CN102343715A - 液体喷射设备 - Google Patents
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Abstract
一种液体喷射设备，包括：液体喷射头，其包括液体流入其中的流入口、流入流入口的液体从其流出的流出口、使流入口和流出口相互连通的内部通道、流经从内部通道分支的多个单独通道的液体从其喷射的多个喷射口；容器，储存供给到液体喷射头的液体；供给通道，使容器和流入口相互连通；返回通道，使容器和流出口相互连通；供给装置，将容器中的液体经由供给通道供给到内部通道；控制器，控制供给装置，以进行容器中的液体被依次送到供给通道、内部通道和返回通道，然后返回容器的循环操作，使得在循环操作中在第一期间的单位时间供给量小于第一期间后的第二期间的单位时间供给量，单位时间供给量是每单位时间供给到内部通道的液体的量。
Description
技术领域
本发明涉及一种从喷射口喷射液体的液体喷射设备。
背景技术
专利文献1(日本特开2009-29111)公开了一种喷墨头，该喷墨头从多个喷射口喷射(eject)墨滴，并且具有形成在该喷墨头中的、用于在墨容器和该喷墨头的墨通道之间循环墨的循环通路(passage)，该喷墨头通过由泵以特定的压力将墨容器中的墨给送到墨通道以在循环通路中循环墨，来去除残留在墨通道中的气泡和异物。
发明内容
在上述技术中，以特定(固定)的压力将墨给送到墨通道。因此，在墨通道的某些形状和配置(arrangement)中，残留在墨通道中的气泡和异物无法被墨流携带至通道下游侧。此外，在上述技术中，在循环期间，墨流的形态(pattern)很少变化，这可能导致气泡和异物位于墨通道中墨不流动的“死水”区域。在这种情况下，墨流难以携带残留的气泡和异物。
本发明是鉴于上述情况而做出的，本发明的目的在于提供一种液体喷射设备，其能从液体喷射头中的通道有效地去除气泡和异物。
上述目的可以根据如下本发明来实现，本发明提供一种液体喷射设备，包括：液体喷射头，其包括液体流入其中的流入口、流入所述流入口的液体从其流出的流出口、使所述流入口和所述流出口相互连通的内部通道、以及流经从所述内部通道分支的多个单独通道的液体从其喷射的多个喷射口；容器，其储存要供给到所述液体喷射头的液体；供给通道，其使所述容器和所述流入口相互连通；返回通道，其使所述容器和所述流出口相互连通；供给装置，用于将所述容器中的液体经由所述供给通道供给到所述内部通道；以及控制器，用于控制所述供给装置，其中，所述控制器控制所述供给装置进行所述容器中的液体被依次送到所述供给通道、所述内部通道和所述返回通道，然后返回所述容器的循环操作，所述控制器控制所述供给装置，使得在所述循环操作中在第一期间的单位时间供给量小于所述第一期间之后的第二期间的单位时间供给量，其中，所述单位时间供给量是每单位时间供给到所述内部通道的液体的量。
在上述构成的液体喷出设备中，对于开始循环操作的第一期间，将单位时间供给量设定为相对小的量，以将分散在内部通道的角部中的气泡和异物聚集到内部通道中的循环的主流，然后在第二期间增加单位时间供给量以对液体流动进行加速，从而通过并在加速了的流动中移动聚集在主流中的气泡和异物，以将气泡和异物排出到设备的外部。其结果是，即使内部通道具有复杂的结构和配置，也能有效地去除残留在通道中的气泡和异物。
在液体喷射设备中，所述第一期间是从开始所述循环操作开始延续预定时间长度的期间。
根据上述结构，能从循环操作的开始有效地移动残留在内部通道中的气泡和异物。
在液体喷射设备中，所述第二期间是所述循环操作中的期间。
根据上述结构，能在循环操作中有效地移动残留在内部通道中的气泡和异物。
在液体喷射设备中，所述控制器控制所述供给装置，使得所述循环操作中的单位时间供给量从所述第一期间中的单位时间供给量开始步进增加。
根据上述结构，由于单位时间供给量步进地改变，因而墨流被多次加速。因此，能有效地移动残留在内部通道中的气泡和异物。
在液体喷射设备中，所述控制器控制所述供给装置，使得所述单位时间供给量在整个所述第一期间固定，并且所述单位时间供给量在整个所述第二期间固定。
根据上述结构，能有效地移动残留在内部通道中的气泡和异物。
在液体喷射设备中，所述第二期间是与所述第一期间连续的期间。
根据上述结构，能有效地移动残留在内部通道中的气泡和异物。
在液体喷射设备中，所述控制器控制所述供给装置，使得所述单位时间供给量每步增加固定量。
根据上述结构，内部通道中的单位时间供给量均匀地增加。因此，能有效地移动滞留在各种形式的细微部分中的气泡和异物。
在液体喷射设备中，所述控制器控制所述供给装置，使得所述单位时间供给量在整个所述第一期间被设定为第一液体供给量，所述单位时间供给量在整个所述第二期间被设定为第二液体供给量，并且所述单位时间供给量在所述第二期间之后的整个第三期间被设定为第三液体供给量。所述第二液体供给量与所述第一液体供给量之间的差等于所述第三液体供给量与所述第二液体供给量之间的差。
根据上述结构，能有效地移动气泡和异物。
在液体喷射设备中，所述第二期间与所述第一期间连续，所述第三期间与所述第二期间连续。
根据上述结构，能有效地移动气泡和异物。
在液体喷射设备中，所述第一期间、所述第二期间和所述第三期间的长度相互相等。
