專利名稱：液體噴射設備和方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及液體噴射設備和方法，尤其涉及連續(xù)型液體噴射設備和方法。
背景技術(shù)：
一種連續(xù)型液體噴射方法包括利用泵來連續(xù)地對液體加壓以將液體從噴嘴中推出，并且利用振動單元來振動液體。通過這樣做，該方法產(chǎn)生了液體作為液滴被有規(guī)律地從噴嘴中噴射出的狀態(tài)。因為通過該方法使液滴被連續(xù)地從噴嘴中噴射出，所以在將所述方法應用到噴墨式打印設備上的情況中，必須根據(jù)待打印的數(shù)據(jù)來將打印(點形成)使用的液滴與不使用的液滴區(qū)分開。利用稱為充電偏轉(zhuǎn)法的方法，通過有選擇地使液滴帶電、利用電場使液滴偏轉(zhuǎn)并且使帶電的液滴按不同于不帶電液滴的軌跡飛行來控制上述區(qū)分。此外，在這些方法中，一種稱為二元充電偏轉(zhuǎn)法的方法具有充電電極、偏轉(zhuǎn)電極和從噴嘴沿液滴飛行軌跡的溝槽，以使不帶電的液滴被用于打印，并且?guī)щ姷囊旱伪凰鰷喜鄄蹲胶褪占?。近來，要求在打印速度方面的顯著提高，并且為此，尋求提高液滴產(chǎn)生速度以及提高在液滴已經(jīng)落到打印介質(zhì)上之后的干燥速度。為此，有效的是使液滴噴射出并且以高速飛行，以及使用高粘度的液體(墨)。因此，尋求增大施加到從噴嘴推出的墨上的壓力。在使用高粘度的墨的情況中，高粘度墨和噴嘴內(nèi)壁之間的摩擦增大了。這產(chǎn)生了如下問題。如果施加在墨上的壓力低，則不能即刻形成液柱。一些墨滯留在噴嘴出口附近，會逐漸變成大的墨積累。如果在向下噴射墨的構(gòu)造中這種墨積累進一步增大，則該墨積累不能進一步滯留在噴嘴中，從而落下。落下的墨積累會粘附并弄臟打印介質(zhì)，或者會粘附到噴嘴出口周圍的區(qū)域或者粘附到形成液滴飛行通道的構(gòu)件的壁面上，并且作用在從液柱的尖端分離的液滴上并影響其飛行方向，這會損害打印質(zhì)量。因此，在連續(xù)式液體噴射方法中，希望的是當形成液柱時施加壓力，以便使液體墨強力地并且瞬間地從噴嘴中噴射出，液體的粘度越高，則該希望就越強烈。這是因為在施加在墨上的壓力逐漸變化直到達到所要求的噴射速度的情況中，噴射在開始階段變得不穩(wěn)定，并且出現(xiàn)如上所述的問題。日本專利公開No.H08-258287(1996)提出了關(guān)于不引起所述初始不穩(wěn)定狀態(tài)的以下技術(shù)。在噴嘴的內(nèi)部空間和墨室之間設置閥。在開始噴射墨之前關(guān)閉閥，排空噴嘴內(nèi)部空間中的墨，同時升高墨室的墨壓力，以便當閥打開并且墨到達噴嘴出口時獲得所需的噴射速度。然后打開閥，并且按該狀態(tài)噴射墨。然而，利用日本專利公開No.H08-258287(1996)的方法，墨接觸在墨從噴嘴中噴出位置附近的噴嘴內(nèi)壁，這導致速度降低。當使用粘度為20cP或更高的墨時，速度降低的問題變得特別嚴重。利用粘度不是很高的墨，可以修正壓力以補償降低的速度；但是利用高粘度的墨，由于噴嘴內(nèi)壁的制造不一致性導致所述影響變得更大，并且噴射狀態(tài)變得不穩(wěn)定的可能性增大。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是即使是在開始階段也能夠獲得穩(wěn)定的噴射狀態(tài)和穩(wěn)定的液柱形成狀態(tài)，不管例如墨粘度之類的條件如何。在本發(fā)明的一方面，提供了一種液體噴射設備，包括液體噴射頭，該液體噴射頭使儲存在與噴嘴連通的液體室中的液體從所述噴嘴中噴出并且作為液滴飛行；密封構(gòu)件，該密封構(gòu)件密封包括所述噴嘴的空間；第一增壓單元，該第一增壓單元對所述空間內(nèi)部增壓；第二增壓單元，該第二增壓單元對所述液體室內(nèi)部增壓；閥，該閥使所述空間內(nèi)部與大氣連通；以及控制單元，該控制單元控制所述密封構(gòu)件、第一增壓單元、第二增壓單元和閥，所述控制單元在所述密封構(gòu)件已經(jīng)密封所述空間并且所述閥被關(guān)閉的狀態(tài)下進行控制，以通過第一增壓單元來增大所述空間內(nèi)部的氣體壓力，并且還通過第二增壓單元來增大所述液體室內(nèi)部的液體壓力，同時維持所述空間內(nèi)部的氣體壓力等于或者大于所述液體室內(nèi)部的液體壓力，然后，所述控制單元進行控制，以通過打開所述閥來使所述空間內(nèi)部的氣體壓力回復到大氣壓力，以便開始從所述噴嘴中噴射液體。