CN101503023B - 喷墨打印设备和墨喷射控制方法 - Google Patents

喷墨打印设备和墨喷射控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种喷墨打印设备和墨喷射控制方法。对于使用高粘度墨并基于表1的温度调节处理，在低温环境下，在高负荷打印时可能发生墨再填充失败并可能出现较低浓度。另外，对于使用高粘度墨并基于表2和3的温度调节处理，在低温环境下，可能发生墨再填充失败并可能出现较低浓度。另一方面，对于使用表4的温度调节处理，在相同的低温环境下，使用比传统温度调节用的表1的预加热脉冲宽度小的预加热脉冲宽度。因此，不会发生墨再填充失败，并且在高负荷打印期间不会出现水平或垂直间隙。

Description

喷墨打印设备和墨喷射控制方法
技术领域
本发明涉及一种喷墨打印设备和墨喷射控制方法。本发明尤其涉及对于墨喷射系统中所使用的脉冲的控制，在该墨喷射系统中，向电热转换器元件施加脉冲以加热墨并产生用于喷射墨的气泡。
背景技术
喷墨打印设备是对各种类型的打印介质进行高速、降噪打印的所谓的非击打型打印设备。由于这类喷墨打印设备所具有的这一明显优点，它们被广泛用作打印机、复印机、传真机和工业用的大幅面打印机(打印海报、CAD图形等)中的打印机构。
通常，喷墨打印设备使用染料墨(dye ink)，然而，利用染料墨的印刷品一般在耐光性、耐气性和耐水性方面较差，并且不适于户外张贴的通知或长期保存用的记录物。
另一方面，使用颜料作为着色剂的颜料墨(pigment ink)在耐光性、耐气性和耐水性方面优于染料墨。然而，所使用的颜料不是溶解在溶剂中，而是分散在溶剂中。因此，由于用作分散剂的溶剂的粘度高，因而颜料墨的粘度趋于比染料墨的粘度更高。此外，尤其对于在进行快速高质量打印时提供优质墨定影性质和彩色显影的某些类型的商用打印设备，对纸张进行表面准备处理以与墨进行反应。在这种情况下，可以对墨添加与纸张表面准备液反应的溶剂，因而，这种墨的粘度趋于变得高于正常颜料墨的粘度。此外，在低温环境下，这种高粘度墨的粘度急剧增大，结果，可能出现以下问题：所喷射的墨的量可能减少或者可能发生墨再填充(refill)性能的下降。
作为针对这一问题的措施，众所周知有一种调节墨的温度(以下还简称之为温度调节)以对影响所喷射的墨的量的墨粘度进行控制的传统喷墨打印机等。
例如，该类型的示例性喷墨打印机通过使用加热器(仅用于加热打印头的加热器或者是还用于墨喷射的加热器)和温度传感器进行温度调节，其中，加热器用于加热保持墨的打印头，温度传感器用于检测与墨有关的打印头的温度。具体地，通过将温度传感器所检测到的温度反馈给加热器的热量施加，来进行温度调节。另外，已知还有一种不使用检测温度反馈而仅控制使用加热器的热生成来进行温度调节的喷墨打印机。这种喷墨打印机的一种结构是将加热器和温度传感器安装在打印头附近，例如，安装在构成打印头的部件上，而另一种结构是将加热器和温度传感器与打印头分开安装。
此外，已知一种在不进行温度调节的情况下直接改变喷射的墨的量的系统。可以单独使用该系统或者与上述方法其中之一一起使用该系统。具体地，根据该系统，在向电热转换元件(以下还称之为喷射加热器)施加脉冲时，通过喷射加热器生成热能，以加热墨并形成气泡，并且使用气泡所形成的压力来喷射墨。在该系统中，改变施加给喷射加热器的脉冲(以下还称之为加热脉冲)的脉冲宽度，以控制用于改变所喷射的墨的量而生成的热量。
已知通过使用和组合上述结构进行温度调节的以下进行方式。
(1)不断地进行打印头的温度调节(外部/附近)。包括温度反馈。
(2)仅根据需要进行打印头的温度调节(外部/附近)。包括温度反馈。
(3)进行用于使打印头处于高温(高于环境温度)的温度调节。包括温度反馈。
(4)对单一加热脉冲(单脉冲)的脉冲宽度进行调制。
(5)对分频加热脉冲(divided heat pulse)(双脉冲)的脉冲宽度进行调制。
然而，在进行方式(1)中，由于不断地进行温度调节，因而加速了伴随着加热器的加热的、墨中的溶剂水的蒸发，因此导致打印头的喷射口内的墨的粘度增大，或者甚至墨粘附到喷射口上。结果，可能发生墨喷射方向偏斜的墨的偏离以及墨喷射失败等喷射故障，或者可能发生墨中着色剂的浓度相对增加，从而在打印结果中导致浓度变化或不均匀的浓度。在任一情况下，都会发生打印的图像的质量下降。
