專利名稱：噴墨打印設(shè)備和墨噴射控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴墨打印設(shè)備和墨噴射控制方法。本發(fā)明 尤其涉及對于墨噴射系統(tǒng)中所使用的脈沖的控制，在該墨噴射 系統(tǒng)中，向電熱轉(zhuǎn)換器元件施加脈沖以加熱墨并產(chǎn)生用于噴射 墨的氣泡。
背景技術(shù)：
噴墨打印設(shè)備是對各種類型的打印介質(zhì)進行高速、降噪打 印的所謂的非擊打型打印設(shè)備。由于這類噴墨打印設(shè)備所具有
的這一明顯優(yōu)點，它們;帔廣泛用作打印才幾、復(fù)印才幾、傳真^/L和 工業(yè)用的大幅面打印機(打印海報、C A D圖形等)中的打印機構(gòu)。
通常，噴墨打印設(shè)備使用染料墨(dye ink),然而，利用染 料墨的印刷品一般在耐光性、耐氣性和耐水性方面較差，并且 不適于戶外張貼的通知或長期保存用的記錄物。
另 一 方面，使用顏料作為著色劑的顏料墨(pigment ink)在 耐光性、耐氣性和耐水性方面優(yōu)于染料墨。然而，所使用的顏 料不是溶解在溶劑中，而是分散在溶劑中。因此，由于用作分 散劑的溶劑的粘度高，因而顏料墨的粘度趨于比染料墨的粘度 更高。此外，尤其對于在進行快速高質(zhì)量打印時提供優(yōu)質(zhì)墨定 影性質(zhì)和彩色顯影的某些類型的商用打印設(shè)備，對紙張進行表 面準(zhǔn)備處理以與墨進行反應(yīng)。在這種情況下，可以對墨添加與 紙張表面準(zhǔn)備液反應(yīng)的溶劑，因而，這種墨的粘度趨于變得高 于正常顏料墨的粘度。此外，在低溫環(huán)境下，這種高粘度墨的 粘度急劇增大，結(jié)果，可能出現(xiàn)以下問題所噴射的墨的量可 能減少或者可能發(fā)生墨再填充(refill)性能的下降。作為針對這一 問題的措施，眾所周知有 一種調(diào)節(jié)墨的溫度 (以下還簡稱之為溫度調(diào)節(jié))以對影響所噴射的墨的量的墨粘度 進行控制的傳統(tǒng)噴墨打印機等。
例如，該類型的示例性噴墨打印機通過使用加熱器(僅用于 加熱打印頭的加熱器或者是還用于墨噴射的加熱器)和溫度傳 感器進行溫度調(diào)節(jié)，其中，加熱器用于加熱保持墨的打印頭， 溫度傳感器用于檢測與墨有關(guān)的打印頭的溫度。具體地，通過 將溫度傳感器所檢測到的溫度反饋給加熱器的熱量施加，來進 行溫度調(diào)節(jié)。另外，已知還有一種不使用檢測溫度反饋而僅控 制使用加熱器的熱生成來進行溫度調(diào)節(jié)的噴墨打印機。這種噴 墨打印機的一種結(jié)構(gòu)是將加熱器和溫度傳感器安裝在打印頭附 近，例如，安裝在構(gòu)成打印頭的部件上，而另一種結(jié)構(gòu)是將加 熱器和溫度傳感器與打印頭分開安裝。
此外，已知 一種在不進行溫度調(diào)節(jié)的情況下直接改變噴射 的墨的量的系統(tǒng)?？梢詥为毷褂迷撓到y(tǒng)或者與上述方法其中之 ——起使用該系統(tǒng)。具體地，根據(jù)該系統(tǒng)，在向電熱轉(zhuǎn)換元件(以 下還稱之為噴射加熱器)施加脈沖時，通過噴射加熱器生成熱 能，以加熱墨并形成氣泡，并且使用氣泡所形成的壓力來噴射 墨。在該系統(tǒng)中，改變施加給噴射加熱器的脈沖(以下還稱之為 加熱脈沖)的脈沖寬度，以控制用于改變所噴射的墨的量而生成 的熱量。
已知通過使用和組合上述結(jié)構(gòu)進行溫度調(diào)節(jié)的以下進行 方式。饋。
(2)僅根據(jù)需要進行打印頭的溫度調(diào)節(jié)(外部/附近)。包括溫 度反饋。(3) 進行用于使打印頭處于高溫(高于環(huán)境溫度)的溫度調(diào) 節(jié)。包括溫度反饋。
(4) 對單 一 加熱脈沖(單脈沖)的脈沖寬度進行調(diào)制。
(5) 對分頻加熱脈沖(divided heat pulse)(雙脈沖)的脈沖寬
度進行調(diào)制。
然而，在進行方式(l)中，由于不斷地進行溫度調(diào)節(jié)，因而 加速了伴隨著加熱器的加熱的、墨中的溶劑水的蒸發(fā)，因此導(dǎo) 致打印頭的噴射口內(nèi)的墨的粘度增大，或者甚至墨粘附到噴射 口上。結(jié)果，可能發(fā)生墨噴射方向偏斜的墨的偏離以及墨噴射 失敗等噴射故障，或者可能發(fā)生墨中著色劑的濃度相對增加， 從而在打印結(jié)果中導(dǎo)致濃度變化或不均勻的濃度。在任一情況 下，都會發(fā)生打印的圖像的質(zhì)量下降。
在進行方式(2)中，僅根據(jù)需要進行溫度調(diào)節(jié)，即，這是改 進了的進行方式(l)。根據(jù)進行方式(2),例如，僅在輸入打印指 令之后，才啟動溫度調(diào)節(jié)。因此，必須提供加熱用的能量(例如， 加熱器的發(fā)熱量(W))，以在比較短的時間內(nèi)達到預(yù)定溫度。但 是，如果在溫度控制中溫度紋波(ripple)的寬度增大，則可能發(fā) 生不能進行精確溫度控制的狀況。在這種情況下，所噴射的墨 的量可能由于該紋波而波動，并且可能發(fā)生濃度變化或者出現(xiàn) 不均勻濃度。另一方面，為了精確進行溫度調(diào)節(jié)，必須減少所 提供的能量。因而，達到目標(biāo)溫度將需要延長時間，因此出現(xiàn) 打印開始所需的等待時間增加的問題。