在本發(fā)明的另一方面，提供了一種液體噴射方法，該液體噴射方法通過具有液體噴射頭和密封構(gòu)件的液體噴射設備來執(zhí)行，該液體噴射頭使儲存在與噴嘴連通的液體室中的液體從所述噴嘴中噴出并作為液滴飛行，所述密封構(gòu)件密封包括所述噴嘴的空間，所述液體噴射方法包括以下步驟在所述密封構(gòu)件已經(jīng)密封所述空間的狀態(tài)下，增大所述空間內(nèi)部的氣體壓力以及增大所述液體室內(nèi)部的液體壓力，同時維持所述空間內(nèi)部的氣體壓力等于或者大于所述液體室內(nèi)部的液體壓力；以及使所述空間內(nèi)部的氣體壓力回復到大氣壓力，并且開始從所述噴嘴中噴射液體。根據(jù)本發(fā)明，可以在將適當?shù)膲毫κ┘拥侥系臓顟B(tài)下瞬間噴射出墨。為此，可以立即形成良好的液柱，而不管例如墨粘度、噴管形狀/尺寸及環(huán)境條件之類的條件如何，并且不會發(fā)生一些墨滯留在噴嘴出口附近或者逐漸變成大的墨積累的狀況。通過這樣做，還能縮短在打印操作之前初始化操作所需的時間。此外，即使在使用具有大量噴嘴的打印頭的情況中也可以實現(xiàn)這些優(yōu)點。這是因為，通過提供與各噴嘴連通的公共液體室并且把各噴嘴設置成共同與所述室連通，提供形成密封空間的蓋子就足以使所有連接至各噴嘴的各液滴飛行空間與所述密封空間連通。本發(fā)明的其它特征將在對示例性實施例(參照附圖)的以下說明中變得清楚。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例應用到噴墨式打印設備上的噴墨打印頭的示意性透視圖；圖2是沿圖1中噴墨打印頭縱向的噴嘴周圍區(qū)域的示意性剖視圖；圖3是用于說明在根據(jù)第一實施例的打印設備中墨系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的構(gòu)造的方框圖4是從圖1中噴墨式打印頭的下面(圖1中的Z方向)觀察時的平面視圖；圖5是在圖1噴墨打印頭的打印操作期間噴嘴周圍區(qū)域的示意性剖視圖；圖6是示出用于在第一實施例的打印操作之前實施噴墨式打印設備初始化控制順序的一個實例的流程圖；圖7是示出在圖6的過程期間實施的壓力控制順序細節(jié)的流程圖；圖8是示出當執(zhí)行圖6的過程時公共液體室內(nèi)部的墨壓力和液滴飛行空間內(nèi)部的氣體壓力隨時間變化的曲線圖；圖9是示出沿打印頭縱向的噴嘴周圍構(gòu)造的示意性剖視圖，以便說明本發(fā)明第二實施例的主要部分；圖10是用于說明在根據(jù)第二實施例的打印設備中墨系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的構(gòu)造的方框圖；圖11是在根據(jù)第二實施例的噴墨打印頭打印操作期間噴嘴周圍區(qū)域的示意性剖視圖；圖12是示出用于在第二實施例的打印操作之前實施噴墨式打印設備初始化控制順序的一個實例的流程圖；圖13是示出在圖12的過程期間實施的壓力控制順序細節(jié)的流程圖；圖14是示出在執(zhí)行圖6的過程時在氣體壓力達到液滴形成壓力之前液體壓力達到液滴形成壓力的情況中各單元的壓力轉(zhuǎn)變的曲線圖；以及圖15是示出在執(zhí)行圖6的過程時在液體壓力達到等于液滴形成壓力的壓力之前氣體壓力達到等于液滴形成壓力的壓力的情況中各單元的壓力轉(zhuǎn)變的曲線圖。
具體實施例方式在下文中，將參照附圖詳細地描述本發(fā)明的實施例。在下文中的說明描述了將本發(fā)明應用到噴墨式打印設備上的情況，該噴墨式打印設備通過在打印介質(zhì)上噴射具有彩色材料組分的墨來在打印介質(zhì)上打印。然而，本發(fā)明可以被廣泛地應用至連續(xù)式液體噴射設備。此處，“液體”在本發(fā)明中是指這樣的液體，它通過施加到打印介質(zhì)上可以被用于形成圖像、圖樣、圖案等，或者用于處理打印介質(zhì)，或者用于墨處理(例如，施加到打印介質(zhì)上的墨中顏料的凝結(jié)或者包封)。此外，液體的“施加”不是僅僅包括意在形成文字、圖形或者其他有意信息的施加情況。換句話說，“施加”還廣泛地指在介質(zhì)上形成圖像、圖樣、圖案等或者處理介質(zhì)的情況，不管該施加是有意的還是無意的，并且也不管該施加是否是為了使人能看見和能感知而對物質(zhì)進行顯現(xiàn)化。