液体喷射装置和液体处理方法

专利名称：液体喷射装置和液体处理方法
技术领域：
本发明涉及一种引入了供液循环系统的液体喷射装置及其液体处理方法，该供液循环系统用于使液体喷头内的液体循环。本发明特别适于用作采用全幅喷墨头(full line-type ink jethead)的喷墨装置，该喷墨头的喷射口排列在打印介质整个宽度的上方。
背景技术：
除了形成有意义的信息(例如，字符、图形)之外，本说明书中的术语“打印”还包括各种情况，例如，在打印介质上形成图像、标记或者图案，或者对打印介质进行处理(例如，蚀刻)，使其能被人的视觉识别，而无论其有意义还是无意义，以及是否能得出信息。
术语“打印介质”不仅包括一般打印装置使用的纸，而且包括可以接受液体的材料(例如，布、树脂膜、金属板、玻璃、陶瓷、木材、皮革)，以及非片状的三维形状(例如，球体、柱体)的材料。
术语“液体”应与上述术语“打印”的定义同样，进行宽泛解释，其包括用于打印的各种液体，例如，喷涂到打印介质上用于形成图像、标记、图案等的液体，用于处理打印介质的液体(例如，蚀刻)，或者用于处理墨水的液体(例如，可以使用该液体，以使喷涂到打印介质上的墨水中的颜色材料凝固或者不溶化)。
在喷墨打印装置中，从喷墨头(下面也称为“打印头”)喷射墨水，以使墨水喷涂到例如用于打印的打印介质上。喷墨打印装置的优点是，例如，易于使打印头具有紧凑主体，可以高速打印高清晰度图像，运行成本低，非碰撞方法降低了噪声，而且易于利用多种颜色的墨水打印彩色图像。所谓全幅喷墨头尤其具有优势，因为多个喷射口排列在打印介质的成像区域的整个宽度的上方，因此各喷射口可以同时喷墨，从而更高速成像。全幅打印头包括多个纵向排列的喷射口，因此，用于存储提供给各喷射口的墨水的公用储液室具有长的形状。
上述全幅打印头还具有多个用于喷射墨水的加热器。这样就存在因为加热器而使公用储液室内的墨水被加热到高温的可能性。为了避免该情况，已知一种技术，将打印头的公用储液室与用于存储提供给公用储液室的墨水的辅助储液器(subtank)的空间用作循环通道，以使对该通道设置的泵用于使墨水循环，从而使辅助储液器内的墨水在公用储液室内循环。墨水的这种循环可以防止墨水具有高温，从而抑制打印头的温度升高。
除了抑制墨水的温度升高的目的外，如上所述的使墨水循环的操作还具有另一个目的，例如，使在公用储液室内累积的气泡排出到外部。
图9是示出第11-179932(1999)号日本专利申请公开的供墨循环系统的原理剖视图。
如图9所示，供墨循环系统150具有喷墨头101；辅助储液器103，用于临时存储要提供给喷墨头101的墨水；以及主储液器102，用于存储墨水。通过设置到喷墨打印机(未示出)上，使用该供墨循环系统150。
喷墨头101包括多个喷射口101a，用于喷射墨水；以及一个公用储液室126，用于存储要提供给各喷射口101a的墨水。在喷墨头101对着喷射口开口面的位置，设置顶板108，用于接收从喷射口101a排出的墨水。
辅助储液器103包括第一储液器103a和第二储液器103b。对第一储液器103a和第二储液器103b进行分隔，以分别具有封闭空间。第一储液器103a和第二储液器103b存储墨水，而且其内包括预定量的空气缓冲区。以该方式留下的空气缓冲区吸收了在墨水循环时引起的墨水流速的波动。
第一储液器103a在其上表面上具有空气连通通道134，用于连通储液器内的空气。对该空气连通通道134设置空气连通阀106d，用于开启或者关闭该连通通道。
主储液器102具有墨盒状形状，以便利用新的主储液器更换喷墨打印机(未示出)内主储液器102，而且主储液器102内存储预定颜色的墨水。
利用管件适当连接上述各部件。因此，喷墨打印机可以在“供墨模式”、“墨水循环模式”、“喷墨模式”等下运行。在这些运行中，针对配置和运行说明“墨水循环模式”。
为了循环公用储液室126内的墨水，公用储液室126在上游端和下游端分别具有互相连通的第一通道132和第二通道133。
第一通道132的另一端与辅助储液器103的第二储液器103b连通，而第二通道133的另一端与第一储液器103a连通。利用管件使第一储液器103a和第二储液器103b互相连通。如上所述，供墨循环系统150具有一个通过第一通道132、第二通道133以及用于使第一储液器103a与第二储液器103b连通的管件的循环通道。
用于使第一储液器103a与第二储液器103b连通的管件在其中间位置具有第一泵104，用于使第一储液器103a内的墨水移动到第二储液器103b内。该第一泵104用于使墨水循环。
顶板108与收集通道135连通，用于收集顶板108接收的墨水。收集通道135的另一端与辅助储液器103的第一储液器103a内的空间连通。收集通道135包括第一过滤器152，用于捕获墨水内的外来物；以及第二泵109，用于从顶板108吸引墨水。
利用如下所述的“墨水循环模式”驱动具有上述结构的供墨循环系统150。
在空气连通阀106d被关闭时驱动第一泵104，此时第一储液器103a内的墨水流入第二储液器103b内。因此，第二储液器103b内的墨水被加压，并通过第一通道132流到公用储液室126(参考该图中的箭头所示的方向)。据此，公用储液室126内的一部分墨水被排出至第二通道133，并通过第二通道133，返回第一储液器103a。留在公用储液室126内的一部分墨水从喷射口101a排出，而被顶板108接收。
然后，与第一泵104同步驱动第二泵109，以使顶板108接收的墨水通过收集通道135返回第一储液器103a。
以下部分将详细说明上述循环操作。