進行方式(3)是相對于這樣一個系統(tǒng)的，在該系統(tǒng)中，為了 應(yīng)對由于當(dāng)?shù)赝獠繙囟茸兓a(chǎn)生的影響或者由于作為打印頭 溫度升高(打印期間發(fā)生的溫度升高)的結(jié)果而發(fā)生的溫度變化 所產(chǎn)生的影響，設(shè)置要調(diào)節(jié)的溫度高于周圍環(huán)境的溫度。根據(jù) 進行方式(3)，在低負荷(low-duty)打印期間，可以降低噴射墨量的波動。然而，在高負荷(high-duty)打印期間，例如，在所 謂的固體涂料打印(solid-paint printing)期間，由溫度升高所產(chǎn) 生的影響是不可避免的。另外，當(dāng)將加熱器或溫度傳感器安裝 在支持加熱器板的例如由氧化鋁制成的基板上時，可以獲得針 對溫度升高的滿意的溫度調(diào)節(jié)響應(yīng)。其中，將噴射加熱器配置 在加熱器板上。然而，基板所使用的氧化鋁材料的熱容量非常 大，因此可能出現(xiàn)將會引起噴射墨量波動的溫度紋波。
對于通過氣泡形成進行的墨噴射方法使用根據(jù)進行方式(4) 所提供的系統(tǒng)，對于該系統(tǒng)，可以使用單一加熱樂^沖(以下還稱 之為單脈沖)完成脈沖寬度的調(diào)制。具體地，根據(jù)該系統(tǒng)，可以 通過改變單脈沖的脈沖寬度來改變要噴射的墨的量。然而，該 系統(tǒng)不能提供所噴射的墨的量的變化，而所噴射的墨的量的變 化可以應(yīng)對作為打印頭處的溫度變化的結(jié)果而發(fā)生的波動。因 此，在這種情況下，問題是使用單脈沖的脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)僅 以小的控制寬度控制所噴射的墨的量。
如日本特開平H05-031905(1993)所述，4艮據(jù)進行方式(5)所 建立的系統(tǒng)使用分頻加熱脈沖調(diào)制脈沖寬度，并且不會發(fā)生根 據(jù)上述進行方式建立的系統(tǒng)所遇到的問題。根據(jù)該系統(tǒng)所使用 的墨噴射控制序列，以預(yù)定周期間隔，提供預(yù)加熱脈沖以加熱 墨，但是僅加熱到不噴射墨程度的溫度，此后提供噴射墨所使 用的主加熱脈沖。在該例子中，為了維持噴射恒定量的墨，控 制預(yù)加熱脈沖的脈沖寬度。例如，在低溫環(huán)境下，設(shè)置的脈沖 寬度大于在常溫時所使用的脈沖寬度。然后，當(dāng)在低溫執(zhí)行該 控制序列時，可防止所噴射的墨的量被減少，并且可以噴射穩(wěn) 定量的墨。
另外，施加預(yù)加熱脈沖以升高噴射加熱器周圍的墨的溫 度，還降低墨的粘度。此外，作為使用預(yù)加熱脈沖所進行的加
7熱的結(jié)果，在施加主加熱脈沖時，可以噴射所期望量的墨。
然而，當(dāng)在使用上述顏料墨等粘度較高的墨的情況下僅實
施根據(jù)進行方式(5)的系統(tǒng)時，墨再填充功能在低溫環(huán)境下可能 劣化。
具體地，在一定低溫環(huán)境下，粘度的升高率增大。并且， 在這種情況下，當(dāng)不能通過延長預(yù)加熱脈沖寬度適當(dāng)降低墨的 粘度時，墨的流動速度將會降低。并且，如果發(fā)生這一情況， 則將需要更長時間來填充(或再填充)打印頭的噴射口內(nèi)的墨路 和準(zhǔn)備墨的噴射。結(jié)果，墨再填充操作可能與噴射周期不同步，
結(jié)果將引起噴射量低于所規(guī)定的噴射量等墨噴射故障。尤其當(dāng) 進行高負荷打印時，由于再填充失敗而引起的打印質(zhì)量下降變 得尤為明顯。
此外，即使在為了降低墨的粘度或者為了維持噴射量而延 長預(yù)加熱脈沖寬度時，隨著打印速度的提高，對預(yù)加熱脈沖寬 度也有限制(需要的再填充時間)。具體地，當(dāng)打印速度提高時， 伴隨著打印頭驅(qū)動周期的長度的相應(yīng)縮短，并且施加包括預(yù)加 熱脈沖的加熱脈沖用的時間長度必須不超過該周期的長度。
此外，除要求提高打印速度外，同樣還要求高的圖像質(zhì)量。 即，要求即使在低溫環(huán)境下也能夠提高在打印期間確保墨噴射 量的所有打印能力。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種對應(yīng)于低 溫環(huán)境下的墨粘度增大而表現(xiàn)適當(dāng)?shù)哪偬畛涔δ艿膰娔蛴?設(shè)備和墨噴射控制方法。
在本發(fā)明的第一方面，提供一種使用打印頭來進行打印的 噴墨打印設(shè)備，所述打印頭向電熱轉(zhuǎn)換器元件施加電脈沖以在墨中生成氣泡并利用所述氣泡的壓力噴射墨，所述噴墨打印設(shè)
備包括驅(qū)動單元，用于向所述電熱轉(zhuǎn)換器元件施加所述電脈 沖，所述電脈沖具有不噴射墨的預(yù)加熱脈沖、在施加了所述預(yù) 加熱脈沖之后施加的用于噴射墨的主加熱脈沖以及所述預(yù)加熱 脈沖與所述主加熱脈沖之間的暫停期；以及脈沖寬度控制單元，
用于當(dāng)與所述打印頭中的墨的粘度有關(guān)的溫度等于或低于預(yù)定 溫度時，使所述預(yù)加熱脈沖的寬度小于當(dāng)所述溫度高于所述預(yù) 定溫度時所使用的預(yù)加熱脈沖的寬度。
在本發(fā)明的第二方面，提供一種噴墨打印設(shè)備中的墨噴射 控制方法，所述噴墨打印設(shè)備使用打印頭來進行打印，所述打 印頭向電熱轉(zhuǎn)換器元件施加電脈沖以在墨中生成氣泡并利用所