此外，進行這種施加的“介質(zhì)”不僅指的是典型打印設備中使用的紙張，而且廣泛地指能夠接收液體的材料，例如，布、塑料薄膜、金屬片、 玻璃、陶瓷、木材、皮革等。(第一實施例)圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例應用到的噴墨式打印設備(在下文中也簡稱為打印設備)上的噴墨打印頭(在下文中也簡稱為頭部)的示意性透視圖。圖2是沿圖1 中噴墨打印頭的縱向在噴嘴周圍區(qū)域的示意性剖視圖。本實施例的頭部具有所謂的行式頭部的結(jié)構(gòu)，其中，多個噴嘴1-3和相應的液滴出口 4-3沿待打印的打印介質(zhì)的寬度方向并且在相應于打印介質(zhì)總寬度的范圍上排列。另外，頭部按噴嘴朝下的狀態(tài)安裝在打印設備中， 并且通過把形式為滴(液滴)的液體(在下文中也稱為墨)施加到在液滴出口排列范圍下面經(jīng)過的打印介質(zhì)上來執(zhí)行打印。頭部設有上部單元IA及由充電單元2、偏轉(zhuǎn)單元3和收集單元4按堆垛狀態(tài)組成的下部單元1B。流入單元1-2和流出單元1-1連接到上部單元IA上，該流入單元1-2形成了用于使墨從供墨源流入公共液體室6中的流入通道，該流出單元1-1形成了用于使墨從公共液體室6中流出并且例如返回到墨儲存器中的流出通道。如圖2所示，在下部單元IB 的充電單元2、偏轉(zhuǎn)單元3和收集單元4中，形成了限定出圓筒形空間的路徑，該空間從噴嘴 1-3延伸至面向打印介質(zhì)(未顯示)的液滴出口 4-3。另外，液柱從噴嘴1-3伸入到該空間中，并且已經(jīng)與該液柱分離的墨滴飛出。此外，充電單元2的充電電極2-1與2-2、偏轉(zhuǎn)單元 3的偏轉(zhuǎn)電極3-1與3-2以及收集單元4的收集開口 4-1設置成面向該圓筒形空間。作為密封構(gòu)件的蓋子18A可以聯(lián)接至頭部，該蓋子可以通過緊密地附接到設置液滴出口的范圍周圍的區(qū)域上來限定出密封空間。該蓋子18A可以在呈密封狀態(tài)(以下稱為蓋住狀態(tài))的位置和離開蓋住位置以便不妨礙打印操作的備用位置之間移動。圖3是用于說明在根據(jù)本實施例的打印設備中的墨系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的配置的方框圖。在圖3中，由粗實線畫出的箭頭表示墨流或者其他流體流，而由細實線畫出的箭頭表示控制信號流。附圖標記5表示控制器，其例如包括根據(jù)稍后描述的處理順序等來控制整個設備的中央處理器(CPU)、存儲相應于所述處理順序的程序的只讀存儲器(ROM)和用作工作區(qū)的隨機存儲器(RAM)。上部單元IA包括公共液體室6、液體振動單元7、壓力傳感器8和閥 9。借助于用作液體增壓單元(第二增壓單元)的增壓泵11把墨從用作供墨源的供墨裝置 10向公共液體室6供應，并且所供應的墨保留在公共液體室6中。如稍后描述的，噴嘴設置在孔板1-5 (圖幻上，該孔板形成公共液體室6的底部。液體振動單元7在公共液體室 6內(nèi)部的墨中引起振動以形成液滴，并且根據(jù)來自控制器5的指令執(zhí)行振動操作。壓力傳感器8測量公共液體室內(nèi)部墨的壓力，并且將該信息報告控制器5。閥9根據(jù)來自控制器5 的指令操作。當開始向公共液體室6供應墨時，閥9打開流出單元1-1并且使公共液體室 6與大氣連通。相反，當供墨結(jié)束時，閥9關(guān)閉流出單元1-1。圖4是從下面(圖1中的Z方向)觀察時孔板1-5的平面視圖，噴嘴1-3形成在該孔板上。各個噴嘴出口是直徑大致為ΙΟμπι的細孔。在該實例中，多個噴嘴1-3布置為形成一個噴嘴列1-4，各個相鄰噴嘴成角度θ地斜向定位。另外，沿X軸方向設置多個噴嘴列1-4。此外，各個噴嘴列上的相鄰噴嘴之間沿X軸方向的距離(M)被設定為是與打印設備的輸出分辨率相應的距離。再參見圖3，充電單元2在從液柱產(chǎn)生液滴的區(qū)域中工作，并且有選擇性地將電荷施加到各個液滴。換句話說，充電單元2根據(jù)待打印到打印介質(zhì)上的數(shù)據(jù)來操作，以便不將電荷施加到被用來打印的液滴(在下文中也稱為打印液滴)上，并且以便將電荷施加到不用于打印的液滴(在下文中也稱為非打印液滴)上。偏轉(zhuǎn)單元3利用電場來操作，以使非打印液滴偏轉(zhuǎn)。盡管打印液滴筆直地飛向打印介質(zhì)，但是被偏轉(zhuǎn)的非打印液滴在收集單元4 的收集開口 4-1處接收。通過集體地設置多個各自具有例如大致ΙΟμπι直徑的細孔來構(gòu)造收集開口 4-1。