CN106183424B - 液体循环装置及喷墨头用液体循环装置 - Google Patents

液体循环装置及喷墨头用液体循环装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种液体循环装置及喷墨头用液体循环装置，具有耐压电元件的温度上升且泵性能难以劣化的小型及轻量的压电泵。液体循环装置包括：包括排出容器内的液体的排出口和使液体流入容器内的流入口的第一罐(供给侧油墨腔)；包括从第一罐排出的液体流入的流入口和向第一罐排出液体的排出口的第二罐(回收侧油墨腔)；以及，从第二罐向第一罐输送液体的压电泵。而且，液体循环装置包括控制部，上述控制部控制施加在压电泵的压电元件的极化增强方向的电压特性高于施加在与极化增强方向相反方向的电压特性。

Description

液体循环装置及喷墨头用液体循环装置
技术领域
本发明涉及使液体循环的装置。
背景技术
最近，对于喷墨打印机，除了喷出普通的油墨之外，还要求稳定地喷出各种用途的油墨。另外，油墨的喷出受油墨粘度的影响。因此，为了保持一定的粘度，油墨在被加热至预定的温度的状态下进行循环。而且，用于喷墨打印机的油墨循环的泵通常是采用电动机的磁力泵或软管泵。但是，这些采用电动机的泵目前还难以实现小型化及轻量化。
为此，作为对采用电动机的泵进行替代的泵，研究出了将压电泵用作循环泵。与其他泵相比，压电泵不仅能够实现整体泵的尺寸的小型化及轻量化，还具有可抑制制造成本的优点。
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，通过加热可施加于压电泵中使用的压电元件的电压是固定的。而且，如果施加容许量以上的电压，则压电元件失去压电性能，有可能降低泵的性能。另一方面，为了防止泵性能恶化而降低施加于压电元件的电压，则压电泵的送液量降低，难以使液体以一定的温度循环。
为此，期望开发出一种具有不易降低泵性能且可维持送液量的小型及轻量的压电泵的液体循环装置。
用于解决技术问题的方案
在本发明的一个实施方式中，液体循环装置包括：第一罐，包括排出容器内的液体的排出口和使液体流入所述容器内的流入口；第二罐，包括从所述第一罐排出的液体流入的流入口和向所述第一罐排出液体的排出口；压电泵，从所述第二罐向所述第一罐输送所述液体；以及控制部，控制施加在所述压电泵的压电元件的极化增强方向的电压特性高于施加在与所述极化增强方向相反方向的电压特性。
在本发明的一个实施方式中，喷墨头用液体循环装置包括：第一罐，包括排出容器内的液体的排出口和使液体流入所述容器内的流入口；第二罐，包括从所述第一罐排出的液体流入的流入口和向所述第一罐排出液体的排出口；压电泵，从所述第二罐向所述第一罐输送液体；喷墨头，配置在连接所述第一罐和所述第二罐的流路的中途，用于喷出所述液体；以及控制部，控制施加在所述压电泵的压电元件的极化增强方向的电压特性高于施加在与所述极化增强方向相反方向的电压特性。
附图说明
图1是根据实施方式的喷墨记录装置的主视图。
图2是图1所示的喷墨记录装置的俯视图。
图3的(a)和(b)是图1所示的喷墨记录装置的喷嘴部分的概略图。
图4是示出了图1所示的喷墨记录装置的喷墨头的油墨流路的概略图。
图5A是图1所示的喷墨记录装置的喷墨记录部的立体图。
图5B是从相反方向观察喷墨记录部的立体图。
图6是图5A所示的喷墨记录部的剖视图。
图7是图5A所示的喷墨记录部的结构说明图。
图8是用于图5所示的喷墨记录部的压电泵的概略图。
图9是图8所示的压电泵的A-A剖视图。
图10是图1所示的喷墨记录装置的框图。