首先，在启动循环操作之后，立即驱动第一泵104，以使墨水流入第二储液器103b，并且第二储液器103b内的空间随着其内的空气缓冲区的压缩而被加压。以这样的方式对第二储液器103b加压，使该储液器内的墨水推入公用储液室126内。另一方面，第一储液器103a内的墨水被吸引到第二储液器103b，因此，该储液器内具有负压，使得空气缓冲区膨胀。在上述刚启动循环操作的情况下，辅助储液器103和公用储液室126内的压力还不稳定，因此，从喷射口101a排出相对较多量的墨水。特别是当图9中的第二通道133侧设置有用于清洁墨水的过滤器(未示出)时，排出的墨水量更多，这是因为由于该过滤器的压力损失的影响，公共储液室(common liquidchamber)126内的空间倾向于被加压。
当从启动循环操作开始经过一定时间后，辅助储液器103和公用储液室126内的压力变得稳定。具体地说，空气缓冲区停止膨胀或收缩，而且从喷射口101a排出的墨水量也变少，从而使流入辅助储液器103内的墨水量与流入第一泵104的墨水量相同。
然而，即使在稳定条件下进行循环操作时，在公用储液室通过喷射口与空气连通时，上述循环系统仍使辅助储液器关闭，因此，使得公用储液室与辅助储液器之间具有压差。因为该原因，即使泵被停止，在某些情况下墨水循环操作仍不停止。因此，公用储液室内存在负压。这样出现的情况是，比喷射口内墨水弯液面保持力大的负压使得空气通过喷射口被吸入。当在公用储液室内，通过喷射口吸入的空气集聚成气泡时，不能以正确方式喷射。
上述空气吸入现象多数是因为泵具有较大流速，或者辅助储液器内的空气缓冲区具有较大容量引起的。空气吸入现象也容易在公用储液室的排液侧具有过滤器且该过滤器具有较大压力系数时引起。具体地说，需要防止发生上述空气吸入现象，因为这样可以提高选择泵或过滤器的自由度，或者选择空气缓冲区的设置的自由度。
除了上述空气吸入现象产生的缺陷外，该墨水循环操作的缺陷还有在刚启动循环操作后，公用储液室的空间立即被加压，从而导致墨水从喷射口排出。在图9所示的配置中，上述排出的墨水不是个别问题，因为排出的墨水还要返回辅助储液器103。然而，在利用单独的废墨收集器收集排出的墨水的配置中，排出的墨水是个问题。

发明内容
本发明的目的在于提供一种液体喷射装置和液体处理方法，利用它们可以防止液体(例如墨水)的循环操作导致通过喷射口吸入空气，或者相反，导致喷射口排出液体。
为了实现上述目的，本发明的第一方面是一种液体喷射装置，该液体喷射装置包括一喷头，用于从喷射口喷射液体；一辅助储液器，用于临时存储提供给液体喷头的液体；一空气连通阀，用于打开或者关闭用于与辅助储液器内的空气连通的通道；一循环流管线，用于在液体喷头与辅助储液器之间实现连通，以便进行循环；泵浦装置，设置在循环流管线上，用于使液体在液体喷头与辅助储液器之间循环；以及控制装置，用于控制空气连通阀和泵浦装置，通过在驱动泵浦装置时关闭空气连通阀使液体循环，以及在泵浦装置停机的同时或之后立即打开空气连通阀，以连通辅助储液器内的空气。
在根据本发明的液体喷射装置中，当泵浦装置被驱动，以停止用于使液体在液体喷头与辅助储液器之间循环的循环操作时，控制装置在泵浦装置停机的同时或之后立即打开空气连通阀，以在短时间内恢复辅助储液器内的负压，从而在短时间内消除辅助储液器与液体喷头之间的压差。
根据本发明的液体喷射装置，该液体喷射装置包括控制装置，用于在循环操作停止时，在泵浦装置停机的同时或之后立即连通辅助储液器内的空气。因此，在短时间内消除辅助储液器与液体喷头之间的压差。这样可以防止喷射口吸入空气，从而提高液体喷射装置的可靠性。
在根据本发明第一方面的液体喷射装置中，循环流管线可以包括一第一通道，用于将液体从辅助储液器提供给液体喷头，以及一第二通道，用于使液体从液体喷头返回辅助储液器，该液体喷射装置进一步包括设置在第二通道上的、用于打开或者关闭第二通道的开关阀。
该液体喷射装置可以进一步包括一主储液器，用于存储提供给辅助储液器的液体；一供给通道，用于将该主储液器内的液体提供给辅助储液器；以及检测装置，用于检测辅助储液器内的墨水剩余量，并将该量输出到控制装置，当检测装置检测的辅助储液器内的液体剩余量等于或者低于一预定值时，控制装置在主储液器内的液体提供给辅助储液器时打开空气连通阀。
此外，在主储液器内的液体提供给辅助储液器时，该液体较佳充满辅助储液器。词语“液体充满辅助储液器”表示用于检测辅助储液器内的液体剩余量的传感器检测到充满液体的状态。因此，该词语包括辅助储液器在充满液体的同时包括一预定量的空气缓冲区的状态。
在本发明中，液体喷射装置较佳具有一交汇部分，在该交汇部分供给通道交汇到第一通道，而泵浦装置设置到该交汇部分与辅助储液器之间的第一通道上，因此，液体可以在两个方向流到。此外，该液体喷射装置还可进一步包括一开关阀，用于在以下两个状态之间进行转换阻断辅助储液器与主储液器之间的连通，以在辅助储液器与喷墨头之间实现连通的第一状态；以及阻断辅助储液器与喷墨头之间的连通，以在辅助储液器与主储液器之间实现连通的第二状态。控制装置还可操作该开关阀，以在辅助储液器与主储液器之间实现连通，从而将主储液器内的墨水提供给辅助储液器。
本发明的第二方面是一种液体处理方法，用于液体喷射装置，该液体喷射装置包括一喷头，用于从喷射口喷射液体；一辅助储液器，用于临时存储提供给液体喷头的液体；一空气连通阀，用于打开或者关闭用于与辅助储液器内的空气连通的通道；以及一循环流管线，用于在液体喷头与辅助储液器之间实现连通，以便进行循环，该液体处理方法包括步骤在空气连通阀关闭时，使液体循环；以及在液体循环完成的同时之后立即打开空气连通阀，以连通辅助储液器内的空气。