述氣泡的壓力噴射墨，所述墨噴射控制方法包括驅(qū)動步驟， 用于向所述電熱轉(zhuǎn)換器元件施加所述電脈沖，所述電脈沖具有 不噴射墨的預(yù)加熱脈沖、在施加了所述預(yù)加熱脈沖之后施加的 用于噴射墨的主加熱"永沖以及所述預(yù)加熱脈沖與所述主加熱脈 沖之間的暫停期；以及脈沖寬度控制步驟，用于當(dāng)與所述打印 頭中的墨的粘度有關(guān)的溫度等于或低于預(yù)定溫度時，使所述預(yù) 加熱脈沖的寬度小于當(dāng)所述溫度高于所述預(yù)定溫度時所使用的 預(yù)加熱脈沖的寬度。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在與墨的粘度有關(guān)的預(yù)定溫度以下時從打
印頭所噴射的墨的量可以小于在高于預(yù)定溫度時所噴射的墨的 量。因此，對應(yīng)于低溫環(huán)境下墨粘度的增大，可以獲得適當(dāng)?shù)?br> 墨再填充時間，并且打印速度可以與圖像質(zhì)量相一致。
通過以下(參考附圖)對典型實施例的說明，本發(fā)明的其它 特征將變得明顯。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的 一 個實施例的噴墨打印機的結(jié)構(gòu) 的圖2A和2B是示出圖l中的打印頭和墨盒的詳細圖3是示出如圖l所示構(gòu)成的噴墨打印機的控制系統(tǒng)的總
體結(jié)構(gòu)的框圖4是示意性示出分頻加熱脈沖的圖5是示出墨噴射量的溫度依賴性的圖6是示出墨的溫度和粘度之間的關(guān)系的圖7A和7B是示出利用主加熱脈沖施加氣泡產(chǎn)生所需的特
定能量時的氣泡狀態(tài)并示出在墨溫度不同時的氣泡產(chǎn)生邊界之
間的差異的圖8是示出高粘度的墨和較低粘度的正常墨的溫度-粘度曲 線的圖9是用于說明在使用正常墨和高粘度墨并且通過施加根 據(jù)傳統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)所確定的寬度的預(yù)加熱脈沖來驅(qū)動打印頭時所 獲得的再填充特性的圖IO是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例在環(huán)境溫度為預(yù)定第一 溫度以下時和在環(huán)境溫度高于第 一 溫度時的預(yù)加熱脈沖的寬度 的圖ll是示出低溫環(huán)境下的各預(yù)加熱脈沖寬度的墨粘度和 噴射狀態(tài)之間的關(guān)系的圖12是示出墨的粘度和再填充頻率之間的關(guān)系的圖13是示出在預(yù)定溫度19。C以下所使用的脈沖寬度表以 及在高于19.5。C的常溫環(huán)境下所使用的表的圖14是示出當(dāng)?shù)蜏丨h(huán)境的整個范圍都使用預(yù)定脈沖寬度 表時預(yù)加熱脈沖寬度和再填充頻率的圖；以及
圖15是示出當(dāng)改變低溫環(huán)境的整個范圍所使用的脈沖寬度表時預(yù)加熱脈沖寬度和再填充頻率的圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。 第一實施例
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第 一 實施例的噴墨打印機的除箱蓋以 外的結(jié)構(gòu)的立體圖。
如圖1所示，本實施例的噴墨打印機包括滑座2,在其上 可拆卸地安裝打印頭3;和驅(qū)動機構(gòu)，用于移動滑座2以使用打 印頭3進行掃描。即，滑座電動機M1是通過皮帶輪等傳動機構(gòu)4 向滑座2傳送驅(qū)動力的驅(qū)動源，并且在圖1中的箭頭"A"所示的 方向上往復(fù)移動滑座2。將對應(yīng)于噴墨打印機所使用的墨的類型 而設(shè)置的墨盒6可拆卸地安裝在滑座2上。在本實施例中，使用 四種顏色的墨，即黑色、青色、品紅色和黃色，因此在圖l中顯 示四個墨盒。在該例子中，所有墨都使用顏料作為著色劑，并 且，如后面要說明的一樣，在預(yù)定溫度以下的低溫環(huán)境下，墨 粘度的升高率大。
在滑座2中形成各種墨的墨供給路徑，以便將來自相應(yīng)墨 盒的墨提供給分別形成在黑色墨芯片和彩色墨芯片中的溝槽。
建立必要的電連接。因此，根據(jù)打印信號，打印頭3能夠向噴射 加熱器施加電壓脈沖，以在墨加熱器表面上生成氣泡，從而通 過噴射口噴射墨。即，在施加脈沖時，作為電熱轉(zhuǎn)換元件的噴 射加熱器產(chǎn)生熱能。然后，熱能引起形成氣泡的墨的膜沸騰， 其中氣泡的增長和收縮引起壓力變化。這樣所產(chǎn)生的壓力變化 用于通過噴射口噴射墨。
另外，本實施例的噴墨打印機包括進給機構(gòu)(紙張進給機構(gòu))5和恢復(fù)裝置10,該進給機構(gòu)5用于將打印薄片P、打印介質(zhì) 輸送(進給)與打印頭3所進行的掃描相對應(yīng)的預(yù)定距離，該恢復(fù) 裝置10用于當(dāng)打印頭3用于掃描時在滑座2的移動范圍內(nèi)對位于 噴墨打印機的 一端處的打印頭3進行恢復(fù)處理。
利用該噴墨打印機結(jié)構(gòu)，通過進給機構(gòu)5將打印薄片P輸送 至打印頭3所掃描的區(qū)域，從而將墨沉積在打印薄片P上以在打 印薄片P上再現(xiàn)(打印)圖像或字符。
