阻器92a和92b，它们在记录纸P的馈入方向上平行排列。打印机头101包括位于一个墨水腔102中的三个加热电阻器103a，103b及103c。打印机头111包括位于一个墨水腔112中的四个加热电阻器113a，113b，113c及113d。在图24A到图24C中，都是用虚线分别表示打印机头91，101和111用的喷嘴93，104和114的。
在上述的打印机1中，头盒2可从打印机主体3上拆卸。而且，墨盒11可从头盒2上拆卸。但是，打印机主体3与头盒2也可以结合为一个整体。
上述的打印机1在记录纸P上打印文本和图像。然而，本发明可以运用于广泛的喷射微量液体的装置。例如，本发明可以运用于DNA基片用的液体喷射装置(日本未审专利申请公开第2002-34560号)，或者喷射包括导电颗粒的液体以在印刷电路板上形成细微布线图的液体喷射装置。
在上述的打印机1中，通过电-热转换而喷射墨水4，其中墨水4被成对加热电阻器42a和42b加热并从喷嘴44a喷射。然而，墨水4也可以通过电-机转换元件譬如压电元件从喷嘴喷射出去。
上述的打印机1是一种行式打印机，然而，打印机1并不局限于此。本发明可以运用于串行喷墨打印机，它具有在基本垂直于纸张馈入的方向上可移动的墨水头。在这种情况下，所述串行喷墨打印机的打印机头上至少配置有多个压力发生元件。
权利要求
1.一种能够调节喷射角度的液体喷射装置，包括用于容纳液体的墨水腔；一用于将液体供给至墨水腔的供给单元；至少两个压力发生元件，用于对每个墨水腔中的液体施压；一具有出口的喷射单元，用于喷射从墨水腔被压力发生元件施压的液滴；一喷射控制器，用于驱动压力发生元件并控制从出口喷射的液滴的喷射角度；以及一色调探测器，用于探测有液滴落在目标上的区域的色调；其中所述喷射控制器基于发自色调探测器的色调信号来驱动所述压力发生元件。
2.如权利要求1所述的液体喷射装置，还包括一用于测量从出口至目标之间距离的测量单元；其中所述喷射控制器基于发自测量单元的距离信号来驱动所述压力发生元件。
3.如权利要求1所述的液体喷射装置，其中所述喷射单元的出口基本上排成直线。
4.如权利要求1所述的液体喷射装置，其中所述喷射单元控制被供给到压力发生元件的能量额或能量的供给时限。
5.一种用于调节液体喷射装置喷射角度的液体喷射调节方法，所述液体喷射装置包括用于容纳液体的墨水腔，用于将液体供给至墨水腔的供给单元，用于对每个墨水腔中的液体施压的至少两个压力发生元件，以及具有出口的喷射单元，其用于喷射从墨水腔被压力发生元件施压的液滴，该方法包括下列步骤在改变液滴喷射角度的同时，通过喷射控制器来驱动压力发生元件以控制所喷射液滴的喷射角度，将液滴从出口喷射出去；在改变液滴喷射角度的同时将液滴落在目标上；通过色调探测器来探测有液滴落在目标上的区域的色调；以及基于发自色调探测器的色调信号，通过所述喷射控制器来驱动所述压力发生元件。
6.如权利要求5所述的液体喷射调节方法，还包括下列步骤通过测量单元测量从出口至目标之间的距离；以及基于发自测量单元的距离信号，通过所述喷射控制器驱动所述压力发生元件。
7.如权利要求5所述的液体喷射调节方法，其中所述喷射单元的出口基本上排成直线。
8.如权利要求5所述的液体喷射调节方法，还包括下列步骤控制被供给所述喷射单元压力发生元件的能量额或该能量的供给时限。
全文摘要
一种能够调节喷射角度的液体喷射装置，包括用于容纳液体的墨水腔；一用于将液体供给至墨水腔的供给单元；至少两个压力发生元件，用于对每个墨水腔中的液体施压；一具有出口的喷射单元，用于喷射从墨水腔被压力发生元件施压的液滴；一喷射控制器，用于驱动压力发生元件并控制从出口喷射的液滴的喷射角度；以及一色调探测器，用于探测有液滴落在目标上的区域的色调；其中所述喷射控制器基于发自色调探测器的色调信号来驱动所述压力发生元件。由于基于来自色调探测器的色信号能够即时控制供给一对电阻加热器的脉冲电流，这样可以容易地将墨滴的喷射角度调节至能提供预定色调的角度。
文档编号B41J2/05GK1616231SQ200410100548
公开日2005年5月18日 申请日期2004年8月13日 优先权日2003年8月14日
发明者竹中一康, 牛滨五轮男, 池本雄一郎 申请人:索尼株式会社