如圖2所示，多個收集開口 4-1分別設置為對應多個噴嘴1-3中的每個。此外，在該實例的收集單元4中，多個收集開口 4-1的通道匯合到一起以形成單個收集通道。 通過操作連接到該收集通道上的用于收集的單個減壓泵16，在所有收集開口 4-1接收的墨被共同地吸入并收集。收集單元4包括收集通道12、設置在收集通道進口側(cè)(即，上游側(cè))的通道切換閥13和設置在出口側(cè)(S卩，下游側(cè))的通道開閉閥14。在打印操作之前的準備階段，給收集通道12充滿墨。這是通過對閥13切換以將收集通道12連接至增壓泵15并且通過驅(qū)動增壓泵15以將墨從供墨裝置10輸入到收集通道12中來實施。在墨收集期間，在打開閥14 的同時對閥13切換以將收集通道12連接至收集開口 4-1，并且驅(qū)動減壓泵16以將墨從收集通道12轉(zhuǎn)移至墨收集裝置17。例如，可以通過實施雜質(zhì)顆粒的移除和粘度調(diào)節(jié)來重新使用墨收集裝置17收集的墨，并且然后將其轉(zhuǎn)送回供墨裝置10。附圖標記18表示蓋子裝置，其包括上述的蓋子18A、用于驅(qū)動蓋子18A的驅(qū)動單元 19、壓力傳感器20和閥21。蓋子驅(qū)動單元19能夠驅(qū)動蓋子18A，以使其在蓋住位置和備用位置之間移動。壓力傳感器20用來檢測由蓋子18A的接合所形成的密封空間內(nèi)部的壓力， 并且將所檢測到的數(shù)值發(fā)送給控制器5。閥21操作以便把由蓋子18A的接合所形成的空間在與增壓泵22 (第一增壓單元)連通和與外界空氣連通之間切換。換句話說，閥21可以在蓋子18A蓋住狀態(tài)下切換至增壓泵22，并且可以驅(qū)動增壓泵22來泵入空氣。通過這樣做， 可以增大密封空間內(nèi)部的壓力。相反，可以通過將閥21切換至大氣來釋放密封狀態(tài)。換句話說，在本實施例中，增壓泵22和閥21起到了氣體壓力調(diào)節(jié)單元的作用。圖5是在打印操作期間噴嘴周圍區(qū)域的示意性剖視圖。通過用增壓泵11向公共液體室6內(nèi)部的墨施加大致IMPa(表壓)的壓力，從各個噴射噴嘴1-3中連續(xù)地噴出墨，并且形成液柱P。此外，通過液體振動單元7的振動操作來振動公共液體室6內(nèi)部的全部墨， 微液滴Q連續(xù)地從液柱P的尖端處分離出來，并且液滴按恒定速度和恒定間隔連續(xù)地飛出。 此處，液柱P的尖端形成在受充電單元2的充電電極2-1和2-2的操作影響的位置處?；谟糜诔上竦拇蛴?shù)據(jù)來控制施加到充電電極2-1和2-2上的電壓。換句話說，假定當打印液滴(Q-l、Q-:3)從液柱P上分離時電壓不施加到充電電極上，從而不給液滴充電。相反，假定當非打印液滴從液柱P上分離時將正電壓施加到充電電極2-1和2-2上。 從而，因為電流流過形成液柱P的墨本身，所以液柱P的表面所帶電荷的極性與充電電極相反(即，負電荷)，并且液滴以該狀態(tài)從液柱P上分離。這些分離的液滴作為帶負電荷的非打印液滴(Q_2、Q-4)飛出。在偏轉(zhuǎn)單元3中，使偏轉(zhuǎn)電極3-1具有OV的電位，而將負電壓施加到偏轉(zhuǎn)電極3-2 上。因此，根據(jù)液滴是否受由偏轉(zhuǎn)電極產(chǎn)生的電場的影響來確定噴射液滴的飛行方向。例如，當打印液滴Q-I在偏轉(zhuǎn)電極對之間經(jīng)過時，打印液滴Q-I不受電場的影響，因為它不帶電荷，并且因此在它的飛行方向不被偏轉(zhuǎn)的情況下朝打印介質(zhì)R沿直線飛行。相反，攜帶負電荷的非打印液滴Q-2受電場的影響，沿著朝向收集開口 4-1的方向偏轉(zhuǎn)，并且經(jīng)由收集開口 4-1被收集在收集通道12中。圖6的流程圖示出了在本實施例的打印操作之前實施的噴墨式打印設備初始化控制順序的一個實例。此處的順序根據(jù)來自控制器5的指令管理。更具體地說，通過設置在控制器5中的CPU根據(jù)ROM中儲存的程序來控制各個單元，來實施所述順序。首先，在步驟Sl中，使蓋子驅(qū)動單元19操作，以便將蓋子18A移動至蓋住位置，從而使蓋子18A與設置液滴出口 4-3的范圍周圍的區(qū)域接合。通過這樣做，從噴嘴1-3延伸至液滴出口 4-3的空間(液滴飛行空間)變成密封空間。在步驟S2中，將閥13和14置于打開狀態(tài)并且操作增壓泵15，從而將墨從供墨裝置10輸入到收集通道12中。接著，通過在步驟S3中關(guān)閉閥13和14，實現(xiàn)了收集通道12內(nèi)部的墨不流動的狀態(tài)(即，收集單元停止運行的狀態(tài))。