在进行方式(2)中，仅根据需要进行温度调节，即，这是改进了的进行方式(1)。根据进行方式(2)，例如，仅在输入打印指令之后，才启动温度调节。因此，必须提供加热用的能量(例如，加热器的发热量(W))，以在比较短的时间内达到预定温度。但是，如果在温度控制中温度纹波(ripple)的宽度增大，则可能发生不能进行精确温度控制的状况。在这种情况下，所喷射的墨的量可能由于该纹波而波动，并且可能发生浓度变化或者出现不均匀浓度。另一方面，为了精确进行温度调节，必须减少所提供的能量。因而，达到目标温度将需要延长时间，因此出现打印开始所需的等待时间增加的问题。
进行方式(3)是相对于这样一个系统的，在该系统中，为了应对由于当地外部温度变化而产生的影响或者由于作为打印头温度升高(打印期间发生的温度升高)的结果而发生的温度变化所产生的影响，设置要调节的温度高于周围环境的温度。根据进行方式(3)，在低负荷(low-duty)打印期间，可以降低喷射墨量的波动。然而，在高负荷(high-duty)打印期间，例如，在所谓的固体涂料打印(solid-paint printing)期间，由温度升高所产生的影响是不可避免的。另外，当将加热器或温度传感器安装在支持加热器板的例如由氧化铝制成的基板上时，可以获得针对温度升高的满意的温度调节响应。其中，将喷射加热器配置在加热器板上。然而，基板所使用的氧化铝材料的热容量非常大，因此可能出现将会引起喷射墨量波动的温度纹波。
对于通过气泡形成进行的墨喷射方法使用根据进行方式(4)所提供的系统，对于该系统，可以使用单一加热脉冲(以下还称之为单脉冲)完成脉冲宽度的调制。具体地，根据该系统，可以通过改变单脉冲的脉冲宽度来改变要喷射的墨的量。然而，该系统不能提供所喷射的墨的量的变化，而所喷射的墨的量的变化可以应对作为打印头处的温度变化的结果而发生的波动。因此，在这种情况下，问题是使用单脉冲的脉冲宽度调制系统仅以小的控制宽度控制所喷射的墨的量。
如日本特开平H05-031905(1993)所述，根据进行方式(5)所建立的系统使用分频加热脉冲调制脉冲宽度，并且不会发生根据上述进行方式建立的系统所遇到的问题。根据该系统所使用的墨喷射控制序列，以预定周期间隔，提供预加热脉冲以加热墨，但是仅加热到不喷射墨程度的温度，此后提供喷射墨所使用的主加热脉冲。在该例子中，为了维持喷射恒定量的墨，控制预加热脉冲的脉冲宽度。例如，在低温环境下，设置的脉冲宽度大于在常温时所使用的脉冲宽度。然后，当在低温执行该控制序列时，可防止所喷射的墨的量被减少，并且可以喷射稳定量的墨。
另外，施加预加热脉冲以升高喷射加热器周围的墨的温度，还降低墨的粘度。此外，作为使用预加热脉冲所进行的加热的结果，在施加主加热脉冲时，可以喷射所期望量的墨。
然而，当在使用上述颜料墨等粘度较高的墨的情况下仅实施根据进行方式(5)的系统时，墨再填充功能在低温环境下可能劣化。
具体地，在一定低温环境下，粘度的升高率增大。并且，在这种情况下，当不能通过延长预加热脉冲宽度适当降低墨的粘度时，墨的流动速度将会降低。并且，如果发生这一情况，则将需要更长时间来填充(或再填充)打印头的喷射口内的墨路和准备墨的喷射。结果，墨再填充操作可能与喷射周期不同步，结果将引起喷射量低于所规定的喷射量等墨喷射故障。尤其当进行高负荷打印时，由于再填充失败而引起的打印质量下降变得尤为明显。
此外，即使在为了降低墨的粘度或者为了维持喷射量而延长预加热脉冲宽度时，随着打印速度的提高，对预加热脉冲宽度也有限制(需要的再填充时间)。具体地，当打印速度提高时，伴随着打印头驱动周期的长度的相应缩短，并且施加包括预加热脉冲的加热脉冲用的时间长度必须不超过该周期的长度。
此外，除要求提高打印速度外，同样还要求高的图像质量。即，要求即使在低温环境下也能够提高在打印期间确保墨喷射量的所有打印能力。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种对应于低温环境下的墨粘度增大而表现适当的墨再填充功能的喷墨打印设备和墨喷射控制方法。