在根据本发明的第二方面提供的液体处理方法中，该液体喷射装置进一步包括一主储液器，用于存储提供给辅助储液器的液体；以及一供给通道，用于将该主储液器内的液体提供给辅助储液器。在循环液体的步骤之前，该液体处理方法进一步包括检测辅助储液器内的液体剩余量的步骤；以及当辅助储液器内的液体剩余量等于或者低于一预定值时，在空气连通阀打开时，将主储液器内的液体提供给辅助储液器内的步骤。在这种情况下，在将主储液器内的液体提供给辅助储液器的步骤之前，该液体处理方法进一步包括阻断辅助储液器与液体喷头之间的连通，而在辅助储液器与主储液器之间实现连通的步骤。
通过以下参考附图对本发明实施例所做的说明，本发明的上述以及其它目的、效果、特征和优点将变得更加明显。


图1是示出根据本发明一个实施例的供墨循环系统的结构的剖视图；图2示出用于检测辅助储液器中的墨水剩余量的部分；图3是图1所示供墨循环系统的控制的方框图；图4示出供墨模式的流程图；图5示出加压恢复模式的流程图；图6示出打印模式的流程图；
图7示出根据第一实施例的循环模式的流程图；图8示出根据第二实施例的循环模式的流程图；图9是传统供墨循环系统的结构的原理剖视图；图10A分别示出在完成循环供应(泵停机)0.3秒后打开空气连通阀而关闭第二开关阀的方法中，启动循环之前，辅助储液器和打印头储液室的内部压力的变化的曲线图；图10B分别示出在完成循环供应(泵停机)0.3秒后打开空气连通阀而关闭第二开关阀的方法中，启动循环之后，辅助储液器和打印头储液室的内部压力的变化的曲线图；图10C分别示出在完成循环供应(泵停机)0.3秒后打开空气连通阀而关闭第二开关阀的方法中，停止循环之后，辅助储液器和打印头储液室的内部压力的变化的曲线图；图11A分别示出在完成循环供应(泵停机)的同时打开空气连通阀而关闭第二开关阀的方法中，启动循环之前，辅助储液器和打印头储液室的内部压力的变化的曲线图；图11B分别示出在完成循环供应(泵停机)的同时打开空气连通阀而关闭第二开关阀的方法中，启动循环之后，辅助储液器和打印头储液室的内部压力的变化的曲线图；图11C分别示出在完成循环供应(泵停机)的同时打开空气连通阀而关闭第二开关阀的方法中，停止循环之后，辅助储液器和打印头储液室的内部压力的变化的曲线图；图12A分别示出在完成循环供应(泵停机)时不改变空气连通阀和第二开关阀的状态的方法中，启动循环之前，辅助储液器和打印头储液室的内部压力的变化的曲线图；图12B分别示出在完成循环供应(泵停机)时不改变空气连通阀和第二开关阀的状态的方法中，启动循环之后，辅助储液器和打印头储液室的内部压力的变化的曲线图；
图12C分别示出在完成循环供应(泵停机)时不改变空气连通阀和第二开关阀的状态的方法中，停止循环之后，辅助储液器和打印头储液室的内部压力的变化的曲线图；图13A示出当辅助储液器内包括空气时，在利用与图10A至10C相同的条件启动循环之前，辅助储液器和公用储液室的内部压力的变化的曲线图；图13B示出当辅助储液器内包括空气时，在利用与图10A至10C相同的条件启动循环之后，辅助储液器和公用储液室的内部压力的变化的曲线图；图13C示出当辅助储液器内包括空气时，在利用与图10A至10C相同的条件停止循环之后，辅助储液器和公用储液室的内部压力的变化的曲线图；图14A示出当辅助储液器内包括空气时，在利用与图11A至11C相同的条件启动循环之前，辅助储液器和公用储液室的内部压力的变化的曲线图；图14B示出当辅助储液器内包括空气时，在利用与图11A至11C相同的条件启动循环之后，辅助储液器和公用储液室的内部压力的变化的曲线图；图14C示出当辅助储液器内包括空气时，在利用与图11A至11C相同的条件停止循环之后，辅助储液器和公用储液室的内部压力的变化的曲线图；图15A示出当辅助储液器内包括空气时，在利用与图12A至12C相同的条件启动循环之前，辅助储液器和公用储液室的内部压力的变化的曲线图；图15B示出当辅助储液器内包括空气时，在利用与图12A至12C相同的条件启动循环之后，辅助储液器和公用储液室的内部压力的变化的曲线图；以及图15C示出当辅助储液器内包括空气时，在利用与图12A至12C相同的条件停止循环之后，辅助储液器和公用储液室的内部压力的变化的曲线图。
具体实施例方式
下面将参考

本发明的实施例。
实施例1供墨循环系统的结构图1是示出根据本发明一个实施例的供墨循环系统的结构的原理剖视图。
如图1所示，供墨循环系统50具有全幅喷墨头1；主储液器2，用于存储提供给喷墨头1的墨水；以及辅助储液器3，设置在墨盒2与喷墨头1之间，并用于临时存储主储液器2提供的墨水。通过设置到喷墨打印机(未示出)上，使用该供墨循环系统50。供墨循环系统50还以独立方式包括废墨收集盒10，用于存储喷墨头1排出的墨水(废墨)。
供墨循环系统50主要具有两个通道(随后说明)。一个通道是循环通道，用于在喷墨头1、主储液器2以及辅助储液器3之间进行循环。另一个通道是收集通道，在该通道中，喷墨头排出的墨水由顶板8接收，然后，被废墨收集盒10收集。
喷墨头1具有多个喷射口1a，用于喷射墨水；以及一个公用储液室26，用于存储要提供给各喷射口1a的墨水。通过使主储液器2提供的墨水通过辅助储液器3流到公用储液室26，从而从喷射口1a喷射。
主储液器2是用于存储墨水的柔性储墨袋，在该供墨循环系统50中可以更换该柔性储墨袋。主储液器2的一部分上具有供墨口(未示出)，用于将墨水提供给外部，利用弹性件(例如，橡胶)设置该供墨口。在该供墨口内插入墨水连通针(communication needle)2a，以使主储液器2连接到供墨循环系统50。