現(xiàn)在將更加詳細地說明上述噴墨打印機的結(jié)構(gòu)?；?在 一處與驅(qū)動帶7連接，驅(qū)動帶7是對用于傳送由滑座電動機M1 所產(chǎn)生的驅(qū)動力的傳動機構(gòu)4所設(shè)置的其中 一個組件。還由導(dǎo)軸 13支持滑座2，并且滑座2可以在圖l中的箭頭A所示的方向上沿 著導(dǎo)軸13自由滑動。利用該結(jié)構(gòu)，通過滑座電動機M1的正向或 反向轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的驅(qū)動力，能夠正向或反向移動滑座2。此外， 再次參考圖1 ，使用刻度尺8檢測滑座2在箭頭A所示的方向上的 位置。在本實施例中，以預(yù)定間距在透明PET膜上打印黑條作 為刻度尺8，此后，將刻度尺8的一端固定到機架(chassis)9,而 另一端由板簧(未示出)支持。然后，當(dāng)通過對滑座2所設(shè)置的傳 感器進行刻度尺條8的光學(xué)檢測時，能夠精確地獲得滑座2的位 置。
壓紙部件(未示出)位于與打印頭3的掃描中的各噴射口陣 列相對的區(qū)域內(nèi)。通過壓紙部件維持打印薄片P的平坦面而在 壓紙部件上輸送打印薄片P，并且在這種狀態(tài)下，將各種顏色 的墨噴射在打印薄片P上。
附圖標(biāo)記14表示由輸送電動機M 2 (未示出)驅(qū)動的輸送輥， 附圖標(biāo)記15表示利用彈簧(未示出)使打印薄片P與輸送輥14接 觸的壓緊輥，附圖標(biāo)記16表示可轉(zhuǎn)動地支撐壓緊輥15的壓緊輥 保持器16。附圖標(biāo)記17表示被裝配在輸送輥14的一端的輸送輥齒輪。通過中間齒輪(未示出)將輸送電動機M2的轉(zhuǎn)動傳送至輸 送輥齒輪17,從而驅(qū)動輸送輥14。附圖標(biāo)記20表示用于將由打 印頭3在其上形成了圖像的打印薄片P排出到打印機外部的排 出輥，類似地，排出輥20接收輸送電動機M2的轉(zhuǎn)動，并且通過 該轉(zhuǎn)動驅(qū)動排出輥20。此外，通過彈簧(未示出)所施加的壓力 使得刺狀物(spur)(未示出)與打印薄片接觸。附圖標(biāo)記22表示可 轉(zhuǎn)動地支持刺狀物的刺狀物保持器。
如上所述，將用于維持打印頭3的噴射功能的恢復(fù)裝置10 配置在滑座2在打印操作過程中往復(fù)移動的范圍(掃描區(qū)域)外 的預(yù)定范圍內(nèi)(例如，與初始位置相對應(yīng)的位置)?；謴?fù)裝置IO 包括覆蓋機構(gòu)ll,用于覆蓋打印頭3的噴射口面；以及擦拭機 構(gòu)12,用于清潔打印頭3的噴射口面(形成各種顏色的噴射口陣 列的面)。當(dāng)覆蓋機構(gòu)ll覆蓋了噴射口面時，抽吸泵等為恢復(fù)裝 置所設(shè)置的抽吸機構(gòu)(未示出)與被覆蓋的噴射口面互鎖，并且 強制排出噴射口中的墨。結(jié)果，能夠進行從打印頭3的墨流路去 除粘稠的墨或氣泡等的恢復(fù)處理。此外，當(dāng)在空閑時段期間覆 蓋打印頭3的噴射口面時，能夠保護打印頭3，并且可以防止墨 變干。另外，位于覆蓋機構(gòu)11附近的擦拭機構(gòu)12能夠進行清潔 處理，以去除附著在打印頭3的噴射口面的墨滴。這樣，通過使 用覆蓋機構(gòu)11和擦拭機構(gòu)12,能夠維持打印頭的正常噴射狀態(tài)。
圖2A和2B是示出圖1中的打印頭3和墨盒6的詳細圖。如圖 2A和2B所示，本實施例的打印頭3與要安裝墨盒6的墨盒保持器 一體形成。即，將各種顏色的墨盒61、 62、 63和64可拆卸地安 裝在打印頭3的墨盒保持器中。對于打印頭3，在形成噴射口的 一端，在各墨流路中設(shè)置有電熱轉(zhuǎn)換元件。通過向電熱轉(zhuǎn)換元 件施加電脈沖，生成用于在墨的表面產(chǎn)生膜沸騰的熱能。結(jié)果， 基于打印數(shù)據(jù)，通過噴射口噴射從墨盒所提供的墨。應(yīng)該注意，
13將與墨盒保持器一體形成的打印頭3可拆卸地安裝在圖l所示的
滑座2上。
圖3是示出如圖1所示構(gòu)成的噴墨打印機的總體控制系統(tǒng) 的框圖如圖3所示，控制器600包括微型計算機型的CPU 601和 ROM 602,在ROM 602中，存儲用于執(zhí)行各種打印才莫式并控制 相應(yīng)的打印操作的程序、用于控制后面將說明的加熱脈沖的寬 度的程序以及所需的工作表。控制器600還包括專用集成電路 (ASIC)603,專用集成電路603生成控制信號，例如，用于在執(zhí) 行各種打印模式時控制滑座電動機M1的控制信號、用于控制紙 張進給電動機M 2的控制信號以及用于控制打印頭3所進行的打 印的控制信號等。此外，控制器600包括RAM 604和系統(tǒng)總線 605,其中，在RAM 604中準(zhǔn)備用于顯影圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域和工作 區(qū)，系統(tǒng)總線605用于相互連接CPU 601和其它元件以進行數(shù)據(jù) 交換。此外，控制器600包括A/D轉(zhuǎn)換器606， A/D轉(zhuǎn)換器606從 后面說明的傳感器組接收模擬信號，將該模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號，并且將該數(shù)字信號發(fā)送給CPU 601。
附圖標(biāo)記610表示主計算機(或圖像閱讀器或數(shù)字照相機)， 主計算機610用作圖像數(shù)據(jù)提供源，并且通過接口 (1/F)611向控 制器600發(fā)送圖像數(shù)據(jù)、命令和狀態(tài)信號或者從控制器600接收 圖像數(shù)據(jù)、命令和狀態(tài)信號。