在本发明的第一方面，提供一种使用打印头来进行打印的喷墨打印设备，所述打印头向电热转换器元件施加电脉冲以在墨中生成气泡并利用所述气泡的压力喷射墨，所述喷墨打印设备包括：驱动单元，用于向所述电热转换器元件施加所述电脉冲，所述电脉冲具有不喷射墨的预加热脉冲、在施加了所述预加热脉冲之后施加的用于喷射墨的主加热脉冲以及所述预加热脉冲与所述主加热脉冲之间的暂停期；以及脉冲宽度控制单元，用于当与所述打印头中的墨的粘度有关的温度等于或低于预定温度时，使所述预加热脉冲的宽度小于当所述温度高于所述预定温度时所使用的预加热脉冲的宽度。
在本发明的第二方面，提供一种喷墨打印设备中的墨喷射控制方法，所述喷墨打印设备使用打印头来进行打印，所述打印头向电热转换器元件施加电脉冲以在墨中生成气泡并利用所述气泡的压力喷射墨，所述墨喷射控制方法包括：驱动步骤，用于向所述电热转换器元件施加所述电脉冲，所述电脉冲具有不喷射墨的预加热脉冲、在施加了所述预加热脉冲之后施加的用于喷射墨的主加热脉冲以及所述预加热脉冲与所述主加热脉冲之间的暂停期；以及脉冲宽度控制步骤，用于当与所述打印头中的墨的粘度有关的温度等于或低于预定温度时，使所述预加热脉冲的宽度小于当所述温度高于所述预定温度时所使用的预加热脉冲的宽度。
根据上述结构，在与墨的粘度有关的预定温度以下时从打印头所喷射的墨的量可以小于在高于预定温度时所喷射的墨的量。因此，对应于低温环境下墨粘度的增大，可以获得适当的墨再填充时间，并且打印速度可以与图像质量相一致。
通过以下(参考附图)对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例的喷墨打印机的结构的图；
图2A和2B是示出图1中的打印头和墨盒的详细图；
图3是示出如图1所示构成的喷墨打印机的控制系统的总体结构的框图；
图4是示意性示出分频加热脉冲的图；
图5是示出墨喷射量的温度依赖性的图；
图6是示出墨的温度和粘度之间的关系的图；
图7A和7B是示出利用主加热脉冲施加气泡产生所需的特定能量时的气泡状态并示出在墨温度不同时的气泡产生边界之间的差异的图；
图8是示出高粘度的墨和较低粘度的正常墨的温度-粘度曲线的图；
图9是用于说明在使用正常墨和高粘度墨并且通过施加根据传统温度调节所确定的宽度的预加热脉冲来驱动打印头时所获得的再填充特性的图；
图10是示出根据本发明的实施例在环境温度为预定第一温度以下时和在环境温度高于第一温度时的预加热脉冲的宽度的图；
图11是示出低温环境下的各预加热脉冲宽度的墨粘度和喷射状态之间的关系的图；
图12是示出墨的粘度和再填充频率之间的关系的图；
图13是示出在预定温度19℃以下所使用的脉冲宽度表以及在高于19.5℃的常温环境下所使用的表的图；
图14是示出当低温环境的整个范围都使用预定脉冲宽度表时预加热脉冲宽度和再填充频率的图；以及
图15是示出当改变低温环境的整个范围所使用的脉冲宽度表时预加热脉冲宽度和再填充频率的图。
具体实施方式
现在将参考附图详细说明本发明的优选实施例。
第一实施例
图1是根据本发明的第一实施例的喷墨打印机的除箱盖以外的结构的立体图。
如图1所示，本实施例的喷墨打印机包括：滑座2，在其上可拆卸地安装打印头3；和驱动机构，用于移动滑座2以使用打印头3进行扫描。即，滑座电动机M1是通过皮带轮等传动机构4向滑座2传送驱动力的驱动源，并且在图1中的箭头“A”所示的方向上往复移动滑座2。将对应于喷墨打印机所使用的墨的类型而设置的墨盒6可拆卸地安装在滑座2上。在本实施例中，使用四种颜色的墨，即黑色、青色、品红色和黄色，因此在图1中显示四个墨盒。在该例子中，所有墨都使用颜料作为着色剂，并且，如后面要说明的一样，在预定温度以下的低温环境下，墨粘度的升高率大。
在滑座2中形成各种墨的墨供给路径，以便将来自相应墨盒的墨提供给分别形成在黑色墨芯片和彩色墨芯片中的沟槽。另外，滑座2和由上述芯片构成的打印头3各自具有接触面，以建立必要的电连接。因此，根据打印信号，打印头3能够向喷射加热器施加电压脉冲，以在墨加热器表面上生成气泡，从而通过喷射口喷射墨。即，在施加脉冲时，作为电热转换元件的喷射加热器产生热能。然后，热能引起形成气泡的墨的膜沸腾，其中气泡的增长和收缩引起压力变化。这样所产生的压力变化用于通过喷射口喷射墨。