根据上述结构，能有效地移动气泡和异物。
在液体喷射设备中，所述控制器控制所述供给装置，使得所述单位时间供给量步进增加的量增加，从而使每步的量大于上一步的量。
根据上述结构，即使小气泡在内部通道中聚集而形成了难以被液体流所流动的大气泡，也能通过在循环中随着时间的经过而增加流动的加速度，来移动该气泡。
在液体喷射设备中，所述控制器控制所述供给装置，使得所述单位时间供给量在整个所述第一期间被设定为第一液体供给量，所述单位时间供给量在整个所述第二期间被设定为第二液体供给量，并且所述单位时间供给量在所述第二期间之后的整个第三期间被设定为第三液体供给量。所述第三液体供给量与所述第二液体供给量之间的差大于所述第二液体供给量与所述第一液体供给量之间的差。
根据上述结构，即使小气泡在内部通道中聚集而形成了难以被液体流所流动的大气泡，也能通过在循环中随着时间的经过而增加流动的加速度，来移动该气泡。
在液体喷射设备中，所述第二期间与所述第一期间连续，所述第三期间与所述第二期间连续。
根据上述结构，即使小气泡在内部通道中聚集而形成了难以被液体流所流动的大气泡，也能通过在循环中随着时间的经过而增加流动的加速度，来移动该气泡。
在液体喷射设备中，所述控制器控制所述供给装置以提供如下期间，在该期间中，在所述循环操作中的所述单位时间供给量与从所述第一期间结束开始所经过的时间成比例地增加。
根据上述结构，内部通道中的单位时间供给量持续增加，从而通过加速了的流动有效地将残留在内部通道中的气泡和异物排出到外部。
在液体喷射设备中，所述供给装置包括设置于所述供给通道的马达驱动的泵。所述控制器通过改变提供给所述供给装置的电力来控制所述单位时间供给量。
根据上述结构，能容易地控制单位时间供给量。
在液体喷射设备中，所述控制器控制所述供给装置，使得在所述第一期间中的单位时间供给量等于或小于在液体不从所述喷射口泄漏的范围内的最大量的一半。
根据上述结构，能可靠地防止在第一期间内液体从喷射口泄漏。
在液体喷射设备中，还包括调节装置，该调节装置用于在预定最小值和预定最大值之间调节所述返回通道的通道阻力值。所述控制器通过控制所述调节装置调节所述通道阻力值使得所述通道阻力值小于所述预定最大值和在所述通道阻力值小于所述预定最大值的状态下驱动所述供给装置，来进行所述循环操作。所述控制器通过在所述第二期间控制所述调节装置增加所述通道阻力值，使得从所述多个喷射口排出液体，来进行液体排出操作。所述控制器通过在所述液体排出操作期间控制所述调节装置减少所述通道阻力值，使得停止从所述多个喷射口排出液体，来进行液体排出停止操作。
根据上述结构，能从开始排出开始对全部喷射口施加相对高的压力，从而有效地排出喷射口中的变稠或变粘的液体，以及排出气泡和异物，并且防止不必要地排出液体。
在液体喷射设备中，所述第二期间是直到所述通道阻力值为了从所述多个喷射口排出液体而开始增加为止的期间。所述控制器控制所述供给装置，使得所述单位时间供给量在整个所述第二期间固定。
根据上述结构，在内部通道中的压力稳定后开始从喷射口排出液体，从而能稳定地从喷射口排出液体。
附图说明
通过结合附图阅读以下本发明实施方式的详细说明，将能更好地理解本发明的目的、特征、优点、技术和产业意义，其中：
图1是总体示出作为本发明一个实施方式的喷墨打印机的平面图；
图2是示出图1中的喷墨头和供墨单元的剖面图；
图3是示出图2中的头主体的平面图；
图4是示出图3中的单点划线所围成的区域的放大图；
图5是示出图4中的喷墨头的局部剖面图；
图6是示出图2中的清洗(purging)泵的操作特性的图；
图7是图1中的控制器的功能框图；
图8是由图7中的头控制器产生的喷射驱动信号的波形图；
图9是示出当由图7中的循环和清洗控制器使墨循环时，墨的流动的图；
图10是示出图1中的喷墨打印机的操作序列的图；
图11是示出在图10中的清洗期间墨流量的变化的图；
图12是示出气泡表面积和通道中能移动该气泡的压力之间的关系的图；
图13是用于说明本实施方式的第一变形例的图；以及
图14是用于说明本实施方式的第二变形例的图。
具体实施方式
以下，将参考附图来说明本发明的实施方式。
如图1所示，作为液体喷射设备的一个例子的喷墨打印机101包括：(a)片材输送单元20，用于将片材P从图1的上侧向下侧输送；(b)四个喷墨头1(每个都是液体喷射头的一个例子)，用于在输送单元20所输送的片材P上分别喷射黑、品红、青、黄四种颜色的墨滴；四个供墨单元10，用于分别向喷墨头1供墨；维护单元31，用于对喷墨头1进行维护；控制器16，用于控制喷墨打印机101的全部操作。注意，在本实施方式中，副扫描方向是与输送单元20输送片材P的输送方向平行的方向，主扫描方向是沿着水平面、且与副扫描方向垂直的方向。
输送单元20包括：两个带辊6、7；绕着辊6、7卷绕的环状片材输送带8。带辊7是驱动辊，其由来自未示出的输送马达的驱动力旋转。带辊6是从动辊，其随着由带辊7的旋转而导致的输送带8的运动或旋转而旋转。位于输送带8外周面的片材P朝着图1的下侧输送。
四个喷墨头1每个都沿着主扫描方向延伸，并且沿副扫描方向相互平行地布置。即，喷墨打印机101是多个喷射墨滴的喷射口108沿主扫描方向配置的行式(line-type)彩色喷墨打印机。每个喷墨头1的下侧面用作形成多个喷射口108的喷射面2a(参见图2～4)。