辅助储液器3被配置为气密型容器，它存储墨水，同时在其内包括预定数量的空气缓冲区3f。辅助储液器3的上表面与空气连通通道34相连，用于使空气连通到辅助储液器3的内部。空气连通通道34安装有空气过滤器13，用于防止灰尘进入辅助储液器3；以及空气连通阀6d，用于打开或者关闭空气连通通道34。空气连通阀6d与其它开关阀6a至6c(随后说明)相同，而且将在后面做详细说明。
辅助储液器3在其侧面具有检测部分12，用于检测辅助储液器3内的剩余墨水量。如图2所示，检测部分12包括满检测传感器12a，用于检测辅助储液器3内何时充满墨水；以及空检测传感器12b，用于检测何时用尽储液器内的墨水。传感器12a和12b中的任何一个可以是LED、光学棱镜以及光电传感器等的光传感器。术语“充满”并不意味着辅助储液器3完全被墨水充满，而意味着在其内包括预定数量的空气缓冲区3f的同时，辅助储液器3被墨水充满(参见图1)。安装满检测传感器12a的位置可以调节，以便在如上所述允许辅助储液器3内具有预定数量的空气的同时，检测到充满。
再参考图1，说明供墨循环系统50的墨水通道。
如图1所示，通过一对管件，喷墨头1连接到辅助储液器3，从而形成循环通道。这对管件中的一个是第一通道31，通过过滤器11a，它将辅助储液器3内的墨水提供给喷墨头1的公用储液室26。这对管件中的另一个是第二通道32，通过过滤器11b，它使公用储液室26排出的墨水返回辅助储液器。第一通道31和第二通道32连接到公用储液室26的连接部分。连接部分包括过滤器11a和11b，捕获墨水中的外来物，如上所述。如上所述设置过滤器11a和11b，以防止外来物进入公用储液室26内。
通道33用于将主储液器2内的墨水提供给辅助储液器3。供给通道33交汇在位于第一通道31的中间位置的交汇部分K。在图1中，从该交汇部分K到辅助储液器3的通道显示为第一通道31。构造第一通道31的上述交汇部分K与辅助储液器3之间的通道31，也将其用作供墨通道，以便利用可以以反向驱动的主泵4的作用将主储液器2内的墨水提供给辅助储液器3。这样，从喷墨头1引出的通道交汇到从主储液器2引出的通道，从而提供简化通道。
第一通道31包括主泵4，可以以正向和反向工作，以使墨水以两个方向流动；以及流量计，用于测量移动的墨水的流速。
各通道31至33包括3个开关阀6a至6c，用于打开或者关闭这些通道31至33。第一开关阀6a设置在第一通道31上，第二开关阀6b设置在第二通道32上，供给开关阀6c设置在供给通道33上。供给开关阀6c和第一开关阀6a构成本发明的开关阀。更具体地说，第一开关阀6a位于供给通道33与第一通道31的交汇部分K附近，以便被设置在该交汇部分与喷墨头1之间的中间位置。
以独立方式控制各开关阀6a至6c，而且利用不同方式打开或者关闭它们，以改变墨水通道之间的连通状态。例如，在关闭供给开关阀6c，而打开第一开关阀6a时，辅助储液器3与喷墨头1连通，因此，可以使辅助储液器3内的墨水流入喷墨头1。相反，当供给开关阀6c打开，而第一开关阀6a关闭时，主储液器2与辅助储液器3连通，从而使主储液器2内的墨水流入辅助储液器3。
各开关阀6a至6c以及上述空气连通阀6d具有同样的结构，而且还可以通过设置具有密封功能的电磁柱塞，利用例如电磁开关阀。尽管包括空气连通阀6d的各开关阀6a至6d可以具有未做任何特殊限定的初始状态，但是该图所示实施例中的开关阀6a至6c以及空气连通阀6d具有开关阀6a被打开、开关阀6b被打开、开关阀6c被关闭、以及空气连通阀6d被打开的初始状态，而且在输入控制信号时，开关阀6a被关闭，开关阀6b被关闭，开关阀6c被打开，而空气连通阀6d被关闭。
对收集废墨的收集通道设置对着喷墨头1设置的顶板8、用于存储废墨的废墨收集盒10、用于在顶板8与废墨收集盒10之间实现连通的废墨通道35以及对废墨收集通道35设置的辅助泵9。在具有上述结构的收集通道上，驱动辅助泵9，以通过废墨通道35，使顶板8接收的墨水收集到废墨收集盒10内。可以利用已知的控制方法进行该收集过程，因此，不做详细说明。
上述主泵4和辅助泵9可以是管道泵(tube pump)，或者是缸泵(cylinder pump)。尽管以第一通道31和供给通道33分别包括第一开关阀6a和供给开关阀6c的两个开关阀的方式，提供图1所示的配置，但是本发明并不局限于设置两个开关阀的配置。还可以采用这样的配置，即设置一个开关阀，利用该开关阀，可以在以下两种状态之间进行转换使辅助储液器3与主储液器2之间的连通被阻断，以在辅助储液器3与喷墨头1之间实现连通；以及使辅助储液器3与喷墨头1之间的连通被阻断，以在辅助储液器3与主储液器2之间实现连通。
图3示出该实施例的控制方框图。具体地说，检测部分12检测到的信号输出到控制器36。然后，例如，根据预定程序，控制器36控制主泵4、开关阀6a至6c、空气连通阀6d以及辅助泵9。
根据喷墨打印机(未示出)的各种操作模式，控制器36对具有上述结构的该实施例的供墨循环系统50进行控制。这些操作模式包括，例如“供墨模式”，用于将墨水提供给辅助储液器3；“加压恢复模式”，用于强制从喷射口1a排出墨水；“打印模式”，用于从喷射口喷射墨水，以进行打印；以及“循环模式”，用于使墨水在公用储液室26内循环，这是本发明的特征部分。下面说明各种模式。
供墨模式“供墨模式”是用于将主储液器2内的墨水提供给辅助储液器3的模式。例如，在辅助储液器3未存储墨水的喷墨打印机(未示出)的初始状态下，执行供墨模式。