另外，本实施例的喷墨打印机包括进给机构(纸张进给机构)5和恢复装置10，该进给机构5用于将打印薄片P、打印介质输送(进给)与打印头3所进行的扫描相对应的预定距离，该恢复装置10用于当打印头3用于扫描时在滑座2的移动范围内对位于喷墨打印机的一端处的打印头3进行恢复处理。
利用该喷墨打印机结构，通过进给机构5将打印薄片P输送至打印头3所扫描的区域，从而将墨沉积在打印薄片P上以在打印薄片P上再现(打印)图像或字符。
现在将更加详细地说明上述喷墨打印机的结构。滑座2在一处与驱动带7连接，驱动带7是对用于传送由滑座电动机M1所产生的驱动力的传动机构4所设置的其中一个组件。还由导轴13支持滑座2，并且滑座2可以在图1中的箭头A所示的方向上沿着导轴13自由滑动。利用该结构，通过滑座电动机M1的正向或反向转动所产生的驱动力，能够正向或反向移动滑座2。此外，再次参考图1，使用刻度尺8检测滑座2在箭头A所示的方向上的位置。在本实施例中，以预定间距在透明PET膜上打印黑条作为刻度尺8，此后，将刻度尺8的一端固定到机架(chassis)9，而另一端由板簧(未示出)支持。然后，当通过对滑座2所设置的传感器进行刻度尺条8的光学检测时，能够精确地获得滑座2的位置。
压纸部件(未示出)位于与打印头3的扫描中的各喷射口阵列相对的区域内。通过压纸部件维持打印薄片P的平坦面而在压纸部件上输送打印薄片P，并且在这种状态下，将各种颜色的墨喷射在打印薄片P上。
附图标记14表示由输送电动机M2(未示出)驱动的输送辊，附图标记15表示利用弹簧(未示出)使打印薄片P与输送辊14接触的压紧辊，附图标记16表示可转动地支撑压紧辊15的压紧辊保持器16。附图标记17表示被装配在输送辊14的一端的输送辊齿轮。通过中间齿轮(未示出)将输送电动机M2的转动传送至输送辊齿轮17，从而驱动输送辊14。附图标记20表示用于将由打印头3在其上形成了图像的打印薄片P排出到打印机外部的排出辊，类似地，排出辊20接收输送电动机M2的转动，并且通过该转动驱动排出辊20。此外，通过弹簧(未示出)所施加的压力使得刺状物(spur)(未示出)与打印薄片接触。附图标记22表示可转动地支持刺状物的刺状物保持器。
如上所述，将用于维持打印头3的喷射功能的恢复装置10配置在滑座2在打印操作过程中往复移动的范围(扫描区域)外的预定范围内(例如，与初始位置相对应的位置)。恢复装置10包括：覆盖机构11，用于覆盖打印头3的喷射口面；以及擦拭机构12，用于清洁打印头3的喷射口面(形成各种颜色的喷射口阵列的面)。当覆盖机构11覆盖了喷射口面时，抽吸泵等为恢复装置所设置的抽吸机构(未示出)与被覆盖的喷射口面互锁，并且强制排出喷射口中的墨。结果，能够进行从打印头3的墨流路去除粘稠的墨或气泡等的恢复处理。此外，当在空闲时段期间覆盖打印头3的喷射口面时，能够保护打印头3，并且可以防止墨变干。另外，位于覆盖机构11附近的擦拭机构12能够进行清洁处理，以去除附着在打印头3的喷射口面的墨滴。这样，通过使用覆盖机构11和擦拭机构12，能够维持打印头的正常喷射状态。
图2A和2B是示出图1中的打印头3和墨盒6的详细图。如图2A和2B所示，本实施例的打印头3与要安装墨盒6的墨盒保持器一体形成。即，将各种颜色的墨盒61、62、63和64可拆卸地安装在打印头3的墨盒保持器中。对于打印头3，在形成喷射口的一端，在各墨流路中设置有电热转换元件。通过向电热转换元件施加电脉冲，生成用于在墨的表面产生膜沸腾的热能。结果，基于打印数据，通过喷射口喷射从墨盒所提供的墨。应该注意，将与墨盒保持器一体形成的打印头3可拆卸地安装在图1所示的滑座2上。
图3是示出如图1所示构成的喷墨打印机的总体控制系统的框图。
如图3所示，控制器600包括微型计算机型的CPU 601和ROM 602，在ROM 602中，存储用于执行各种打印模式并控制相应的打印操作的程序、用于控制后面将说明的加热脉冲的宽度的程序以及所需的工作表。控制器600还包括专用集成电路(ASIC)603，专用集成电路603生成控制信号，例如，用于在执行各种打印模式时控制滑座电动机M1的控制信号、用于控制纸张进给电动机M2的控制信号以及用于控制打印头3所进行的打印的控制信号等。此外，控制器600包括RAM 604和系统总线605，其中，在RAM 604中准备用于显影图像数据的区域和工作区，系统总线605用于相互连接CPU 601和其它元件以进行数据交换。此外，控制器600包括A/D转换器606，A/D转换器606从后面说明的传感器组接收模拟信号，将该模拟信号转换成数字信号，并且将该数字信号发送给CPU 601。