输送带8的上部的外周面和喷射面2a相互面对和平行。当在输送带8上输送的片材P通过四个喷墨头1正下方的位置时，四种颜色的墨滴依次从各喷墨头1喷射到片材P的上侧面，从而在片材P上形成所期望的彩色图像。
每个供墨单元10连接到相对应的喷墨头1的下侧面的图1中的左端部，从而向该相对应的喷墨头1供墨。
维护单元31包括四个擦拭件32。每个擦拭件32是用于在维护操作的擦拭操作中擦拭相对应的喷墨头1的喷射面2a的弹性件，维护操作将在下面说明。每个擦拭件32可由未示出的致动器沿主扫描方向(图1中箭头所示的方向)往复运动。
接下来将参考图2详细说明喷墨头1。如图2所示，每个喷墨头1包括贮存单元71和头主体2。
贮存单元71是固定在头主体2的上侧面、向头主体2供墨的通道限定(形成(defining))件。贮存单元71在其内形成有：墨流入通道72(作为内部通道的一个例子)、10个墨流出通道75、以及排出通道73(作为内部通道的另一个例子)。注意，图2仅示出了一个墨流出通道75。
墨流入通道72是这样的通道，来自供墨单元10的墨经由开在贮存单元71的下侧面的流入口72a而流入该通道。墨流入通道72用作临时储存所流入的墨的墨贮存器。在墨流入通道72的内壁面，形成有穿透贮存单元71的外壁面的孔72b。孔72b由挠性(flexible)树脂膜76从孔72b更靠近贮存单元71的外壁面的一侧密封。即，树脂膜76部分地构成墨流入通道72的内壁面。树脂膜76根据墨流入通道72中的墨压的变化而位移，用作抑制墨压变化的阻尼器。使用树脂膜76能以低成本提供阻尼器。注意，在正常记录(印刷(recording))时，树脂膜76略微向墨流入通道72的内侧凸出。在贮存单元71的外壁面，固定有用于覆盖孔72b的板状限制件77，从而限制树脂膜76向贮存单元71的外侧凸出。其结果是，能防止当墨流入通道72中的墨压变得过高时，树脂膜76由于过度位移而破损。在限制件77中，形成有空气连通孔77a，该空气连通孔77a将限制件77和树脂膜76之间的压力总是保持为大气压。这便于树脂膜76位移。
墨流出通道75经由过滤器75a与墨流入通道72连通，并且与形成在通道单元9的上侧面的供墨口105b连通(参见图3)。过滤器75a沿墨在墨流入通道72中流动的方向(即，沿图2中的左右方向)延伸。在正常记录时，从供墨单元10供给的墨流入墨流入通道72，然后通过墨流出通道75，最后从供墨口105b供给到通道单元9。
排出通道73在墨流入通道72的位于过滤器75a上游侧的部分与墨流入通道72连通，并且经由形成在贮存单元71下侧面的流出口73a连接到供墨单元10。
在排出通道73的下侧内壁面，形成有穿透贮存单元71的外壁面的孔73b。孔73b由挠性树脂膜78从孔73b的下侧，即孔73b更靠近贮存单元71的外壁面的一侧密封。即，树脂膜78部分地构成排出通道73的内壁面。树脂膜78根据排出通道73中的墨压的变化而位移，用作抑制墨压变化的阻尼器。使用树脂膜78能以低成本提供阻尼器。注意，在正常记录时，树脂膜78略微向排出通道73的内侧凸出。在贮存单元71的下侧外壁面，固定有用于覆盖孔73b的板状限制件79，从而限制树脂膜78向贮存单元71的外侧凸出。其结果是，能防止当排出通道73中的墨压变得过高时，树脂膜78由于过度位移而破损。在限制件79中，形成有空气连通孔79a，该空气连通孔79a将限制件79和树脂膜78之间的压力总是保持为大气压。这便于树脂膜78位移。在将在下面说明的墨循环中，从供墨单元10供给的墨经由流入口72a流入墨流入通道72，然后从墨流入通道72通过排出通道73，最后经由流出口73a返回到供墨单元10(参见图9)。
接下来将参考图3～5更详细地说明头主体2。注意，在图4中，为了易于理解，压力室110、孔112和喷射口108由实线示出，但因为它们位于致动器单元21之下，因而应由虚线示出。
如图3～5所示，头主体2包括：通道单元9；固定在通道单元9的上侧面的四个致动器单元21。通道单元9具有墨通道，该墨通道包括压力室110等。致动器单元21包括多个单层(unimorph)致动器，它们分别对应于压力室110，从而选择性地对压力室110中的墨施加喷射能量。
通道单元9是由多个由不锈钢形成、相互定位堆叠的金属板122～130构成的堆叠体。通道单元9的上侧面开有10个供墨口105b，这些供墨口105b分别与贮存单元71的墨流出通道75连通(参见图2)。如图3所示，在通道单元9中形成有多个歧路通道105和多个子歧路通道105a。每个供墨口105b与歧路通道105中相对应的一个歧路通道连通，每个子歧路通道105a包括在歧路通道105中相对应的一个歧路通道中。此外，如图5所示，在通道单元9中形成有多个单独墨通道132，每个单独墨通道132从子歧路通道105a中相对应的一个子歧路通道分支，并且经由压力室110中相对应的一个压力室延伸到开在喷射面2a的喷射口108中相对应的一个喷射口。在喷射面2a中，喷射口108以阵列方式形成。
接下来将说明通道单元9中墨的流动。如图3～5所示，在正常记录时，从贮存单元71的墨流出通道75供给到供墨口105b的墨被分配到歧路通道105的子歧路通道105a。子歧路通道105a中的墨流入包括各孔112和各压力室110的单独墨通道132，并经由各单独墨通道132到达各喷射口108。