在供墨模式下，第一开关阀6a关闭，而供给开关阀6c打开，从而在以正向对主泵4驱动时，在辅助储液器3与主储液器2之间实现连通，从而将墨水提供给辅助储液器3。可以单独执行供墨模式，也可以在喷墨头1喷射墨水时(即在执行打印模式时)，执行该供墨模式。因此，根据该操作模式，适当确定第二开关阀6b的打开或关闭。
参考图4所示的流程图说明供墨模式的具体驱动过程。
首先，驱动检测部分12，以检测辅助储液器3内的剩余墨水量(步骤S1)。
然后，当满检测传感器12a检测到充满墨水时，空检测传感器12b检测辅助储液器3是否为空(步骤S2)。在空检测传感器12b检测到辅助储液器3不为空时，则表示墨水充满辅助储液器3，因此，不需要供应墨水，从而完成供墨模式的一组步骤。相反，当空检测传感器12b检测到辅助储液器3为空时，该检测结果与满检测传感器12a的检测结果不一致，说明存在传感器12a和12b中的任何一个或两个都发生故障的可能性。在这种情况下，通知用户检测部分12异常(步骤S3)。然后，完成供墨模式。
当步骤S1显示满检测传感器12a检测到未充满墨水时，利用如下所述的过程，使墨水从主储液器2提供给辅助储液器3。首先，如上所述，第一开关阀6a被关闭，而供给开关阀6c被打开，以通过供给通道33和第一通道31，在辅助储液器3与主储液器2实现连通(步骤S4)。
接着，以正向驱动主泵4，从而通过开关阀6c、泵4以及第一通道31，将主储液器2内的墨水提供给辅助储液器3(步骤S5)。主泵4可以具有例如1ml/sec的流速。在驱动主泵4时，插入主储液器2的墨水连通针2a的压力损失在供给通道33和主储液器2与主泵4之间的第一通道31内产生负压。
驱动主泵4，直到墨水充满辅助储液器3。具体地说，为了产生使主泵4停机的时刻，在驱动主泵4的同时，驱动检测部分12以检测辅助储液器3内的墨水量(步骤S6)。
接着，当墨水充满辅助储液器3时，使主泵4停机(步骤S7)。在此时，供给通道33内具有如上所述的负压。这可能导致当在主泵4停机后立即打开第一开关阀6a时，还通过第一通道31而在喷墨头1的公用储液室26内产生负压，从而导致喷射口1a吸收空气。为了防止出现这种情况，该实施例提供步骤S8，用于在主泵4停机后(步骤S7)提供一预定时间(例如，2秒)，使供给通道33内的压力恢复到大气压。
接着，设置各开关阀6a至6d，使其具有初始状态(步骤S9)并随后等待一预定时间(步骤S10)。此后，完成供墨模式的该组步骤。
加压恢复模式“加压恢复模式”是用于对喷墨头1的公用储液室26内的空间进行加压，从而以强制方式喷射喷射口1a内的墨水。执行强制喷射墨水的目的是排出粘度升高的墨水，或者排出混合在墨水内的气泡。
例如，当长时间重复进行打印操作，使喷射口1a内的墨水的温度升高，从而导致墨水内的水分从喷射口1a蒸发时，形成“粘度升高的墨水”。当如上所述的粘度升高的墨水残留在喷射口1a内时，喷射口1a被墨水封闭，从而引起喷射故障。例如，在公用储液室26内具有负压，从而导致空气被吸入喷射口1a时，产生“混合在墨水内的气泡”，而且当溶入墨水内的小气泡结合在一起时，也产生“混合在墨水内的气泡”。上述粘度升高的墨水或混合气泡的墨水中的任何一个均会导致喷射故障。为了防止出现这些情况，必须排出粘度升高的墨水，或者混合气泡的墨水。
在加压恢复模式下，第一开关阀6a被打开，第二开关阀6b被关闭，供给开关阀6c被关闭，空气连通阀6d被打开，以在主泵4被驱动时，通过第一通道31，在辅助储液器3与喷墨头1之间实现连通，从而通过第一通道31、开关阀6a、第一通道31、过滤器11a以及公用储液室26，将辅助储液器3内的墨水提供给喷墨头1，从而以强制方式从喷射口1a喷射墨水。
参考图5所示的流程图说明加压恢复模式下的具体驱动过程。
首先，执行上述供墨模式(参考图4)，以使墨水充满辅助储液器3(步骤S11)。接着，开关阀6a被打开，开关阀6b被关闭，开关阀6c被关闭，空气连通阀6d被打开(步骤S12)。这样，在辅助储液器3与喷墨头1之间实现连通，从而关闭第二通道32。空气连通通道34被打开。
接着，反向驱动主泵4(步骤S13)，使该驱动状态持续一预定时间(例如，T秒)(步骤S14)。参考图1对此进行说明。通过第一通道31、开关阀6a以及第一通道31，将辅助储液器3内的墨水提供给公用储液室26。更具体地说，利用主泵4的作用，通过第一通道31，将辅助储液器3内的墨水提供给公用储液室26。据此，对公用储液室26内的墨水加压，以便从喷射口1a排出与所供应的墨水等量的墨水。此时，如上所述，辅助储液器3与空气连通，因此在将墨水提供给公用储液室26内时，辅助储液器3吸入外部空气，从而以更平稳的方式实现墨水供应。
利用上述强制喷射，混合在公用储液室26内的墨水内的气泡或者喷射口1a内具有粘度升高的墨水被排出到外部，从而恢复喷墨头1的功能。
接着，使主泵4停机(步骤S15)，从而完成强制喷射墨水。此后，设置第二开关阀6b，以具有初始状态(打开)(步骤S16)。
当在加压恢复模式下驱动主泵4时，主泵4的作用在喷墨头1与辅助储液器3之间产生压差(具体地说，公用储液室26被加压)。为了防止出现这种情况，该实施例提供步骤S17，等待一预定时间(例如，1秒)，以消除喷墨头1与辅助储液器3之间的压差，从而使该压差具有初始状态(压差等于水头压差的状态)。
接着，执行供墨模式(参考图4)，在该模式下，将与提供给公用储液室26的墨水等量的墨水从主储液器2提供给辅助储液器3(步骤S18)，从而完成加压恢复模式的一组步骤。利用流量计7测量该模式下的墨水量。
打印模式
“打印模式”是在不驱动主泵4的情况下，打开第二开关阀6b，以在喷墨头1的喷射口1a喷射墨水打印时，在辅助储液器3与公用储液室26之间实现连通的模式。在从喷射口1a喷射墨水时，毛细作用使与所喷射的墨水等量的墨水从辅助储液器3吸入公用储液室26。