附圖標(biāo)記620表示由操作者在輸入指令時所使用的電源開 關(guān)621、打印開始開關(guān)622和恢復(fù)開關(guān)623等開關(guān)構(gòu)成的開關(guān)組， 其中，恢復(fù)開關(guān)623用于指示開始打印頭3的恢復(fù)處理。附圖標(biāo) 記630表示傳感器組，包括位置傳感器631，它是與刻度尺8 配合使用的光耦合器(photocoupler),用于檢測打印頭3是否已 被移動和/或現(xiàn)在是否位于初始位置；以及溫度傳感器632，其
14位于相對于打印機的適當(dāng)位置處，用于檢測環(huán)境溫度。此外，
附圖標(biāo)記640表示驅(qū)動滑座電動機M1的驅(qū)動器，附圖標(biāo)記642 表示驅(qū)動紙張進給電動機M 2的驅(qū)動器。控制器6 0 0從溫度傳感 器632獲得環(huán)境溫度，并且使用所獲得的溫度來選擇后面將說明 的用于預(yù)加熱的脈沖寬度?？梢栽趩訃娔蛴C時或在完成 一頁的打印時，進行環(huán)境溫度的獲?。换蛘?，可以在每當(dāng)打印 了十頁時或每當(dāng)經(jīng)過了預(yù)定時間段時(例如，每當(dāng)進行了 一小時 的打印時)，獲取環(huán)境溫度。
利用上述結(jié)構(gòu)，本實施例的噴墨打印機分析通過接口 611 所發(fā)送的打印數(shù)據(jù)命令，并且在RAM 604中顯影要打印的圖像 數(shù)據(jù)。在RAM 604的存儲區(qū)域中，準(zhǔn)備用于顯影圖像數(shù)據(jù)的緩 沖區(qū)，該緩沖區(qū)具有與主掃描方向上的像素計數(shù)Hp相對應(yīng)的橫 向大小和與縱向像素數(shù)量64n(n為等于或大于l的整數(shù))相對應(yīng) 的縱向大小，其中，縱向像素數(shù)量64n對應(yīng)于打印頭的噴嘴陣列。 此外，在RAM 604的存儲區(qū)域中準(zhǔn)備RAM 604中的打印緩沖區(qū)， 發(fā)送給打印頭的數(shù)據(jù)參考該打印緩沖區(qū)，并且該打印緩沖區(qū)具 有與主掃描方向上的像素數(shù)量Vp相對應(yīng)的橫向大小和與在打 印頭的單次掃描中所打印的縱向上的像素數(shù)量6 4 n相對應(yīng)的縱 向大小。
在由打印頭3所進行的掃描過程中，ASIC 603直接訪問 RAM 604中的存儲區(qū)域(打印緩沖區(qū))，以獲得打印頭的各噴射 口處的噴射加熱器的驅(qū)動數(shù)據(jù)，并且將該驅(qū)動數(shù)據(jù)發(fā)送給打印 頭3(即，發(fā)送給打印頭3的驅(qū)動器)。
現(xiàn)在將說明對于上述噴墨打印機中的分頻脈沖所提供的 控制。
圖4是用于說明分頻加熱脈沖并示意性示出所述脈沖的 圖。在圖4中，Vop表示驅(qū)動電壓，Pi表示分頻脈沖的第一脈沖(以下稱為"預(yù)加熱脈沖")的脈沖寬度(以時間來表示，以下相同)。 P2表示間隔時間(也稱為"暫停期")，P3表示分頻脈沖的第二脈沖 (以下稱為"主加熱脈沖")的脈沖寬度。！\、 T2和T3分別表示用以 確定寬度Pi、 P2和P3的時間。確定驅(qū)動電壓V0p,以使得在施加 該電壓的脈沖時，向電熱轉(zhuǎn)換器元件提供必要的電能以生成用 于打印頭的墨流路中的墨的熱能。為該電壓所分配的值是固定 的，并且基于電熱轉(zhuǎn)換器元件的面積、阻抗和膜結(jié)構(gòu)以及打印 頭的流路結(jié)構(gòu)確定該值。
當(dāng)使用分頻脈沖來驅(qū)動打印頭3時，依次順序提供寬度為 Pi的預(yù)加熱脈沖、寬度為P2的間隔時間以及寬度為P3的主加熱 脈沖。預(yù)加熱脈沖是用于控制流路中的墨的溫度的脈沖，并且 主要用于控制所噴射的墨的量和墨再填充特性。將預(yù)加熱脈沖
寬度設(shè)置成這樣的值當(dāng)向電熱轉(zhuǎn)換元件施加預(yù)加熱脈沖時，
不噴射墨而通過這樣所生成的熱能加熱墨。將間隔時間設(shè)置為 在提供預(yù)加熱脈沖和4是供主加熱脈沖之間的預(yù)定經(jīng)過時間段， 以防止這兩個脈沖之間的相互千擾并使得墨流路中的墨的溫度 分布變得均勻。主加熱脈沖是用于在墨流路中的墨中產(chǎn)生氣泡 以通過噴射口噴射墨的脈沖。根據(jù)電熱轉(zhuǎn)換器元件的面積、阻 抗和膜結(jié)構(gòu)以及墨流路的結(jié)構(gòu)，確定主加熱脈沖的寬度。
當(dāng)進行使用上述分頻加熱脈沖的噴射控制時，基本上能夠 確定打印頭的墨噴射的量和再填充特性。另一方面，墨噴射的
量和再填充特性也受打印頭的溫度(墨溫度)的影響。圖5是示出 墨噴射量的溫度依賴性的圖。如圖5中的曲線a所示，噴射量Vd 相對于打印頭的環(huán)境溫度T R (=頭溫度T h )的升高而線性增加。 當(dāng)將該直線的傾率定義為溫度依賴性系數(shù)KT時，溫度依賴性系 數(shù)KT表示為 表達式1與打印頭的驅(qū)動條件無關(guān)，根據(jù)打印頭的結(jié)構(gòu)和墨的性質(zhì)
確定系數(shù)KT 。 曲線"a"所表示的打印頭具有系數(shù) KT=0.3[ng/。C.dot]。圖5中的曲線"b"和"c"分別表示其它打印頭。
能夠基于上述如圖5或者表達式(1)所示的關(guān)系來控制墨 噴射的量和再填充特性?，F(xiàn)在將對此進行詳細說明。