接下来将详细说明供墨单元10。如图2所示，每个供墨单元10包括：(a)子容器80；(b)墨补给管81，其连接到子容器80；(c)补给泵91和补给阀92，它们设置在墨补给管81上；(d)作为供给通道的一个例子的供墨管82和作为返回通道的一个例子的墨返回管83；(e)清洗泵86(作为供给装置的一个例子)，其设置在供墨管82上；(f)循环阀87，其设置在墨返回管83上；以及(g)空气连通阀88，其连接到子容器80。
子容器80用于储存要供给到喷墨头1的墨。当子容器80中的墨量变少时，补给阀92打开，补给泵91被驱动，从而经由墨补给管81将储存在墨容器90中的墨补给到子容器80。空气连通阀88在其打开状态下将子容器80的内部与大气连通，或者在其关闭状态下断开子容器80与大气的连通。在正常记录时，空气连通阀88是打开的，从而子容器80的内部与大气相互连通。其结果是，子容器80内的气压总是保持在大气压，而与子容器80中所储存的墨量无关，从而确保稳定的供墨。
供墨管82的一端连接到子容器80，其另一端经由接头82a连接到贮存单元71的流入口72a。因此，子容器80中的墨经由供墨管82供给到贮存单元71的墨流入通道72。清洗泵86用作被驱动以将子容器80中的墨经由供墨管82强制供给到墨流入通道72的供给装置。此外，清洗泵86还用作防止在供墨管82中墨从接头82a向子容器80流动的止逆阀(check valve)。注意，即使当清洗泵86停止时，子容器80中的墨也能通过流经供墨管82而供给到贮存单元71。
清洗泵86是作为容积泵(volume pump)的马达驱动(motorized)三相隔膜泵(three-phase diaphragm pump)，如图6所示，以不同相位驱动三个隔膜来排墨，从而抑制供墨时的压力变化。此外，通过改变施加给清洗泵86的电力(electric power)，能控制每单位时间从清洗泵86供给到墨流入通道72的墨量(以下称为“单位时间供给量”)。
如图2所示，墨返回管83的一端连接到子容器80，其另一端经由接头83a连接到贮存单元71的流出口73a。循环阀87是调节装置，用于在预定最小值(循环阀87的打开状态)和预定最大值(循环阀87的关闭状态)之间调节墨返回管83的通道阻力值。注意，在本实施方式中，循环阀87是在(a)墨的流动完全不受阻挡的打开状态和(b)墨的流动完全被阻挡或禁止的关闭状态改变的开关阀，但循环阀87可以是能将通道阻力值调节为任意值的阻力控制阀。
接下来将参考图7说明控制器16。控制器16包括：中央处理单元(CPU)；电可擦可编程只读存储器(EEPROM)，其可覆写地存储由CPU执行的程序和用于该程序的数据；随机存取存储器(RAM)，其当执行程序时临时存储数据。控制器16包括各种功能部，这些功能部由这些硬件和EEPROM中的软件相互配合而构成。控制器16用于控制喷墨打印机101的全部操作，包括：输送控制器41；图像数据存储部42；头控制器43；非喷射时间检测部46；循环和清洗控制器44；以及维护控制器45。
输送控制器41控制输送单元20的输送马达，使得片材P以预定速度沿输送方向输送。图像数据存储部42在其内存储与要记录在片材P上的图像有关的图像数据。
在正常记录时，头控制器43基于图像数据生成喷射驱动信号，并将所产生的喷射驱动信号供给到致动器单元21。如图8所示，喷射驱动信号是这样的信号，该信号在一个记录周期中包括从电势V1变为地电势V0且持续预定时间长度的脉冲。脉宽t等于压力波传递通过距离AL(Acoustic Length，声学长度)的时间长度，该距离AL从子歧路通道105a的出口延伸到喷射口108。注意，图8中的波形是与喷射小墨滴相对应的波形，具有一个脉冲。与中等尺寸的墨滴相对应的波形由连续两个脉冲构成，与大墨滴相对应的波形由连续三个脉冲构成。
基于喷墨历史，非喷射时间检测部46针对每个喷墨头1检测从最后一次(最近的)从喷射口108喷射墨滴到当前时刻所经过的时间。具体而言，非喷射时间检测部46基于头控制器43输出的喷射驱动信号或存储在图像数据存储部42中的数据来检测所经过的时间。
在将在下面说明的维护操作中，循环和清洗控制器44控制每个供墨单元10的清洗泵86、循环阀87、空气连通阀88的操作。注意，循环和清洗控制器44通过改变施加给清洗泵86的电力来控制清洗泵86的单位时间供给量。循环和清洗控制器44的具体控制将在下面说明。注意，循环和清洗控制器44还为了补给墨而控制补给泵91和补给阀92，但这些在图7中被省略了。
维护控制器45在将在下面说明的维护操作中控制维护单元31。
接下来将参考图9～12说明维护操作。维护操作是对喷墨头1进行维护的操作，其在例如如下情况下开始：当喷墨打印机101启动时，当未进行记录的待机时间已经经过了特定时间长度时，以及当用户输入了命令时。在待机状态和正常记录期间，清洗泵86停止(OFF)(单位时间供给量＝0：V0)，循环阀87关闭，空气连通阀88打开，补给泵91停止，补给阀92关闭(参见图2)。
如图9和10所示，当维护操作开始时，循环和清洗控制器44在时刻t1打开循环阀87，然后在时刻t2同时关闭空气连通阀88和驱动清洗泵86(ON)。注意，在维护操作期间，补给泵91停止，补给阀92关闭。