参考图6所示的流程图说明打印模式的具体驱动过程。
首先，第一开关阀6a被打开，第二开关阀6b被打开，供给开关阀6c被关闭，空气连通阀6d被打开，以在对辅助储液器3提供空气连通时，在辅助储液器3与公用储液室26之间实现连通。然后，喷射口1a喷射这种状态下的墨水，以进行打印(步骤S21)。在这种情况下，喷墨头1的喷射口开口面对着打印介质。
在从喷墨头1喷射墨水时，驱动检测部分12，以检测辅助储液器3内的墨水剩余量(步骤S22)。
当辅助储液器3内的墨水量足够多时，继续进行步骤S21的打印操作。反之，在检测到辅助储液器3为空时，继续步骤S21的打印操作，同时执行供墨模式(参考图4)，以将墨水从主储液器2提供给辅助储液器3(步骤S23)，在该期间，打开第二开关阀6b。
当在步骤S21判定打印操作完成时，根据需要，将墨水提供给辅助储液器3(步骤S24)，从而完成打印模式的一组步骤。
循环模式如上所述，“循环模式”是为了冷却因为打印操作而具有高温的喷墨头1，或者为了使未溶入公用储液室26内的墨水内的气泡排出到外部并被收集而执行的模式。
在循环模式下，第一开关阀6a被打开，第二开关阀6b被打开，供给开关阀6c被关闭，空气连通阀6d被关闭，在主泵反向被驱动时，使辅助储液器3和喷墨头1提供一个循环通道，从而通过第一通道31、开关阀6a、第一通道31、过滤器11a、公用储液室26、过滤器11b、第二通道32以及开关阀6b，使辅助储液器3内的墨水循环到公用储液室26内。
参考图7所示的流程图说明循环模式下的具体驱动过程。
首先，为了在辅助储液器3内提供具有预定量的空气缓冲区3f，执行上述供墨模式(参考图4)，以使墨水充满辅助储液器3(步骤S31)。
接着，为了防止辅助储液器3在循环期间吸入外部空气，关闭空气连通阀6d(步骤S32)。在该状态下，开关阀6a被打开，开关阀6b被打开，开关阀6c被关闭。
接着，反向驱动主泵4(步骤S33)，同时驱动用于测量循环操作的时间的定时器(未示出)(步骤34)。在主泵4被驱动时，墨水循环流动，从而如图中的箭头所示，将墨水从过滤器11a提供给公用储液室26。然后，通过第二通道32，使墨水循环到辅助储液器3。在该状态下，主泵4的流速可以是例如2ml/sec。
在驱动主泵4时，该泵的作用直接传递到喷墨头1的过滤器11a侧(循环流的上游侧)，而因为空气缓冲区3f的作用，该泵的作用不直接传递到喷墨头1的过滤器11b侧(循环流的下游侧)。具体地说，该泵的作用是在驱动该主泵之后立即使辅助储液器3具有负压。一部分负压用于使空气缓冲区3f膨胀，因此，该缓冲作用防止该泵的作用直接传递到过滤器11b侧。因此，公用储液室26达到这样一种墨水输入/输出平衡，即，额外的墨水量被输入到公用储液室26，从而在刚驱动该泵之后立即使喷射口1a以相对容易的方式排出墨水。为了使之最小化，可以减小空气缓冲区3f的量和循环流的流速。
当从驱动主泵4开始经过一定时间时，空气缓冲区3f停止膨胀。因此，从公用储液室26流出的墨水与主泵4内的墨水具有同样的流速，而且通过喷射口1a，公用储液室26内的墨水与空气连通，所以，其压力逐渐接近大气压。因此，喷射口1a排出的墨水量也逐渐减少。
驱动主泵4“T”秒。根据上述定时器测量的时间“t”，在步骤S35判定该“T”秒的持续时间。当步骤S35判断已经经过“T”秒时，主泵4停机(步骤S37)。
有一种情况，即使在循环操作中还未到达“T”秒的持续时间，用户取消进行循环操作的指令。因此，提供步骤S36，作为用于判定该停机指令的步骤。具体地说，当用户输入停机指令时，即使在循环操作中未到达“T”秒的持续时间，仍利用步骤S36判定该指令，并且使主泵4停机(步骤S37)。
接着，为了使具有负压的辅助储液器3复原，打开空气连通阀6d(步骤S38)。在使主泵4停机后，立即执行步骤S38。
在循环操作期间，因为主泵4的作用辅助储液器3内具有负压，而通过上述喷射口1a与空气连通的公用储液室26内的空间具有与大气压几乎相同的压力。当如上所述，在辅助储液器3与公用储液室26之间具有压差时，存在这样一种可能性，即当主泵4被停机时，辅助储液器3内的负压被传递到公用储液室26内，从而导致喷射口1a吸入空气。
在该实施例中，提供一个步骤，用于在使主泵4停机后立即打开空气连通阀6d(步骤S38)。因此，在短时间内，使辅助储液器3内的压力恢复到大气压，以消除辅助储液器3与公用储液室26之间的压差，从而防止在停止循环操作后，喷射口1a立即吸入空气。
接着，为了使辅助储液器3内的状态稳定，而且为了使辅助储液器3与公用储液室26之间的压差等于初始状态下的水头压差的负压，等待足够长的时间(例如，2秒)(步骤S39)。
接着，将循环操作期间喷射的墨水量的墨水提供给辅助储液器3(步骤S40)，从而完成循环模式下的一组步骤。
如上所述，当停止该实施例的墨水循环操作时，在主泵4停机后，立即打开空气连通阀6d。因此，在短时间内，使辅助储液器内的负压复原，以消除辅助储液器3与公用储液室26之间的压差。因此，防止墨水因为上述压差而继续流动，从而抑制喷射口1a吸入空气。
在循环操作之前，用来使墨水充满辅助储液器3的步骤S31可以使辅助储液器3内的空气缓冲区3f具有充满墨水时的量。具体地说，使辅助储液器3内的空气缓冲区3f的量最小，因此，即使在刚驱动循环操作之后，仍可以减小从喷射口1a排出的墨水的数量，在该循环操作中，墨水多以相对简单方式从喷射口1a排出。这意味着，当如该实施例那样独立设置废墨收集盒10时，可以减少废墨量。因此，其优点是可以抑制不必要排出的墨水，因而降低了运行成本。