在步驟S4中，操作增壓泵11，并且從供墨裝置10給公共液體室6充滿墨。此時， 增壓泵11所產(chǎn)生壓力的數(shù)值被限制為使墨不會朝向處于密封狀態(tài)的液滴飛行空間而離開噴嘴。此處，控制閥9，以便當開始填充墨時打開，并且當填充結(jié)束時關(guān)閉。接著，在步驟S5中，操作增壓泵11，以通過之后利用圖5描述的壓力控制來將公共液體室6內(nèi)部墨的壓力增大至可以進行液柱形成的壓力。同時，還操作增壓泵22，以增大處于密封狀態(tài)的液滴飛行空間內(nèi)部的氣壓。在步驟S6中，將閥21切換至大氣。通過這樣做， 液滴飛行空間內(nèi)部的壓力變?yōu)榈扔诖髿鈮毫Γ瑫r公共液體室6中的墨進入比大氣壓力高的增壓狀態(tài)。因此，墨以足夠高的速度從噴嘴1-3中噴出，并且立即形成液柱。在步驟S7 中，打開閥14，以將收集通道12與減壓泵16連通。通過該操作，使收集單元4運行。在步驟S8中，液體振動單元7開始操作。通過這樣做，墨被振動，并且由液柱產(chǎn)生液滴。在步驟S9中，偏轉(zhuǎn)單元3開始操作，并且在步驟SlO中，充電單元2開始操作。通過這樣做，所產(chǎn)生的全部液滴被充電，并且從而所有的液滴被偏轉(zhuǎn)單元3朝收集單元4偏轉(zhuǎn)并被在收集開口 4-1處接收。通過在該狀態(tài)下在步驟Sll中操作蓋子驅(qū)動單元19，可以將蓋子18A移動到在打印期間的備用位置。這樣，完成了在打印之前實施的初始化操作。現(xiàn)在將參照圖7來描述在步驟S5中實施壓力控制的細節(jié)。在步驟S21中，設定公共液體室6內(nèi)部墨的壓力條件，以便產(chǎn)生液滴。根據(jù)例如墨粘度、噴嘴形狀/尺寸和環(huán)境條件之類的條件來設定壓力條件。同時，為液滴飛行空間內(nèi)部的空氣設置氣體壓力條件。該氣體壓力條件基本上等同于墨的壓力條件。在步驟S22中，設定時間量，直到達到設定的壓力。在步驟S23中，根據(jù)各個壓力升高速率來確定用于執(zhí)行壓力測量的時間間隔，以便防止由于壓力升高速率之間時間差導致的壓差變?yōu)榇笥趪娮鞆澮好姹槐３值膲翰?。在步驟SM 中，增壓泵22和11在這些時間間隔之間操作，并且液滴飛行空間內(nèi)部的氣體壓力和公共液體室6內(nèi)部的墨壓力分別被增大了。在步驟S25中，當達到在步驟S23中所限定的壓力測量時間時，把由壓力傳感器20所測得的液滴飛行空間內(nèi)部的氣體壓力值和由壓力傳感器8 所測得的公共液體室6內(nèi)部的墨壓力值發(fā)送給控制器5。在步驟S26中，比較這些壓力，并且確定它們的差值是否小于或等于預定值。在否定判定的情況下，過程返回到步驟S25，并且在肯定判定的情況下，過程前進至步驟S27。在步驟S27中，確定液體壓力是否已經(jīng)達到根據(jù)例如墨粘度、噴嘴的形狀/尺寸和環(huán)境條件之類的各種條件所建立的合適壓力(適合于液滴形成條件的壓力)。在否定判定的情況中，過程返回至步驟S24，并且之后重復這種處理。相反，在肯定判定的情況中，過程進至步驟S28，并且控制增壓泵11以便把墨壓力維持在該值。此外，在步驟幻9中，還控制增壓泵22，以便維持氣體壓力。如此，使空氣和墨兩者處于維持預定壓力的狀態(tài)，并且完成相應于圖6中步驟S5的該順序。圖8是示出在步驟S5中和步驟S5之后公共液體室6內(nèi)部的墨壓力(實線)和液滴飛行空間內(nèi)部的氣體壓力(虛線)隨時間變化的曲線圖。通過執(zhí)行步驟S5(圖7)，墨壓力和氣體壓力兩者都增大了。當該過程結(jié)束時，公共液體室6內(nèi)部的墨壓力條件被維持為能夠產(chǎn)生液滴(適合于液滴形成條件的壓力)，同時液滴飛行空間內(nèi)部的壓力被維持在幾乎等于適合于液滴形成條件的壓力。換句話說，在該狀態(tài)中不會發(fā)生從噴嘴1-3中噴射墨 (即，形成液柱)。通過隨后利用步驟S6中的處理將閥21切換至大氣，液滴飛行空間內(nèi)部的壓力迅速降低并與大氣壓力平衡。由于公共液體室6中的墨處于適合于液滴形成條件的壓力，該壓力比大氣壓力高，所以當執(zhí)行步驟S7時墨以足夠高的速度從噴嘴1-3中噴出，并且立即形成液柱。之后，由于液體振動單元7開始操作，墨被振動，并且從液柱產(chǎn)生液滴。根據(jù)本實施例，在合適的壓力施加至墨的狀態(tài)下可以瞬間噴射出墨，該合適的壓力是根據(jù)例如墨粘度、噴嘴的形狀/尺寸和環(huán)境條件之類的條件所確定的。