其结果是，子容器80中的墨被经由供墨管82强制供给到墨流入通道72。由于这时循环阀87是打开的，从墨流入通道72经由排出通道73和墨返回管83到子容器80的通路的通道阻力小于从墨流入通道72经由墨流出通道75和歧路通道105到喷射口108的通路的通道阻力。因此，供给到墨流入通道72的墨依次通过排出通道73和墨返回管83，然后返回子容器80(即，进行墨循环)，而不流入墨流出通道75。当进行墨循环时，循环通路中从清洗泵86到子容器80的通道中的墨压上升。因此，通过因墨循环而进行的墨流动，残留在墨流入通道72中的气泡和异物，特别是滞留在过滤器75a处的气泡和异物，被携带着与墨一起依次通过排出通道73和墨返回管83，从而将气泡和异物捕获在子容器80中。
在进行墨循环的循环期间，循环和清洗控制器44控制清洗泵86，使得每当从紧接在开始驱动清洗泵86之后的时点开始经过了预定时间长度，单位时间供给量增加固定量。具体地，循环和清洗控制器44控制清洗泵86的驱动，使得单位时间供给量在从开始驱动开始持续预定时间长度的期间T1(第一期间)为V1，使得单位时间供给量在从期间T1的结束(时刻t3)开始持续预定时间长度的期间T2为比V1大特定量的V2，使得单位时间供给量在从期间T2的结束(时刻t4)开始持续预定时间长度的期间T3为比V2大特定量的V3，使得单位时间供给量在从期间T3的结束(时刻t5，注意，期间T1～T4的时间长度相互相等)开始持续预定时间长度的期间T4为比V3大特定量的V4。其结果是，通道内的压力在时刻t2从P0提高至P1，在时刻t3从P1提高至P2，在时刻t4从P2提高至P3，在时刻t5从P3提高至P4。注意，期间T1～T4构成循环期间。
为了有效地通过墨循环将气泡和异物移至子容器80，在不高于如下墨量的范围内，较佳将单位时间供给量设定为相对高的量，前述墨量是当墨由于喷射口108中的墨的弯液面的破裂(弯液面破裂)而开始从喷射口108泄漏或流出时的墨量(弯液面破裂墨泄漏量)(参见图11)。注意，弯液面破裂墨泄漏量的值通过实际测量获得，或者通过根据喷墨头1的通道结构、在喷墨打印机101中喷墨头1和子容器80的高度关系、墨的粘度等计算获得。预先存储弯液面破裂墨泄漏量。从另一观点看，可将如下墨量称为可恢复墨流量：当在循环阀87关闭的状态下开始驱动清洗泵86从而使墨流量为可恢复墨流量时，能将残留在单独墨通道中的气泡和异物随着墨一起从全部喷射口108排出的墨量。即，当以墨量小于可恢复墨流量驱动清洗泵86时，墨可能持续仅从与含有相对少量的气泡和变稠或变粘的墨的单独墨通道132相连通的喷射口108排出。在这种情况下，即使增长排墨时间，墨也可能不从全部喷射口108与空气和异物一起排出。
注意，单位时间供给量V1等于或小于弯液面破裂墨泄漏量的一半。此外，单位时间供给量V4小于弯液面破裂墨泄漏量，等于或大于可恢复墨流量，其中可恢复墨流量是能在将在下面说明的清洗操作中，当从喷射口108排墨时，将残留在通道中的气泡和异物随着墨一起从喷射口108排出的墨流量。可恢复墨流量是通过实际测量获得的值。
这里，残留在通道中的气泡的尺寸越大，则气泡的浮力越大，使得将气泡向下移动时的阻力越大。因此，如图12所示，能将气泡以等于或大于特定速度移动的压力，即单位时间供给量，随着气泡表面积的增大而呈指数地变大。此外，当单位时间供给量改变时，墨流脉动以改变压力，从而有效地移动气泡。另一方面，当单位时间供给量大于特定量时，在通道中发生边界层分离(flow separation)现象，使得墨难以流到通道的细微部分的角部。因此，气泡陷入通道的细微部分，导致难以移动气泡。在通道的这样的细微部分，相对小的单位时间供给量有时会使墨均匀流动，使陷入的气泡移动。
在本实施方式中，如图10所示，单位时间供给量从V1到V4步进增加。当以最小的单位时间供给量V1驱动清洗泵86时，残留在通道细微部分的气泡能被通道中墨的主流(流动)所移动。然后以单位时间供给量V2至V4驱动清洗泵86以提高通道内的压力，从而在墨的主流中被增大了尺寸的气泡能被墨的流动所移动。此外，每当单位时间供给量从V1变为V2、从V2变为V3、从V3变为V4时，墨流发生脉动以改变通道内的压力，这能有效地移动气泡。注意，主流指的是在通道内的多个流动中，墨流速度最高的流动。
注意，如图9所示，与正常记录时相比，墨循环时墨流入通道72和排出通道73中的墨压相对较高，因此墨流入通道72中的树脂膜76被保持为与限制件77紧密接触，排出通道73中的树脂膜78被保持为与限制件79紧密接触。
在墨循环中空气连通阀88关闭期间，在子容器80中产生负压。因此，墨流入通道72中的墨经由排出通道73而被吸入子容器80，导致与空气连通阀88打开时相比墨难以流入墨流出通道75。其结果是，墨流入通道72中的压力降低，导致弯液面不容易破裂。因此，与空气连通阀88打开时相比，单位时间供给量可以更大，直至墨流入通道72中的压力接近弯液面破裂时的压力(弯液面破裂压)。即，假设在循环期间墨流入通道72中的压力是固定的，当空气连通阀88关闭时，墨流量比当空气连通阀88打开时的大。此外，当空气连通阀88关闭时，清洗期间墨流入通道72中的压力可以比空气连通阀88打开时的大。因此，能够有效地将残留在单独墨通道中的气泡和异物随着墨一起从喷射口108排出。在本实施方式中，在期间T4的单位时间供给量V4是这样的量，在墨循环期间，该量大于空气连通阀88打开时墨不从喷射口108泄漏的单位时间最大量，且等于或小于空气连通阀88关闭时墨不从喷射口108泄漏的单位时间最大量。注意，在图10中，实线波形和虚线波形表示墨流入通道72中的压力变化，具体地，实线波形表示在墨循环期间空气连通阀88关闭的状态下单位时间供给量如上所述更大时(即，本实施方式的情况)通道内的压力变化，虚线波形表示在墨循环期间空气连通阀88打开时(注意，单位时间供给量没有更大)通道内的压力变化。