附图标记610表示主计算机(或图像阅读器或数字照相机)，主计算机610用作图像数据提供源，并且通过接口(I/F)611向控制器600发送图像数据、命令和状态信号或者从控制器600接收图像数据、命令和状态信号。
附图标记620表示由操作者在输入指令时所使用的电源开关621、打印开始开关622和恢复开关623等开关构成的开关组，其中，恢复开关623用于指示开始打印头3的恢复处理。附图标记630表示传感器组，包括：位置传感器631，它是与刻度尺8配合使用的光耦合器(photocoupler)，用于检测打印头3是否已被移动和/或现在是否位于初始位置；以及温度传感器632，其位于相对于打印机的适当位置处，用于检测环境温度。此外，附图标记640表示驱动滑座电动机M1的驱动器，附图标记642表示驱动纸张进给电动机M2的驱动器。控制器600从温度传感器632获得环境温度，并且使用所获得的温度来选择后面将说明的用于预加热的脉冲宽度。可以在启动喷墨打印机时或在完成一页的打印时，进行环境温度的获取；或者，可以在每当打印了十页时或每当经过了预定时间段时(例如，每当进行了一小时的打印时)，获取环境温度。
利用上述结构，本实施例的喷墨打印机分析通过接口611所发送的打印数据命令，并且在RAM 604中显影要打印的图像数据。在RAM 604的存储区域中，准备用于显影图像数据的缓冲区，该缓冲区具有与主扫描方向上的像素计数Hp相对应的横向大小和与纵向像素数量64n(n为等于或大于1的整数)相对应的纵向大小，其中，纵向像素数量64n对应于打印头的喷嘴阵列。此外，在RAM 604的存储区域中准备RAM 604中的打印缓冲区，发送给打印头的数据参考该打印缓冲区，并且该打印缓冲区具有与主扫描方向上的像素数量Vp相对应的横向大小和与在打印头的单次扫描中所打印的纵向上的像素数量64n相对应的纵向大小。
在由打印头3所进行的扫描过程中，ASIC 603直接访问RAM 604中的存储区域(打印缓冲区)，以获得打印头的各喷射口处的喷射加热器的驱动数据，并且将该驱动数据发送给打印头3(即，发送给打印头3的驱动器)。
现在将说明对于上述喷墨打印机中的分频脉冲所提供的控制。
图4是用于说明分频加热脉冲并示意性示出所述脉冲的图。在图4中，Vop表示驱动电压，P1表示分频脉冲的第一脉冲(以下称为“预加热脉冲”)的脉冲宽度(以时间来表示，以下相同)。P2表示间隔时间(也称为“暂停期”)，P3表示分频脉冲的第二脉冲(以下称为“主加热脉冲”)的脉冲宽度。T1、T2和T3分别表示用以确定宽度P1、P2和P3的时间。确定驱动电压Vop，以使得在施加该电压的脉冲时，向电热转换器元件提供必要的电能以生成用于打印头的墨流路中的墨的热能。为该电压所分配的值是固定的，并且基于电热转换器元件的面积、阻抗和膜结构以及打印头的流路结构确定该值。
当使用分频脉冲来驱动打印头3时，依次顺序提供宽度为P1的预加热脉冲、宽度为P2的间隔时间以及宽度为P3的主加热脉冲。预加热脉冲是用于控制流路中的墨的温度的脉冲，并且主要用于控制所喷射的墨的量和墨再填充特性。将预加热脉冲宽度设置成这样的值：当向电热转换元件施加预加热脉冲时，不喷射墨而通过这样所生成的热能加热墨。将间隔时间设置为在提供预加热脉冲和提供主加热脉冲之间的预定经过时间段，以防止这两个脉冲之间的相互干扰并使得墨流路中的墨的温度分布变得均匀。主加热脉冲是用于在墨流路中的墨中产生气泡以通过喷射口喷射墨的脉冲。根据电热转换器元件的面积、阻抗和膜结构以及墨流路的结构，确定主加热脉冲的宽度。
当进行使用上述分频加热脉冲的喷射控制时，基本上能够确定打印头的墨喷射的量和再填充特性。另一方面，墨喷射的量和再填充特性也受打印头的温度(墨温度)的影响。图5是示出墨喷射量的温度依赖性的图。如图5中的曲线a所示，喷射量Vd相对于打印头的环境温度TR(＝头温度TH)的升高而线性增加。当将该直线的倾率定义为温度依赖性系数KT时，温度依赖性系数KT表示为：