因此，可以立即形成良好的液柱，而不管例如墨粘度之類的條件如何，并且不會發(fā)生一些墨滯留在噴嘴出口附近或者逐漸變成很大的墨積累的情況。通過這樣做，即使在開始階段，液滴也會穩(wěn)定地形成并飛行，并且在蓋子18A被移動到備用位置時液滴也全部被可靠地收集。另外，還能縮短在打印操作之前初始化操作所需的時間。此外，在本實施例中，即使對于大量的噴嘴也可以獲得所述優(yōu)點。換句話說，提供了與各個噴嘴連通的公共液體室，并且如果壓力被分別施加至各個噴嘴，則可以將適合于液滴形成條件的均勻壓力施加給各個噴嘴中的墨。同時，因為通過接合蓋子18A所形成的密封空間是與所有液滴飛行空間連通的公共空間，所以可以在所有的液滴飛行空間上施加均勻壓力，所述各液滴飛行空間與各噴嘴連通。另外，通過實施上述控制，可以在將合適的壓力施加給各個噴嘴中的墨的狀態(tài)下瞬間并同時地從各個噴嘴中噴射出墨。因此，可以在每個噴嘴中立即形成良好的液柱，而不會發(fā)生一些墨滯留在噴嘴出口附近或者逐漸變成很大的墨積累的情況。(第二實施例)接著，將描述本發(fā)明的第二實施例。此處，在以下說明時參考的附圖中，對于類似于上述第一實施例構(gòu)造的各單元的相應部分給予類似的附圖標記。本實施例也基本上是采用圖1中所示的頭部。圖9是示出利用這種頭部的本實施例的主要部分的示意性剖視圖。本實施例不同于第一實施例之處在于對于流入單元1-2，在增壓泵11和公共液體室6之間插入泵側(cè)的液體室106(第二液體室)和開關(guān)閥102，所述流入單元1-2形成了用于使墨從供墨源流入公共液體室6的流入通道。圖10的方框圖用于說明在根據(jù)本實施例的打印設備中的墨系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的構(gòu)造。類似于圖3，由粗實線畫出的箭頭表示墨流或者其它流體流，而由細實線畫出的箭頭表示控制信號流。與收集單元4和蓋子裝置18有關(guān)的構(gòu)造類似于圖3。然而，在本實施例中， 與上部單元IA有關(guān)的構(gòu)造設有泵側(cè)的液體室106，用于儲存通過增壓泵11從供墨裝置10 供應的墨。此外，除了公共液體室6、液體振動單元7和閥9以外，根據(jù)本實施例的上部單元IA還設有用于打開/關(guān)閉進入公共液體室6的墨流入通道的閥102和用于測量泵側(cè)液體室106內(nèi)部墨壓力的壓力傳感器108。另外，在閥102根據(jù)來自控制器5的指令打開和關(guān)閉時，由壓力傳感器108所測得的與泵側(cè)液體室106內(nèi)部墨壓力有關(guān)的測量結(jié)果被發(fā)送給控制器5。換句話說，通過關(guān)閉閥102，可與公共液體室6無關(guān)地對泵側(cè)液體室106內(nèi)部的墨施加壓力。同時，通過打開閥102，可使泵側(cè)的液體室106和公共液體室6相互連通并且使壓力平衡。圖11是在打印操作期間噴嘴周圍區(qū)域的示意性剖視圖。在本實施例中，當實施打印操作時，通過增壓泵11將大約IMPa(表壓)的壓力施加至泵側(cè)液體室106內(nèi)部的墨和公共液體室6內(nèi)部的墨。通過這樣做，墨連續(xù)地從各個噴嘴1-3中噴射出，并且形成液柱P。 隨后的操作，例如通過液體振動單元7在公共液體室6內(nèi)部所有墨上的振動操作并導致液滴Q的分離、充電單元2和偏轉(zhuǎn)單元3根據(jù)打印數(shù)據(jù)的驅(qū)動方式、打印液滴朝打印介質(zhì)R的飛行和非打印液滴由收集單元4收集的操作，類似于上述實施例。圖12示出了在本實施例的打印操作之前實施的噴墨式打印設備初始化控制順序的一個實例。此處，步驟S41、S42和S43中的處理分別類似于圖6中步驟S1、S2和S3中的處理。在步驟S44中，在收集通道12內(nèi)部的墨不能流動的狀態(tài)(即，收集單元的操作已經(jīng)被停止的狀態(tài))下打開閥102。通過這樣做，泵側(cè)的液體室106與公共液體室6連通。在步驟S45中，操作增壓泵11，并且從供墨裝置10給泵側(cè)液體室106和公共液體室6充滿墨。 此時，由增壓泵11所產(chǎn)生的壓力數(shù)值被限制于使墨不會朝向處于密封狀態(tài)的液滴飛行空間而離開噴嘴。此處，控制閥9，以便當開始填充墨時打開，并且當填充結(jié)束時關(guān)閉。在步驟S46中，關(guān)閉閥102。在步驟S47中，操作增壓泵11，以將泵側(cè)液體室106內(nèi)部墨的壓力增大至可以形成液柱的壓力。