实施例2也可以提供如图8所示的循环操作。图8示出根据实施例2的循环操作的流程图。除了图7中的流程图示出的步骤外，根据实施例2的循环操作还包括在主泵4停机后，立即控制开关阀的步骤(步骤S48)；随后打开第二开关阀6b的步骤(步骤S50)；以及随后等待一预定时间的步骤(步骤S51)。不对与图7相同的步骤做进一步说明。
在实施例2中，提供与第一实施例相同的控制，即执行循环操作“T”秒，接着使主泵4停机(步骤S47)，然后，打开空气连通阀6d，而关闭第二开关阀6b，以消除辅助储液器3与公用储液室26之间的压差。如上所述，通过关闭第二开关阀6b以阻断辅助储液器3与公用储液室26之间的连通，辅助储液器3内的负压不传递到公用储液室26，从而防止墨水继续从公用储液室26流入辅助储液器3，因此，防止喷射口1a吸入空气。
这意味着空气过滤器13可以使用防尘材料。具体地说，防尘材料通常具有大的压力损失，因此，在空气过滤器13内使用这种防尘材料，即使如第一实施例那样仅打开空气连通阀6d，仍可以防止辅助储液器3吸入外部空气。在这种情况下，辅助储液器3需要一段时间来具有大气压，因此产生了在该时间内，公用储液室26内的墨水继续流到辅助储液器3的可能性。为了防止出现这种情况，执行该实施例中的控制，即打开空气连通阀6d，关闭第二开关阀6b，因此，即使在空气过滤器13使用防尘材料时，仍可以防止喷射口1a吸入空气。
接着，与图7所示的步骤39相同，为了使辅助储液器3的状态稳定，等待足够长的时间(例如，2秒)(步骤S49)。接着，再次打开第二开关阀6b(这是初始状态)(步骤S50)。然后，为了使辅助储液器3与公用储液室26之间的压差稳定，等待足够长的时间(例如，1秒)(步骤S51)。
接着，与第一实施例相同，将与在循环操作过程中从喷射口喷射的墨水等量的墨水提供给辅助储液器3(步骤S52)，因此，完成了循环模式的一组步骤。
根据该实施例，使主泵4停机，随后打开空气连通阀6d并关闭第二开关阀6b(步骤S48)。因此，提供一作用，使空气连通阀6d被打开，以使辅助储液器3内的压力复原，并且提供另一作用，使第二开关阀6b被关闭，以阻断辅助储液器3与公用储液室26之间的连通，从而防止墨水从公用储液室26继续流入辅助储液器3，以将喷射口1a吸入的空气减少到最少。
需要注意的是，优先根据供墨循环系统50各部件的特性，以适当方式确定用于使主泵4停机的步骤S47与用于打开空气连通阀6d的步骤S48之间的时间，以防止喷射口1a吸入空气，或者防止从其泄漏墨水。
例如，当主泵4的特性是在接收到停止信号后由于惯性继续被驱动，而且当用于阻断喷墨头1与辅助储液器3之间的连通的第二开关阀6b关闭得过快时，因为惯性继续驱动的主泵4的作用可能对公用储液室26内的空间加压，从而从其排出墨水。为了防止出现这种情况，根据主泵4的特性，可以提供用于等待一预定时间(例如，0.5秒)的步骤。
接着，说明根据图8所示流程图的控制的实际结果。该结果是利用图1所示的装置，在该装置的运行过程中，采用主泵4提供的2.7cc/sec的加压流速获得的。如图8所示，在主泵4工作时，打开第二开关阀6b而关闭空气连通阀6d，从而使墨水循环。该循环之后，在如下所述的时刻，步骤S47转换到步骤48。
条件1在完成循环供应(主泵4停机)0.3秒之后，打开空气连通阀6d，关闭第二开关阀6b。
条件2在完成循环供应(主泵4停机)的同时，打开空气连通阀6d，关闭第二开关阀6b。
条件3在完成循环供应(主泵4停机)后，第二开关阀6b和空气连通阀6d的状态不发生变化。具体地说，第二开关阀6b继续打开，空气连通阀6d继续关闭。
在如上所述的条件1至3下，测量辅助储液器3的内部压力和喷墨头1的公用储液室26的内部压力(利用虚线示出)。图10A至10C示出条件1下的结果。图11A至11C示出条件2下的结果。图12A至12C示出条件3下的结果。在这些图中，实线表示辅助储液器3的内部压力，而虚线表示公用储液室26的内部压力。
图10A示出在启动循环之前，辅助储液器3内的和公用储液室26内的状态，而且示出在它们之间不存在压差。图10B示出启动泵运行，而且使墨水循环状态稳定的状态。图10C示出在使主泵4停机以停止墨水循环后，在经过预定的时间0.3秒时，打开空气连通阀6d，而关闭第二开关阀6b，这样可以使公用储液室26内的压力稍许降低，如“I”所示，而使辅助储液器3内的压力升高，如“II”所示，此后，公用储液室26和辅助储液器3几乎立即(即，在不到1秒的时间内)具有同样的压力，而且被稳定，如“III”所示。
图11A和图11B示出与图10A和图10B类似的压力变化特性。在图11C中，在使主泵4停机的同时，打开空气连通阀6d，而关闭第二开关阀6b，从而使公用储液室26内的内部压力升高，如“IV”所示。这是因为即使主泵4停机，墨水由于惯性而被输送，因而无法从喷墨头1流入辅助储液器3。当该压力升高到较大时，喷墨头1内形成的弯液面(meniscus)发生破裂，因此喷射口1a排出墨水，从而导致浪费墨水。然而，弯液面发生破裂的现象并不一定是在空气连通阀6d被打开而开关阀6b被关闭时导致的。
图12A和图12B示出与图10A和图10B类似的压力变化特性。在图12C中，提供一控制，以在主泵4停机后，打开第二开关阀6b，而关闭空气连通阀6d。其结果是，因为受具有如“V”所示的高负压的辅助储液器3的内部压力的影响，公用储液室26内具有降低的内部压力，而且稳定在比图12A所示低的压力。当该压力的大小升高到足够大，以致可以吸入喷射口1a的弯液面时，喷射口1a内形成的弯液面发生破裂，空气被吸入喷墨头1内。