圖6是示出墨溫度T(。C)和墨粘度rKT)(CP)之間的關(guān)系的 圖。參考圖6，顯而易見，墨的粘度隨著墨的溫度的升高而降低。 因此，當(dāng)對于墨溫度存在Ta〈Tb的關(guān)系時，墨粘度ria〉Tib成立。
圖7A和7B是示出在通過施加主加熱脈沖P3來提供形成氣 泡所需的特定能量的情況下的氣泡狀態(tài)的圖。參考圖7 A和7 B, 對于不同的墨溫度，即不同的墨粘度，氣泡增長的邊界區(qū)域發(fā) 生改變。
在圖7A,示出墨溫度Ta相對較低且墨粘度ria增大的狀態(tài)。 因此，相對于使得氣泡增長的壓力pO來說，抑制氣泡增長的墨 的粘性阻抗(viscous resistance)Ra(ri)高。因此，氣泡增長區(qū)域凈皮 限制到點劃線所表示的范圍。即，要噴射的墨的量對應(yīng)于氣泡 增長區(qū)域。此外，由于粘性阻抗對應(yīng)于墨粘度的增大而升高， 因而通過氣泡的收縮再填充墨的速度降低。
另一方面，在圖7B中，示出墨溫度Tb高，即相對的墨粘度 rib降低的狀態(tài)。在這種情況下，相對于使得氣泡增長的壓力pO 來說，抑制氣泡增長的墨的粘性阻抗Rb(Ti)減小。因此，氣泡增 長區(qū)域能夠擴展至由雙點劃線所表示的范圍。即，要噴射的墨 的量對應(yīng)于該相對較大的增長區(qū)域。此外，對應(yīng)于該較低的墨 粘度，由于粘性阻抗減小，因而墨再填充速度提高。如上所述，為了增大要噴射的墨的量和提高再填充速度， 不僅應(yīng)升高噴射加熱器附近的墨的溫度，還應(yīng)升高噴射加熱器 的周圍區(qū)域中的墨的溫度。
在該溫度調(diào)節(jié)操作過程中，在時間T^參考圖4，下面同樣 參考圖4),在施加了預(yù)加熱脈沖Pi的能量之后，噴射加熱器附 近的墨溫度立即為高，但是距離噴射加熱器短距離處的墨溫度 較低。然后，當(dāng)在施加預(yù)加熱脈沖Pi之后經(jīng)過了約l微秒時，噴 射加熱器附近的墨的溫度降低，而距離噴射加熱器短距離處的 溫度比在時間T i時高，并且更遠距離處的溫度 一 定程度地升高。
在施加預(yù)加熱脈沖P i之后的幾纟效秒且緊挨著施加主加熱脈 沖P3之前的T2，噴射加熱器附近的墨溫度已進一步降低。然而， 在距離噴射加熱器短距離處，墨溫度繼續(xù)升高，并且在更遠距 離處，溫度升高直到等于噴射加熱器附近的溫度為止。
如上所述，在施加脈沖能量之后，需要預(yù)定時間段(時間間
隔P2)來升高距離噴射加熱器相對較遠的墨的溫度。在這種情況
下，在改變墨溫度分布的處理期間，隨著時間的過去，通過傳 送由噴射加熱器所產(chǎn)生的熱能，絕緣系統(tǒng)中可用的能量的總量 保持恒定。
此外，對于通過施加預(yù)加熱脈沖pi所提供的、以上述方式 被有效轉(zhuǎn)換成噴射能量的能量，即使在預(yù)加熱脈沖pi的寬度延
長到最大的情況下，間隔時間P 2的長度不應(yīng)短于預(yù)加熱脈沖P i
的寬度也是重要的。當(dāng)預(yù)加熱脈沖pi被延長到最大時，所提供 的能量將增加，并且噴射加熱器附近的墨的溫度將變得更高，
然而要注意，如果間隔時間P2的長度不合適，則噴射加熱器周 圍的墨的溫度將不會升高。
由于上述溫度調(diào)節(jié)將降低墨的粘度，因而將獲得適當(dāng)?shù)哪?再填充特性，并且將使得能夠進行高負荷打印。圖8是示出具有相對高的粘度的墨和具有較低粘度的正常
墨的溫度-粘度曲線的圖。如圖8所示，在低溫時，高粘度墨的 粘度的增大(在圖8中以附圖標(biāo)記"b"表示)比正常墨的粘度的增 大(在圖8中以附圖標(biāo)記"a"表示)大。
圖9是用于解釋使用通過日本特開平05-031905號公報中所 述的傳統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)處理所確定的預(yù)加熱脈沖寬度、同時使用正 常墨和本實施例的高粘度墨而在兩個溫度環(huán)境下驅(qū)動打印頭時 所獲得的再填充特性的圖。
在常溫(25。C)時，這兩種墨的再填充頻率為15KHz。另一 方面，在低溫(15。C)時，正常墨的再填充頻率為12.8KHz,而高 粘度墨的再填充頻率為11.7KHz。在這些再填充頻率的情況下， 當(dāng)打印負荷增加到高于預(yù)定水平的負荷時，對于再填充頻率為 11.7KHz的高粘度墨，不能適當(dāng)?shù)剡M行墨的再填充，并且發(fā)生 打印失敗。更具體地，當(dāng)使用采用分頻脈沖的傳統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)處 理時，在低溫環(huán)境下不能降低高粘度墨的粘度，從而使得再填 充頻率降低。具體地，如圖8所示，在高粘度墨的粘度的增加(b) 大于正常墨的粘度的增加(a)的低溫處的區(qū)域中，傳統(tǒng)溫度調(diào)節(jié) 操作不能將高粘度墨的粘度降低到與正常墨的粘度相當(dāng)?shù)恼?度。
因此，在本實施例中，如圖10所示，當(dāng)環(huán)境溫度等于或低 于預(yù)定的第一溫度時，為預(yù)加熱脈沖Pi設(shè)置的寬度比針對高于 第一溫度的溫度所設(shè)置的寬度小。結(jié)果，墨噴射量減少，并且 改善了再填充特性。
圖11是示出低溫環(huán)境下對于各預(yù)加熱脈沖寬度的墨粘度 和噴射狀態(tài)之間的關(guān)系的圖。在該圖中，附圖符號"o"表示正常 噴射，附圖符號"x，，表示表示噴射失敗。高粘度墨的粘度高于正 常墨的粘度。下面將首先說明傳統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)。對于圖ll的圖，表l用于 低溫環(huán)境下的預(yù)加熱脈沖寬度。表2用于常溫環(huán)境下的預(yù)加熱脈