当清洗泵86的单位时间供给量在循环期间的期间T4稳定在了V4时，在时刻t6开始清洗操作。当清洗操作开始时，如图10和11所示，循环和清洗控制器44同时关闭循环阀87和打开空气连通阀88。其结果是，供给到墨流入通道72中的墨流入墨流出通道75而不流入排出通道73，然后墨依次流过歧路通道105和单独墨通道132，从喷射口108排出。所排出的墨由未示出的废墨盘接收。
由于如上所述在单位时间供给量V4稳定在等于或大于可恢复墨流量的量的状态下开始清洗操作，因而从紧接在清洗操作开始后的时点开始墨流入通道72中的墨压相对较高，从而能有效地将喷射口108处的变稠的墨和残留的气泡和异物从喷射口108排出(注意，以下将该清洗操作称为“冲击清洗”)。如果不进行冲击清洗，即，如果在循环阀87关闭、不进行墨循环的状态下开始驱动清洗泵86以从喷射口108排出墨(现有技术)，则墨被不必要地从喷射口108排出，直到单位时间供给量达到可恢复墨流量。此外，在上述实施方式中，循环阀87和空气连通阀88分别同时关闭和打开。因此，子容器80内的压力强制为大气压，从而防止子容器80内的压力随着排墨而降低。
当已从喷射口108排出了预定清洗量的墨时，循环和清洗控制器44通过再次同时打开循环阀87和关闭空气连通阀88，来在时刻t7停止清洗操作。注意，前述预定清洗量是根据清洗泵86每单位时间的墨流量和清洗期间的长度来确定的。排出预定清洗量的墨用的每单位时间墨流量和清洗期间的长度通过试验来获得，且预先存储。循环和清洗控制器44使循环期间和清洗量随着温度传感器35检测到的温度的增加或非喷射时间检测部46检测到的所经过的时间的长度的增加而变长和变大。
之后，循环和清洗控制器44在时刻t8同时停止清洗泵86和打开空气连通阀88。同时，头控制器43停止向致动器单元21提供弯液面振动信号。然后，循环和清洗控制器44在时刻t9关闭循环阀87。
如上所述，通过依次执行墨循环和清洗操作，残留在墨流入通道72中的气泡和异物能被排出到喷墨头1的外部，而不流入下游侧通道(例如，歧路通道105、单独墨通道132等)。
然后，当在时刻t10开始了擦拭操作时，维护控制器45通过未示出的移动机构向上移动四个喷墨头1，然后在保持各擦拭件32的远端接触各喷射面2a的同时，沿主扫描方向沿着分别面对擦拭件32的喷射面2a移动四个擦拭件32。该操作通过清洗操作去除附着在喷射面2a上的过量的墨，并且恢复或配置在喷射口108处形成的墨弯液面的状态。在擦拭了喷射面2a后，维护控制器45使四个擦拭件32和喷墨头1返回其各自的初始位置，循环和清洗控制器44打开循环阀87，在时刻t11完成擦拭操作。
如上所述，根据本实施方式的喷墨打印机101，对于开始墨循环的期间T1，将单位时间供给量V1设定为相对小的量，以将分散在通道角部的气泡和异物聚集到主流，然后在期间T2～T4将单位时间供给量改变为比V 1大的V2～V4以使墨流加速，从而通过并且在加速了的流动中移动在主流中所聚集的气泡和异物，以将气泡和异物从喷射口108排出到外部。其结果是，即使通道具有复杂的结构和配置，也能有效地去除残留在通道中的气泡和异物。
此外，由于单位时间供给量在循环期间从V1到V4步进增加，因而每当单位时间供给量改变时(三次)，墨流被加速。其结果是，能有效地移动残留在通道中的气泡和异物。
这时，单位时间供给量从V1到V4步进增加固定量。因此，能稳定地移动存在于各种形式的细微部分中的气泡和异物。
此外，改变供给到清洗泵86的电力，从而控制清洗泵86的单位时间供给量。因此，能容易地控制单位时间供给量。
此外，在期间T1期间的单位时间供给量V1等于或小于弯液面破裂墨泄漏量的一半，这确保了在期间T1期间可靠地防止墨从喷射口108泄漏。
此外，通过进行墨循环，在去除循环通路中从清洗泵86到子容器80的通道中的气泡和异物时，该通道中的压力变高，在该状态下，循环阀87关闭以开始清洗操作。因此，从开始清洗操作开始，能在通道中的压力相对高的状态下从喷射口108排出墨。即，如果在气泡残留在通道中的状态下进行清洗操作，所残留的气泡充当吸收压力的阻尼器，这降低了排墨的效率，但由于在上述实施方式中在通过墨循环去除了通道中的气泡之后开始清洗操作，因而能从清洗操作开始对全部喷射口施加相对高的压力，从而有效地排出喷射口108中的变稠的墨、气泡和异物，并防止不必要地排墨。
此外，在清洗泵86的单位时间供给量稳定在V4的状态下开始清洗操作，使得能稳定地从喷射口108排墨。
变形例