这种趋势总是存在，而与主泵4传送的墨水量无关。在墨水循环模式停止时，当从主泵4停机开始经过一预定时间时，打开空气连通阀6d，而关闭第二开关阀6b，从而进行控制，以便喷射口1a内的弯液面不运动，不排出墨水，或者不吸入空气。
图13A至图15C示出当在辅助储液器3内包括约10cc的空气时，通过执行条件1至3获得的结果。尽管图13A至13C以及图14A至14C示出的趋势与图10A至图10C以及图11A至11C示出的趋势相同，但是因为辅助储液器内存在空气，所以压力变化更慢。采用图15A至图15C所示的条件3的图15C示出一种特别严格的条件，在该条件下，公用储液室26具有降低的内部压力(负压)，以使喷射口1a内的弯液面破裂，从而吸入空气，如“VI”所示(利用逐渐升高的负压表示吸入的空气)。即使在该严格的条件下，仍在循环模式下使主泵4停机后等待一预定时间，随后打开空气连通阀6d，而关闭第二开关阀6b，从而进行控制，以防止喷射口1a内的弯液面发生运动，防止排出墨水以及防止吸入空气。
紧接在主泵4停机之后的等待时间是一个根据系统配置发生变化的参数，因而难以确定。然而，确定该等待时间非常重要，在可能导致喷射口1a内的弯液面破裂的主泵4停机之后，经过该等待时间，在压力被升高或降低之前，打开空气连通阀6d，关闭第二开关阀6b而。
根据优选实施例对本发明进行了详细说明，而且，通过上述内容，本领域技术人员应知晓，在更宽的方面不脱离本发明的情况下，可以进行各种变更和修改，因此，在权利要求中，本发明包括落入本发明实质范围的所有这些变更和修改。
权利要求
1.一种液体喷射装置，其特征在于包括一喷头，用于从喷射口喷射液体；一辅助储液器，用于临时存储提供给液体喷头的液体；一空气连通阀，用于打开或者关闭用于与辅助储液器内的空气连通的通道；一循环流管线，用于在液体喷头与辅助储液器之间实现连通，以便进行循环；泵浦装置，设置在循环流管线上，用于使液体在液体喷头与辅助储液器之间循环；以及控制装置，用于控制空气连通阀和泵浦装置，通过在驱动泵浦装置时关闭空气连通阀使液体循环，以及在泵浦装置停机的同时或者在泵浦装置停机后立即打开空气连通阀以连通辅助储液器内的空气。
2.根据权利要求1所述的液体喷射装置，其特征在于循环流管线包括一第一通道，用于将液体从辅助储液器提供给液体喷头；以及一第二通道，用于使液体从液体喷头返回辅助储液器；液体喷射装置进一步包括一开关阀，设置在第二通道上，用于打开或者关闭第二通道。
3.根据权利要求1所述的液体喷射装置，其特征在于进一步包括一主储液器，用于存储提供给辅助储液器的液体；一供给通道，用于将主储液器内的液体提供给辅助储液器；以及检测装置，用于检测辅助储液器内的墨水剩余量，并将该量输出到控制装置；其中，当检测装置检测的辅助储液器内的液体剩余量等于或者低于一预定值时，控制装置在主储液器内的液体提供给辅助储液器时打开空气连通阀。
4.根据权利要求2所述的液体喷射装置，其特征在于包括一交汇部分，在该交汇部分，供给通道交汇到第一通道，其中，泵浦装置设置到交汇部分与辅助储液器之间的第一通道上，以使液体可以在两个方向流动。
5.根据权利要求4所述的液体喷射装置，其特征在于进一步包括一开关阀，用于在第一状态与第二状态之间进行转换，该第一状态阻断辅助储液器与主储液器之间的连通，以在辅助储液器与喷墨头之间实现连通，该第二状态阻断辅助储液器与喷墨头之间的连通，以在辅助储液器与主储液器之间实现连通；其中，控制装置操作该开关阀，以在辅助储液器与主储液器之间实现连通，并且驱动泵浦装置，从而将主储液器内的墨水提供给辅助储液器。
6.一种液体处理方法，用于一液体喷射装置，其特征在于该液体喷射装置包括一喷头，用于从喷射口喷射液体；一辅助储液器，用于临时存储提供给液体喷头的液体；一空气连通阀，用于打开或者关闭用于与辅助储液器内的空气连通的通道；以及一循环流管线，用于在液体喷头与辅助储液器之间实现连通，以便进行循环，该液体处理方法包括步骤在空气连通阀关闭时，使液体循环；以及在液体循环完成的同时或者之后立即打开空气连通阀，以连通辅助储液器内的空气。
7.根据权利要求6所述的液体处理方法，其特征在于液体喷射装置进一步包括一主储液器，用于存储提供给辅助储液器的液体，以及一供给通道，用于将主储液器内的液体提供给辅助储液器；在循环液体的步骤之前，该液体处理方法进一步包括步骤检测辅助储液器内的液体剩余量；以及当辅助储液器内的液体剩余量等于或者低于一预定值时，在空气连通阀打开时，将主储液器内的液体提供给辅助储液器。
8.根据权利要求7所述的液体处理方法，其特征在于在将主储液器内的液体提供给辅助储液器的步骤之前，进一步包括在辅助储液器与主储液器之间实现连通时，阻断辅助储液器与液体喷头之间的连通的步骤。
全文摘要
本发明提供一种液体喷射装置和液体处理方法。在循环液体的操作中，为了防止喷射口吸入空气或喷射口排出液体，用于临时存储提供给喷墨头(1)的墨水的辅助储墨器(3)包括由空气连通阀(6d)打开或关闭的空气连通通道(34)。通过第一通道(31)和第二通道(32)，喷墨头(1)与辅助储液器(3)连通，以形成一循环通道。为使辅助储液器(3)内的墨水循环到公用储液室(26)，在空气连通阀(6d)被关闭时，驱动主泵(4)。在停止循环操作时，在主泵(4)刚停机后，立即打开空气连通阀(6d)，从而在短时间内消除公用储液室(26)与辅助储液器(3)之间的压差。
文档编号B41J2/175GK1672928SQ20051005670
公开日2005年9月28日 申请日期2005年3月23日 优先权日2004年3月23日
发明者野村宏康, 四方诚 申请人:佳能株式会社