沖寬度。表3用于高溫環(huán)境下的預(yù)加熱脈沖寬度。通過表1-3 的內(nèi)容顯而易見，當(dāng)使用傳統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)處理時，預(yù)加熱脈沖寬 度隨著所檢測到的環(huán)境溫度的降低而延長。
通過圖ll顯而易見，作為在低溫下使用表l的脈沖寬度的 溫度調(diào)節(jié)的結(jié)果，當(dāng)使用高粘度墨進行高負荷的打印時，獲得 較低濃度的打印圖像。這是由再填充失敗而導(dǎo)致的。對于表2 和3所示的溫度調(diào)節(jié)，同樣發(fā)生再填充失敗，并且在打印的圖像 中出現(xiàn)較低濃度。
相反，根據(jù)本實施例的溫度調(diào)節(jié)控制使得所噴射的墨的量 相對減少。即使在低溫環(huán)境下，圖11所示的表4的預(yù)加熱脈沖寬 度也短于傳統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)的表l中的預(yù)加熱脈沖寬度。即，使得所 噴射的墨的量小于傳統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)的所噴射的墨的量，從而使得 再填充頻率高于傳統(tǒng)再填充頻率。這使得不發(fā)生再填充失敗， 并且對高負荷打印消除了出現(xiàn)低濃度等的現(xiàn)象。即，對于要噴 射的墨的量，Vdl〉Vd2成立，其中，Vdl表示常溫環(huán)境下要噴 射的墨的量，Vd2表示低溫環(huán)境下要噴射的墨的量。當(dāng)在低溫 下降低要噴射的墨的量時，能夠獲得充分的墨再填充時間。
如上所述，在低溫環(huán)境下，將預(yù)加熱脈沖的寬度設(shè)置成與 墨量Vd2相對應(yīng)的值。因此，低溫環(huán)境下的預(yù)加熱脈沖寬度小 于常溫環(huán)境下的預(yù)加熱脈沖寬度。應(yīng)該注意，墨量Vd2是加速 完成墨再填充處理的墨噴射量。即，在低溫時的圖像形成處理 中，"確保打印速度(再填充速度)"比"提供與在常溫時所提供的
墨量相等的墨量"更為重要。
具體地，參考圖8所示的墨溫度-粘度曲線和圖12中的墨粘 度-再填充曲線，在19。C以下的溫度時發(fā)生再填充失敗。因此，在本實施例中，在19。C以下的溫度環(huán)境下使用表4。
如圖13所示，在19。C以下的溫度時，4吏用表4中所示的脈 沖寬度來驅(qū)動打印頭，而在高于19。C的溫度時，使用在常溫環(huán) 境下所使用的表中所示的脈沖寬度來驅(qū)動打印頭。
在上述說明中，作為例子示出了具有圖8所示的粘度的墨， 并且在19。C以下的溫度環(huán)境下使用了表4的內(nèi)容。然而，很自 然地，當(dāng)使用具有不同粘度的墨時，19。C以下的溫度環(huán)境下的 粘度發(fā)生改變，并且使用不同的表。例如，在將常溫(25。C)時 墨的再填充頻率15KHz改變成低溫(15。C)時的再填充頻率 12.0KHz的情況下，即使在對19。C以下的環(huán)境溫度4吏用表3時， 也可以適當(dāng)進行高負荷打印。
此外，19。C以下溫度時的粘度在19。C以下~ 15。C以上的范 圍、到低于15。C 10。C以上的范圍、到低于10。C的范圍內(nèi)隨著 溫度的降低而增大。在這種情況下，如圖14所示，當(dāng)對所有溫 度范圍使用表4時，再填充頻率根據(jù)粘度的增大而降低(參考圖8 和12)。
因此，即4吏當(dāng)溫度為19。C以下時，也可以^又通過改變對應(yīng) 于溫度的表來增大再填充頻率。例如，如圖15所示，對于19。C 以下~ 15。C以上的范圍使用表4，而對于低于15。C 10。C以上 的范圍使用針對較小預(yù)加熱脈沖寬度的表5。此外，對于低于 10。C的范圍使用針對更小脈沖寬度的表6。因此，能夠獲得滿 意的打印結(jié)果。
當(dāng)進行上述的噴射處理或溫度調(diào)節(jié)處理時，能夠在低溫時 不伴隨光學(xué)濃度(optical density, OD)的劣化而改善再填充功 能，并且能夠適當(dāng)進行打印。
此外，在基于使用表4所進行的溫度調(diào)節(jié)而進行的打印操 作中，作為噴墨打印機處理中的一個處理，還可以進行用于將處理液添加到打印介質(zhì)所使用的程序，從而使得可以增大光學(xué) 濃度。
第二實施例
本發(fā)明的第二實施例涉及使用第一實施例所述的高粘度 墨為黑色墨且使用正常墨(低粘度墨)為彩色墨(青色、品紅色和 黃色墨)的情況。
由于黑色墨和彩色墨的粘度不同，因而在19。C以下的溫度 環(huán)境下使用不同的表。對于黑色墨，如在第一實施例中一樣， 對于常溫環(huán)境使用表2，對于高溫環(huán)境使用表3，并且對于低溫 環(huán)境使用表4。對于彩色墨，使用通過使用傳統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)所獲得 的脈沖寬度，并且當(dāng)檢測到的環(huán)境溫度高時，減小脈沖寬度。 具體地，與對傳統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)所使用的表一樣，對于低溫環(huán)境使 用表l，對于常溫環(huán)境使用表2，并且對于高溫環(huán)境使用表3。