接下来将说明本实施方式的变形例。在上述实施方式中，循环和清洗控制器44控制清洗泵86在循环期间均匀地增加单位时间供给量V0～V4。然而，如图13所示，循环和清洗控制器可以控制清洗泵86，使得以分别对应于期间T0、T5、T6、T7的、按该顺序步进增加的、每个增加量大于上一增加量的单位时间供给量V0、V1’、V2’、V4排墨。即，循环和清洗控制器44控制清洗泵86在时刻t2’将单位时间供给量从量V0增加到量V1’，在时刻t3’从量V1’增加到量V2’，在时刻t4’从量V2’增加到量V4。当以这种方式配置打印机101时，即使气泡聚集在了通道中而形成难以由墨流流动的大气泡，也能因在循环期间随着时间的经过墨流的加速度指数地增加而排出该大气泡。注意，在图13中，省略了空气连通阀88的操作，但空气连通阀88的操作与图10中的相同。例如，在图13中，空气连通阀88从时刻t1到时刻t6关闭。
作为另一变形例，如图14所示，循环和清洗控制器可以控制清洗泵86，使得单位时间供给量与期间T1之后所经过的时间成比例地增加。即，循环和清洗控制器44控制清洗泵86将单位时间供给量在时刻t2”从V0增加到V1’，并在时刻t3”开始与从时刻t2”所经过的时间成比例地增加单位时间供给量，从而在时刻t6达到量V4。当以这种方式配置打印机101时，在期间T1之后单位时间供给量持续连续增加，从而通过加速了的墨流有效地将残留在通道中的气泡和异物排出到外部。在这种情况下，单位时间供给量随所经过的时间成比例地增加的期间(T8)被设定为任意期间，只要该期间落入从期间T1的结束开始到清洗期间开始为止的期间内即可。例如，在从期间T1的结束开始到清洗期间开始前特定时间长度的时点为止的期间，单位时间供给量可以与所经过的时间成比例地从V1增加到V4，然后在单位时间供给量已增加到V4的时点到清洗期间开始为止固定在V4。注意，在图14中，省略了空气连通阀88的操作，但空气连通阀88的操作与图10中的相同。例如，在图14中，空气连通阀88从时刻t1到时刻t6关闭。
尽管以上说明了本发明的实施方式和变形例，但应理解本发明不限于具体的实施方式和变形例，而可由本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行各种改变和变形。例如，在上述实施方式中，在维护操作中在墨循环之后进行清洗操作，但可以仅进行墨循环而不进行清洗操作。在这种情况下，供墨单元可以不包括循环阀87。
此外，在上述实施方式中，在作为第一期间的期间T1期间的单位时间供给量比在循环期间中第一期间之后的第二期间的单位时间供给量小。在这种情况下，第二期间是期间T2～T4至少之一。第二期间可以不与第一期间和清洗期间中的至少一个连续。此外，当将期间T1定义为第一期间时，可以将第一期间之后的清洗期间定义为第二期间。如图10、13和14所示，第一期间的单位时间供给量比第二期间(清洗期间)的小。此外，可以将图10中的期间T2或T3定义为第一期间，在这种情况下，可以将期间T4认为是第二期间，也可将清洗期间认为是第二期间。此外，可以将期间T1和T2一起定义为第一期间，在这种情况下，可以将期间T4定义为第二期间。在这种情况下，第一期间的单位时间供给量可以是期间T1和T2的单位时间供给量的平均值。
此外，在上述实施方式中，循环期间的单位时间供给量从期间T1结束开始步进或连续增加，但可以在期间T1后的部分期间内减少。
此外，在上述实施方式中，期间T1期间的单位时间供给量V1等于或小于弯液面破裂墨泄漏量的一半，但期间T1期间的单位时间供给量V1可以超过弯液面破裂墨泄漏量的一半。在这种情况下，当在墨循环中从喷射口108泄漏的墨量非常少时，墨流量可以等于或大于弯液面破裂墨泄漏量。例如，当仅从少量喷射口泄漏墨时，在这些喷射口发生弯液面破裂，但墨泄漏的量很小，以至于从整体上看能获得防止不必要地消耗墨的效果。
此外，在上述实施方式中，循环阀87设置于墨返回管83，但循环阀还可设置在排出通道73的从流出口73a开始的预定区域中的位置，从而调节排出通道73的通道阻力值。当这样构成打印机101时，循环阀位于喷射口108附近，使得能在清洗操作中快速开始从喷射口108中排墨。注意，措辞“从流出口73a开始的预定区域中”指的是从流出口73a到排出通道73的从墨流入通道72分支的位置的区域。
此外，在上述实施方式中，循环阀87选择性地打开或关闭，但可以采用能将通道阻力值调节为任意值的阻力控制阀作为循环阀87。在这种情况下，阻力控制阀可以以步进地或连续地改变通道阻力值的方式改变通道阻力值。此外，循环阀87无需完全关闭墨通道。此外，在上述实施方式中，通过控制循环阀87从而减少墨返回管83的墨通道的截面积来调节墨返回管83的通道阻力值，但为了调节墨返回管83的通道阻力值，可以由夹持件夹持墨返回管83的外周面，使墨返回管83变形，从而减少墨返回管83的墨通道的截面积。
此外，在上述实施方式中，采用作为容积泵的一个例子的三相隔膜泵作为清洗泵86，但清洗泵86可以是其它容积泵，例如管泵(tube pump)，还可以是容积泵以外的泵，例如叶轮泵(impeller pump)。此外，清洗泵86可以不是马达驱动的泵。
此外，在上述实施方式中，喷射口108的弯液面在循环期间和清洗期间振动，但还可以在循环期间和清洗期间至少一部分不振动。当以这种方式构成打印机101时，弯液面破裂墨泄漏量小于上述实施方式的弯液面破裂墨泄漏量。因此，清洗泵86每单位时间的墨流量较佳设定为比本变形例的弯液面破裂墨泄漏量小的量。