表达式1
Figure G2009100051483D00141
与打印头的驱动条件无关，根据打印头的结构和墨的性质确定系数KT。曲线“a”所表示的打印头具有系数KT＝0.3[ng/℃·dot]。图5中的曲线“b”和“c”分别表示其它打印头。
能够基于上述如图5或者表达式(1)所示的关系来控制墨喷射的量和再填充特性。现在将对此进行详细说明。
图6是示出墨温度T(℃)和墨粘度η(T)(CP)之间的关系的图。参考图6，显而易见，墨的粘度随着墨的温度的升高而降低。因此，当对于墨温度存在Ta＜Tb的关系时，墨粘度ηa＞ηb成立。
图7A和7B是示出在通过施加主加热脉冲P3来提供形成气泡所需的特定能量的情况下的气泡状态的图。参考图7A和7B，对于不同的墨温度，即不同的墨粘度，气泡增长的边界区域发生改变。
在图7A，示出墨温度Ta相对较低且墨粘度ηa增大的状态。因此，相对于使得气泡增长的压力p0来说，抑制气泡增长的墨的粘性阻抗(viscous resistance)Ra(η)高。因此，气泡增长区域被限制到点划线所表示的范围。即，要喷射的墨的量对应于气泡增长区域。此外，由于粘性阻抗对应于墨粘度的增大而升高，因而通过气泡的收缩再填充墨的速度降低。
另一方面，在图7B中，示出墨温度Tb高，即相对的墨粘度ηb降低的状态。在这种情况下，相对于使得气泡增长的压力p0来说，抑制气泡增长的墨的粘性阻抗Rb(η)减小。因此，气泡增长区域能够扩展至由双点划线所表示的范围。即，要喷射的墨的量对应于该相对较大的增长区域。此外，对应于该较低的墨粘度，由于粘性阻抗减小，因而墨再填充速度提高。
如上所述，为了增大要喷射的墨的量和提高再填充速度，不仅应升高喷射加热器附近的墨的温度，还应升高喷射加热器的周围区域中的墨的温度。
在该温度调节操作过程中，在时间T1(参考图4，下面同样参考图4)，在施加了预加热脉冲P1的能量之后，喷射加热器附近的墨温度立即为高，但是距离喷射加热器短距离处的墨温度较低。然后，当在施加预加热脉冲P1之后经过了约1微秒时，喷射加热器附近的墨的温度降低，而距离喷射加热器短距离处的温度比在时间T1时高，并且更远距离处的温度一定程度地升高。
在施加预加热脉冲P1之后的几微秒且紧挨着施加主加热脉冲P3之前的T2，喷射加热器附近的墨温度已进一步降低。然而，在距离喷射加热器短距离处，墨温度继续升高，并且在更远距离处，温度升高直到等于喷射加热器附近的温度为止。
如上所述，在施加脉冲能量之后，需要预定时间段(时间间隔P2)来升高距离喷射加热器相对较远的墨的温度。在这种情况下，在改变墨温度分布的处理期间，随着时间的过去，通过传送由喷射加热器所产生的热能，绝缘系统中可用的能量的总量保持恒定。
此外，对于通过施加预加热脉冲P1所提供的、以上述方式被有效转换成喷射能量的能量，即使在预加热脉冲P1的宽度延长到最大的情况下，间隔时间P2的长度不应短于预加热脉冲P1的宽度也是重要的。当预加热脉冲P1被延长到最大时，所提供的能量将增加，并且喷射加热器附近的墨的温度将变得更高，然而要注意，如果间隔时间P2的长度不合适，则喷射加热器周围的墨的温度将不会升高。
由于上述温度调节将降低墨的粘度，因而将获得适当的墨再填充特性，并且将使得能够进行高负荷打印。
图8是示出具有相对高的粘度的墨和具有较低粘度的正常墨的温度-粘度曲线的图。如图8所示，在低温时，高粘度墨的粘度的增大(在图8中以附图标记“b”表示)比正常墨的粘度的增大(在图8中以附图标记“a”表示)大。
图9是用于解释使用通过日本特开平05-031905号公报中所述的传统温度调节处理所确定的预加热脉冲宽度、同时使用正常墨和本实施例的高粘度墨而在两个温度环境下驱动打印头时所获得的再填充特性的图。
在常温(25℃)时，这两种墨的再填充频率为15KHz。另一方面，在低温(15℃)时，正常墨的再填充频率为12.8KHz，而高粘度墨的再填充频率为11.7KHz。在这些再填充频率的情况下，当打印负荷增加到高于预定水平的负荷时，对于再填充频率为11.7KHz的高粘度墨，不能适当地进行墨的再填充，并且发生打印失败。更具体地，当使用采用分频脉冲的传统温度调节处理时，在低温环境下不能降低高粘度墨的粘度，从而使得再填充频率降低。具体地，如图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)的低温处的区域中，传统温度调节操作不能将高粘度墨的粘度降低到与正常墨的粘度相当的粘度。