通過稍后描述的壓力控制來增大壓力。同時，還操作增壓泵 22，以增大處于密封狀態(tài)的液滴飛行空間內(nèi)部的氣壓。在步驟S48中，打開閥102。通過這樣做，從泵至噴嘴的全部墨進入高壓狀態(tài)。之后，實施步驟S49到S54(分別類似于圖6中的步驟S6到Sll)中的處理，并且完成了在打印之前實施的初始化操作。現(xiàn)在將參照圖13來描述在步驟S47中實施的壓力控制的細節(jié)。首先，在步驟S61 中，設定適合于液滴形成條件的壓力和液滴飛行空間內(nèi)部空氣的壓力條件，類似于圖7中的步驟S21。在步驟S62中，啟動增壓泵11的操作，以便給泵側(cè)的液體室106加壓。在步驟 S63中，啟動增壓泵22的操作，以便給密封空間加壓。在步驟S64中，將用于液體的壓力傳感器108的測定值發(fā)送給控制器5。在步驟S65中，確定液體壓力是否已經(jīng)達到適合于液滴形成條件的壓力。在否定判定的情況下，過程進至步驟S66，而在肯定判定的情況下，過程進至步驟S72。在步驟S66中，將由壓力傳感器20所測得的液滴飛行空間內(nèi)部的氣體壓力值發(fā)送給控制器5。接著，在步驟S67中，確定氣體壓力是否已經(jīng)等于或者大于等同于適合于液滴形成條件的壓力。在否定判定的情況下，過程返回到步驟S64。相反，在肯定判定的情況中， 過程進至步驟S68，并且控制增壓泵22以便把氣體壓力維持在該值。接著，在步驟S69中， 將用于液體的壓力傳感器108的測定值發(fā)送給控制器5，并且在步驟S70中，確定液體壓力是否已經(jīng)達到適合于液滴形成條件的壓力。在否定判定的情況下，過程返回到步驟S69。相反，在肯定判定的情況中，過程進至步驟S71，控制增壓泵11以便把墨壓力維持在該值，并且完成本順序。雖然以上所述相應于氣體壓力比液體壓力更快達到等于適合于液滴形成條件的壓力的情況，但完成本順序時空氣和墨都進入維持預定壓力的狀態(tài)。同時，在步驟S65中確定了液體壓力已經(jīng)達到適合于液滴形成條件的壓力的情況下，過程進至步驟S72，并且控制增壓泵11以便把墨的壓力維持在該值。接著，在步驟S73中，把由壓力傳感器20所測得的液滴飛行空間內(nèi)部的氣體壓力值發(fā)送給控制器5。然后，在步驟S74中，確定氣體壓力是否已經(jīng)等于或者大于等同于適合于液滴形成條件的壓力。在否定判定的情況下，過程返回到步驟S73。相反，在肯定判定的情況下，過程進至步驟S75， 控制增壓泵22以便把氣體壓力維持在該值，并且結(jié)束本順序。雖然以上所述相當于液體壓力比氣體壓力更快達到適合于液滴形成條件的壓力的情況，但完成本順序時空氣和墨兩者都進入維持預定壓力的狀態(tài)。圖14是示出在液體壓力比氣體壓力更快達到適合于液滴形成條件的壓力的情況下在步驟S47中和步驟S47之后各個單元中壓力轉(zhuǎn)變的曲線圖。圖15是示出在氣體壓力比液體壓力更快達到等于適合于液滴形成條件的壓力的情況下在步驟S47中和步驟S47之后各個單元中壓力轉(zhuǎn)變的曲線圖。如這些圖所示，通過執(zhí)行步驟S47(圖13)，墨壓力和氣體壓力兩者都增大，但是當各壓力達到預定壓力時兩者之間出現(xiàn)壓差。然而，在任一種情況下，公共液體室6內(nèi)部的壓力維持在適合于液滴形成條件的壓力，而液滴飛行空間內(nèi)部的壓力維持在幾乎等于適合于液滴形成條件的壓力。換句話說，在該狀態(tài)中不會發(fā)生從噴嘴 1-3中噴射墨(S卩，形成液柱)。因此，通過在步驟S48和其后的步驟中執(zhí)行處理，獲得了類似于第一實施例的優(yōu)點。(其他)前述實施例描述了使用具有所謂行式頭部構(gòu)造的噴墨打印頭的情況，其中，噴嘴和相應的液滴出口沿待打印的打印介質(zhì)的寬度方向并在相應于打印介質(zhì)總寬度的范圍上排列。在該情況下，所述構(gòu)造可以采用單個頭部，或者采用多個頭部的布置方式以便滿足上述范圍的長度。就后一種情況來說，通過共用泵、泵驅(qū)動源和傳感器就可使設備更緊湊并且簡化控制系統(tǒng)。此外，本發(fā)明不限于采用具有如上所述行式頭部構(gòu)造的一個或多個頭部的打印設備，也可將本發(fā)明應用于具有所謂串行打印機構(gòu)造的打印設備，其中，通過反復地交替進行打印頭移動和打印介質(zhì)傳送來打印圖像。此外，前述的實施例中，本發(fā)明被應用于連續(xù)的打印設備中，產(chǎn)生這樣的狀況，其中，通過利用泵向液體施加連續(xù)的壓力以將液體從噴嘴中推出并另外利用振動單元施加振動，來使液體作為液滴從噴嘴中有規(guī)律地噴出。