此外，在上述实施方式中，每个致动器单元21是单层压电致动器，但致动器单元还可以由双层(bimorph)压电致动器构成。此外，本发明可应用于包括加热元件的热液体喷射设备。
本发明可用于喷射墨之外的液体的液体喷射设备。此外，除了打印机外，本发明还可用于传真机、复印机等。
Claims (17)
1.一种液体喷射设备，包括：
液体喷射头，包括：
流入口，液体流入其中；
流出口，流入所述流入口的液体从其流出；
内部通道，其使所述流入口和所述流出口相互连通；以及
多个喷射口，流经从所述内部通道分支的多个单独通道的液体从所述多个喷射口喷射；
容器，其储存要供给到所述液体喷射头的液体；
供给通道，其使所述容器和所述流入口相互连通；
返回通道，其使所述容器和所述流出口相互连通；
供给装置，用于将所述容器中的液体经由所述供给通道供给到所述内部通道；以及
控制器，用于控制所述供给装置，
其中，所述控制器控制所述供给装置进行所述容器中的液体被依次送到所述供给通道、所述内部通道和所述返回通道，然后返回所述容器的循环操作，
所述控制器控制所述供给装置，使得在所述循环操作中在第一期间的单位时间供给量小于所述第一期间之后的第二期间的单位时间供给量，其中，所述单位时间供给量是每单位时间供给到所述内部通道的液体的量。
2.根据权利要求1所述的液体喷射设备，其特征在于，所述第一期间是从开始所述循环操作开始延续预定时间长度的期间。
3.根据权利要求1或2所述的液体喷射设备，其特征在于，所述第二期间是所述循环操作中的期间。
4.根据权利要求1所述的液体喷射设备，其特征在于，所述控制器控制所述供给装置，使得所述循环操作中的单位时间供给量从所述第一期间中的单位时间供给量开始步进增加。
5.根据权利要求4所述的液体喷射设备，其特征在于，所述控制器控制所述供给装置，使得所述单位时间供给量在整个所述第一期间固定，并且所述单位时间供给量在整个所述第二期间固定。
6.根据权利要求5所述的液体喷射设备，其特征在于，所述第二期间是与所述第一期间连续的期间。
7.根据权利要求4所述的液体喷射设备，其特征在于，所述控制器控制所述供给装置，使得所述单位时间供给量每步增加固定量。
8.根据权利要求7所述的液体喷射设备，其特征在于，
所述控制器控制所述供给装置，使得所述单位时间供给量在整个所述第一期间被设定为第一液体供给量，所述单位时间供给量在整个所述第二期间被设定为第二液体供给量，并且所述单位时间供给量在所述第二期间之后的整个第三期间被设定为第三液体供给量，
所述第二液体供给量与所述第一液体供给量之间的差等于所述第三液体供给量与所述第二液体供给量之间的差。
9.根据权利要求8所述的液体喷射设备，其特征在于，所述第一期间、所述第二期间和所述第三期间的长度相互相等。
10.根据权利要求4所述的液体喷射设备，其特征在于，所述控制器控制所述供给装置，使得所述单位时间供给量步进增加的量增加，从而使每步的量大于上一步的量。
11.根据权利要求10所述的液体喷射设备，其特征在于，
所述控制器控制所述供给装置，使得所述单位时间供给量在整个所述第一期间被设定为第一液体供给量，所述单位时间供给量在整个所述第二期间被设定为第二液体供给量，并且所述单位时间供给量在所述第二期间之后的整个第三期间被设定为第三液体供给量，
所述第三液体供给量与所述第二液体供给量之间的差大于所述第二液体供给量与所述第一液体供给量之间的差。
12.根据权利要求8或11所述的液体喷射设备，其特征在于，所述第二期间与所述第一期间连续，所述第三期间与所述第二期间连续。
13.根据权利要求1所述的液体喷射设备，其特征在于，所述控制器控制所述供给装置以提供如下期间，在该期间中，在所述循环操作中的所述单位时间供给量与从所述第一期间结束开始所经过的时间成比例地增加。
14.根据权利要求1所述的液体喷射设备，其特征在于，
所述供给装置包括设置于所述供给通道的马达驱动的泵，
所述控制器通过改变提供给所述供给装置的电力来控制所述单位时间供给量。
15.根据权利要求1所述的液体喷射设备，其特征在于，所述控制器控制所述供给装置，使得在所述第一期间中的单位时间供给量等于或小于在液体不从所述喷射口泄漏的范围内的最大量的一半。
16.根据权利要求1所述的液体喷射设备，其特征在于，还包括调节装置，该调节装置用于在预定最小值和预定最大值之间调节所述返回通道的通道阻力值，
其中，所述控制器通过控制所述调节装置调节所述通道阻力值使得所述通道阻力值小于所述预定最大值和在所述通道阻力值小于所述预定最大值的状态下驱动所述供给装置，来进行所述循环操作，
所述控制器通过在所述第二期间控制所述调节装置增加所述通道阻力值，使得从所述多个喷射口排出液体，来进行液体排出操作，
所述控制器通过在所述液体排出操作期间控制所述调节装置减少所述通道阻力值，使得停止从所述多个喷射口排出液体，来进行液体排出停止操作。
17.根据权利要求16所述的液体喷射设备，其特征在于，
所述第二期间是直到所述通道阻力值为了从所述多个喷射口排出液体而开始增加为止的期间，
所述控制器控制所述供给装置，使得所述单位时间供给量在整个所述第二期间固定。
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