因此，在本实施例中，如图10所示，当环境温度等于或低于预定的第一温度时，为预加热脉冲P1设置的宽度比针对高于第一温度的温度所设置的宽度小。结果，墨喷射量减少，并且改善了再填充特性。
图11是示出低温环境下对于各预加热脉冲宽度的墨粘度和喷射状态之间的关系的图。在该图中，附图符号“○”表示正常喷射，附图符号“×”表示表示喷射失败。高粘度墨的粘度高于正常墨的粘度。
下面将首先说明传统温度调节。对于图11的图，表1用于低温环境下的预加热脉冲宽度。表2用于常温环境下的预加热脉冲宽度。表3用于高温环境下的预加热脉冲宽度。通过表1～3的内容显而易见，当使用传统温度调节处理时，预加热脉冲宽度随着所检测到的环境温度的降低而延长。
通过图11显而易见，作为在低温下使用表1的脉冲宽度的温度调节的结果，当使用高粘度墨进行高负荷的打印时，获得较低浓度的打印图像。这是由再填充失败而导致的。对于表2和3所示的温度调节，同样发生再填充失败，并且在打印的图像中出现较低浓度。
相反，根据本实施例的温度调节控制使得所喷射的墨的量相对减少。即使在低温环境下，图11所示的表4的预加热脉冲宽度也短于传统温度调节的表1中的预加热脉冲宽度。即，使得所喷射的墨的量小于传统温度调节的所喷射的墨的量，从而使得再填充频率高于传统再填充频率。这使得不发生再填充失败，并且对高负荷打印消除了出现低浓度等的现象。即，对于要喷射的墨的量，Vd1＞Vd2成立，其中，Vd1表示常温环境下要喷射的墨的量，Vd2表示低温环境下要喷射的墨的量。当在低温下降低要喷射的墨的量时，能够获得充分的墨再填充时间。
如上所述，在低温环境下，将预加热脉冲的宽度设置成与墨量Vd2相对应的值。因此，低温环境下的预加热脉冲宽度小于常温环境下的预加热脉冲宽度。应该注意，墨量Vd2是加速完成墨再填充处理的墨喷射量。即，在低温时的图像形成处理中，“确保打印速度(再填充速度)”比“提供与在常温时所提供的墨量相等的墨量”更为重要。
具体地，参考图8所示的墨温度-粘度曲线和图12中的墨粘度-再填充曲线，在19℃以下的温度时发生再填充失败。因此，在本实施例中，在19℃以下的温度环境下使用表4。
如图13所示，在19℃以下的温度时，使用表4中所示的脉冲宽度来驱动打印头，而在高于19℃的温度时，使用在常温环境下所使用的表中所示的脉冲宽度来驱动打印头。
在上述说明中，作为例子示出了具有图8所示的粘度的墨，并且在19℃以下的温度环境下使用了表4的内容。然而，很自然地，当使用具有不同粘度的墨时，19℃以下的温度环境下的粘度发生改变，并且使用不同的表。例如，在将常温(25℃)时墨的再填充频率15KHz改变成低温(15℃)时的再填充频率12.0KHz的情况下，即使在对19℃以下的环境温度使用表3时，也可以适当进行高负荷打印。
此外，19℃以下温度时的粘度在19℃以下～15℃以上的范围、到低于15℃～10℃以上的范围、到低于10℃的范围内随着温度的降低而增大。在这种情况下，如图14所示，当对所有温度范围使用表4时，再填充频率根据粘度的增大而降低(参考图8和12)。
因此，即使当温度为19℃以下时，也可以仅通过改变对应于温度的表来增大再填充频率。例如，如图15所示，对于19℃以下～15℃以上的范围使用表4，而对于低于15℃～10℃以上的范围使用针对较小预加热脉冲宽度的表5。此外，对于低于10℃的范围使用针对更小脉冲宽度的表6。因此，能够获得满意的打印结果。
当进行上述的喷射处理或温度调节处理时，能够在低温时不伴随光学浓度(optical density，OD)的劣化而改善再填充功能，并且能够适当进行打印。
此外，在基于使用表4所进行的温度调节而进行的打印操作中，作为喷墨打印机处理中的一个处理，还可以进行用于将处理液添加到打印介质所使用的程序，从而使得可以增大光学浓度。
第二实施例
本发明的第二实施例涉及使用第一实施例所述的高粘度墨为黑色墨且使用正常墨(低粘度墨)为彩色墨(青色、品红色和黄色墨)的情况。