然而，本發(fā)明也可應用到具有以下構(gòu)造的打印設備上，其中，利用泵給液體施加連續(xù)的壓力來將液體從噴嘴中推出，另外通過在噴嘴附近給液體施加熱脈沖來促成從液柱形成液滴的因素，并且最后響應熱脈沖來形成液滴。雖然已經(jīng)參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但是應當理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。以下權(quán)利要求的范圍應給予最寬泛的解釋，以便涵蓋所有的改進和等效結(jié)構(gòu)及功能。
權(quán)利要求
1.液體噴射設備，包括液體噴射頭，該液體噴射頭使儲存在與噴嘴連通的液體室中的液體從所述噴嘴中噴出并且作為液滴飛行；密封構(gòu)件，該密封構(gòu)件密封包括所述噴嘴的空間； 第一增壓單元，該第一增壓單元對所述空間內(nèi)部增壓； 第二增壓單元，該第二增壓單元對所述液體室內(nèi)部增壓； 閥，該閥使所述空間內(nèi)部與大氣連通；以及控制單元，該控制單元控制所述密封構(gòu)件、第一增壓單元、第二增壓單元和閥，所述控制單元在所述密封構(gòu)件已經(jīng)密封所述空間并且所述閥被關(guān)閉的狀態(tài)下進行控制，以通過第一增壓單元來增大所述空間內(nèi)部的氣體壓力，并且還通過第二增壓單元來增大所述液體室內(nèi)部的液體壓力，同時維持所述空間內(nèi)部的氣體壓力等于或者大于所述液體室內(nèi)部的液體壓力，然后，所述控制單元進行控制，以通過打開所述閥來使所述空間內(nèi)部的氣體壓力回復到大氣壓力，以便開始從所述噴嘴中噴射液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體噴射設備，還包括偏轉(zhuǎn)單元，該偏轉(zhuǎn)單元能夠使飛行的液滴偏轉(zhuǎn)，以便將待施加到介質(zhì)上的液滴與不施加到所述介質(zhì)上的液滴分離；以及收集單元，該收集單元收集不被施加到所述介質(zhì)上的液滴，其中， 所述控制單元驅(qū)動所述偏轉(zhuǎn)單元，以便通過所述收集單元收集所有的液滴，直到所述密封構(gòu)件釋放在所述空間上的密封，并且開始將液滴施加到所述介質(zhì)上的操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體噴射設備，還包括第二液體室，該第二液體室儲存所述液體并且設置在第二增壓單元和所述液體室之間；以及開關(guān)閥，該開關(guān)閥設在所述第二液體室和所述液體室之間的流動通道中， 從而能通過關(guān)閉所述開關(guān)閥來與所述液體室無關(guān)地對儲存在所述第二液體室中的液體增壓，并且能通過打開所述開關(guān)閥來使所述第二液體室與所述液體室連通。
4.一種液體噴射方法，該液體噴射方法通過具有液體噴射頭和密封構(gòu)件的液體噴射設備來執(zhí)行，該液體噴射頭使儲存在與噴嘴連通的液體室中的液體從所述噴嘴中噴出并作為液滴飛行，所述密封構(gòu)件密封包括所述噴嘴的空間，所述液體噴射方法包括以下步驟在所述密封構(gòu)件已經(jīng)密封所述空間的狀態(tài)下，增大所述空間內(nèi)部的氣體壓力以及增大所述液體室內(nèi)部的液體壓力，同時維持所述空間內(nèi)部的氣體壓力等于或者大于所述液體室內(nèi)部的液體壓力；以及使所述空間內(nèi)部的氣體壓力回復到大氣壓力，并且開始從所述噴嘴中噴射液體。
全文摘要
在一種連續(xù)的液體噴射設備中，當用泵給墨增壓并開始噴射時，解決了以下問題如果以低的墨壓力狀態(tài)噴射，不能形成穩(wěn)定的墨柱和液滴；并且大液滴具有不穩(wěn)定的飛行方向。密封液滴飛行的空間，以便將與噴嘴連通的液體室內(nèi)部的墨壓力升高至適合于液滴形成條件的壓力，同時相應于液體壓力的升高來升高密封空間中的氣體壓力，以抑制從噴嘴的噴射。在墨壓力被升高到適合于液滴形成條件的壓力之后，打開密封空間使其與大氣相通并且立刻噴射出墨。本發(fā)明涉及這樣的液體噴射設備和方法。
文檔編號B41J2/01GK102294889SQ201110168
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者川瀨順也, 相馬恒范 申請人:佳能株式會社