在這種使用具有不同粘度的多種類型的墨的情況下，必須 僅使用與這些墨類型相對應(yīng)的表來進行適當(dāng)?shù)拇蛴　?br> 第三實施例
根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，噴墨打印機包括多種打印模 式，并且選擇其中一種模式來進行打印。將不再重復(fù)與第一實 施例的內(nèi)容重復(fù)的內(nèi)容。
作為打印模式，噴墨打印機包括例如速度優(yōu)先模式和圖像 質(zhì)量優(yōu)先模式，控制器60 0根據(jù)所選擇的打印模式控制打印操 作。
在速度優(yōu)先模式中，在常溫環(huán)境下使用墨量Vdl進行打印， 在低溫環(huán)境下使用墨量Vd2進行打印。另一方面，在圖像質(zhì)量 優(yōu)先模式中，在常溫環(huán)境和低溫環(huán)境下都使用墨量Vdl進行打 印。然而，應(yīng)該注意，使用墨量Vdl進行打印的驅(qū)動頻率與再 填充頻率相比應(yīng)該相當(dāng)?shù)氐汀Ｍㄟ^該處理，由于能夠適當(dāng)進刊-墨再填充，因而，即使對于高負荷打印，也能夠防止圖像質(zhì)量 的下降。
其它實施例
另外，可以為打印頭設(shè)置溫度傳感器，并且可以使用由溫 度傳感器所獲得的打印頭的溫度信息來選擇表。
在上述實施例的說明中，使用了顏料墨作為高粘度墨，然 而，本發(fā)明所使用的墨當(dāng)然不局限于這種類型的墨。只要在預(yù) 定溫度以下時墨的再填充特性下降，則本發(fā)明能夠應(yīng)用于任何 類型的墨，并且能夠根據(jù)墨的特性確定預(yù)定溫度。
本發(fā)明不局限于所公開的典型實施例。所附權(quán)利要求書的范圍 符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1. 一種使用打印頭來進行打印的噴墨打印設(shè)備，所述打印頭向電熱轉(zhuǎn)換器元件施加電脈沖以在墨中生成氣泡并利用所述氣泡的壓力噴射墨，所述噴墨打印設(shè)備包括驅(qū)動單元，用于向所述電熱轉(zhuǎn)換器元件施加所述電脈沖，所述電脈沖具有不噴射墨的預(yù)加熱脈沖、在施加了所述預(yù)加熱脈沖之后施加的用于噴射墨的主加熱脈沖以及所述預(yù)加熱脈沖與所述主加熱脈沖之間的暫停期；以及脈沖寬度控制單元，用于當(dāng)與所述打印頭中的墨的粘度有關(guān)的溫度等于或低于預(yù)定溫度時，使所述預(yù)加熱脈沖的寬度小于當(dāng)所述溫度高于所述預(yù)定溫度時所使用的預(yù)加熱脈沖的寬度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的噴墨打印設(shè)備，其特征在于，使 用具有高粘度的高粘度墨和具有比所述高粘度墨的粘度低的粘 度的正常墨作為所述墨；以及當(dāng)使用所述高粘度墨時，所述脈沖寬度控制單元使所述預(yù) 加熱脈沖更小。
3. —種噴墨打印設(shè)備中的墨噴射控制方法，所述噴墨打印 設(shè)備使用打印頭來進行打印，所述打印頭向電熱轉(zhuǎn)換器元件施 加電脈沖以在墨中生成氣泡并利用所述氣泡的壓力噴射墨，所述墨噴射控制方法包括驅(qū)動步驟，用于向所述電熱轉(zhuǎn)換器元件施加所述電脈沖， 所述電脈沖具有不噴射墨的預(yù)加熱脈沖、在施加了所述預(yù)加熱 脈沖之后施加的用于噴射墨的主加熱脈沖以及所述預(yù)加熱脈沖 與所述主加熱脈沖之間的暫停期；以及脈沖寬度控制步驟，用于當(dāng)與所述打印頭中的墨的粘度有 關(guān)的溫度等于或低于預(yù)定溫度時，使所述預(yù)加熱脈沖的寬度小 于當(dāng)所述溫度高于所述預(yù)定溫度時所使用的預(yù)加熱脈沖的寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的墨噴射控制方法，其特征在于，所述噴墨打印設(shè)備使用具有高粘度的高粘度墨和具有比所述高粘度墨的粘度低的粘度的正常墨作為所述墨；以及當(dāng)使用所述高粘度墨時，所述脈沖寬度控制步驟使所述預(yù) 加熱3永沖更小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種噴墨打印設(shè)備和墨噴射控制方法。對于使用高粘度墨并基于表1的溫度調(diào)節(jié)處理，在低溫環(huán)境下，在高負荷打印時可能發(fā)生墨再填充失敗并可能出現(xiàn)較低濃度。另外，對于使用高粘度墨并基于表2和3的溫度調(diào)節(jié)處理，在低溫環(huán)境下，可能發(fā)生墨再填充失敗并可能出現(xiàn)較低濃度。另一方面，對于使用表4的溫度調(diào)節(jié)處理，在相同的低溫環(huán)境下，使用比傳統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)用的表1的預(yù)加熱脈沖寬度小的預(yù)加熱脈沖寬度。因此，不會發(fā)生墨再填充失敗，并且在高負荷打印期間不會出現(xiàn)水平或垂直間隙。
文檔編號B41J2/05GK101503023SQ200910005148
公開日2009年8月12日 申請日期2009年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日
發(fā)明者巖崎督, 青野清美 申請人:佳能株式會社