由于黑色墨和彩色墨的粘度不同，因而在19℃以下的温度环境下使用不同的表。对于黑色墨，如在第一实施例中一样，对于常温环境使用表2，对于高温环境使用表3，并且对于低温环境使用表4。对于彩色墨，使用通过使用传统温度调节所获得的脉冲宽度，并且当检测到的环境温度高时，减小脉冲宽度。具体地，与对传统温度调节所使用的表一样，对于低温环境使用表1，对于常温环境使用表2，并且对于高温环境使用表3。
在这种使用具有不同粘度的多种类型的墨的情况下，必须仅使用与这些墨类型相对应的表来进行适当的打印。
第三实施例
根据本发明的第三实施例，喷墨打印机包括多种打印模式，并且选择其中一种模式来进行打印。将不再重复与第一实施例的内容重复的内容。
作为打印模式，喷墨打印机包括例如速度优先模式和图像质量优先模式，控制器600根据所选择的打印模式控制打印操作。
在速度优先模式中，在常温环境下使用墨量Vd1进行打印，在低温环境下使用墨量Vd2进行打印。另一方面，在图像质量优先模式中，在常温环境和低温环境下都使用墨量Vd1进行打印。然而，应该注意，使用墨量Vd1进行打印的驱动频率与再填充频率相比应该相当地低。通过该处理，由于能够适当进行墨再填充，因而，即使对于高负荷打印，也能够防止图像质量的下降。
其它实施例
另外，可以为打印头设置温度传感器，并且可以使用由温度传感器所获得的打印头的温度信息来选择表。
在上述实施例的说明中，使用了颜料墨作为高粘度墨，然而，本发明所使用的墨当然不局限于这种类型的墨。只要在预定温度以下时墨的再填充特性下降，则本发明能够应用于任何类型的墨，并且能够根据墨的特性确定预定温度。
尽管参考典型实施例对本发明进行了说明，但应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (4)

1.一种使用打印头来进行打印的喷墨打印设备，所述打印头向电热转换器元件施加电脉冲以在墨中生成气泡并利用所述气泡的压力喷射墨，所述喷墨打印设备包括：
驱动单元，用于向所述电热转换器元件施加所述电脉冲，所述电脉冲具有不喷射墨的预加热脉冲、在施加了所述预加热脉冲之后施加的用于喷射墨的主加热脉冲以及所述预加热脉冲与所述主加热脉冲之间的暂停期；以及
脉冲宽度控制单元，用于当与所述打印头中的墨的粘度有关的温度等于或低于预定温度时，使所述预加热脉冲的宽度小于当所述温度高于所述预定温度时所使用的预加热脉冲的宽度，由此使得所喷射的墨的量小于在比所述预定温度高时所喷射的墨的量。
2.根据权利要求1所述的喷墨打印设备，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为所述墨；以及
当在所述温度等于或低于所述预定温度的情况下使用所述高粘度墨时，所述脉冲宽度控制单元使所述预加热脉冲的宽度小于当在所述温度等于或低于所述预定温度的情况下使用所述正常墨时的所述预加热脉冲的宽度。
3.一种喷墨打印设备中的墨喷射控制方法，所述喷墨打印设备使用打印头来进行打印，所述打印头向电热转换器元件施加电脉冲以在墨中生成气泡并利用所述气泡的压力喷射墨，所述墨喷射控制方法包括：
驱动步骤，用于向所述电热转换器元件施加所述电脉冲，所述电脉冲具有不喷射墨的预加热脉冲、在施加了所述预加热脉冲之后施加的用于喷射墨的主加热脉冲以及所述预加热脉冲与所述主加热脉冲之间的暂停期；以及
脉冲宽度控制步骤，用于当与所述打印头中的墨的粘度有关的温度等于或低于预定温度时，使所述预加热脉冲的宽度小于当所述温度高于所述预定温度时所使用的预加热脉冲的宽度，由此使得所喷射的墨的量小于在比所述预定温度高时所喷射的墨的量。
4.根据权利要求3所述的墨喷射控制方法，其特征在于，所述喷墨打印设备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为所述墨；以及
当在所述温度等于或低于所述预定温度的情况下使用所述高粘度墨时，所述脉冲宽度控制步骤使所述预加热脉冲的宽度小于当在所述温度等于或低于所述预定温度的情况下使用所述正常墨时的所述预加热脉冲的宽度。
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