图11是示出了压电元件(PZT)的温度与矫顽电场的关系的图表。
图12是以波形示出从驱动电路施加在压电泵的电压的特性的图。
图13是以波形示出从驱动电路施加在压电泵的电压的特性的图。
图14是用于控制从驱动电路施加在压电泵的电压的特性的控制流程图。
图15是用于图14所示的控制流程的控制表例子示意图。
具体实施方式
下面，参照附图说明根据实施方式的喷墨头用液体循环装置。图1是喷墨记录装置1的一个例子的主视图。
由喷墨头2和油墨循环装置3构成的喷墨记录部4(a)～4(e)是以油墨分色的个数并排配置于滑架51，在本实施方式中，油墨分色的个数为五个。如后面说明，喷墨头2内部装有油墨I(参照图3)，根据图像形成信号，从设在喷嘴板61的喷嘴62喷出油墨I。如后面说明，油墨循环装置3向喷墨头2供给油墨I，并回收未从喷嘴62喷出而残留的油墨I，重新向喷墨头2供给所回收的油墨I，由此使油墨I循环。喷墨记录部4(a)具有在重力方向朝下喷出油墨I的喷墨头2，并且，在其上部具有油墨循环装置3。喷墨记录部4(b)～4(e)分别具有与喷墨记录部4(a)相同的构成。
喷墨记录部4(a)喷出青色油墨，4(b)喷出品红色油墨，4(c)喷出黄色油墨，4(d)喷出黑色油墨。喷墨记录部4(e)喷出白色油墨。喷墨记录部4(e)除了白色油墨之外，还喷出透明光泽油墨、照射红外线或紫外线时显色的特殊油墨等。装载喷墨记录部4(a)～4(e)的滑架51固定在传输带52上，传输带52连接于电动机53。通过使电动机53正转或反转，滑架51在箭头A方向进行往返移动。图1所示的喷墨记录部4(a)～4(e)在重力方向(箭头C方向)喷出油墨I。
工作台54是密封容器，其上面设有小径的孔55，通过气泵56使容器内部变成负压，从而固定装载在上面的记录介质S。记录介质S是纸张、树脂或金属薄膜、板材等。工作台54安装在滑轨57上，在图2所示的箭头B方向往返移动。喷墨头2具有形成有喷出油墨I的多个喷嘴62(参照图3)的喷嘴板61。喷嘴板61与记录介质S之间的距离h在喷墨头2进行往返移动期间维持固定值。喷墨头2上沿其较长方向排列有300个喷嘴。喷墨记录装置1在使喷墨记录部4(a)～4(b)以正交于记录介质S的输送方向的方式进行往返移动的同时形成图像。即、排列了300个喷嘴62的较长方向与记录介质S的输送方向是相同的方向。而且，喷墨记录装置1在记录介质S上以彼此相邻的喷嘴62的宽度的间隔喷出油墨I，从而形成图像。
在喷墨记录部4(a)～4(e)的A方向的扫描范围内，在工作台54的移动范围外的位置配置有维护单元71。喷墨头2与维护单元71对峙的位置就是喷墨头2的待机位置P。
维护单元71为开放上面的箱子(图1箭头C、D方向)，设置为可向上下移动。为了形成图像滑架51沿箭头A方向移动时，维护单元71移动到下方C，处于待机状态。当结束图像形成动作时，喷墨头2返回待机位置P，维护单元71移动到上方D，覆盖喷墨头2的喷嘴板61。维护单元71用于防止油墨I的蒸发或喷嘴板61上附着灰尘或纸粉(盖子功能)。
维护单元71的内部设有橡胶制成的叶片72，用于去除附着在喷墨头2的喷嘴板61的油墨I、灰尘、纸粉等。当为了形成图像滑架51沿箭头A方向移动时，维护单元71向下方移动，叶片72从喷嘴板61朝下方C离开。叶片72在去除附着在喷嘴板61的油墨I、灰尘、纸粉时，向上方D移动，与喷嘴板61接触。具有向B方向移动维护单元71的叶片72的功能。叶片72可利用向B方向移动叶片72的功能，擦拭喷嘴板61表面，去除(擦拭功能)油墨I、灰尘、纸粉。
维护单元71具有废墨承接部73。废墨承接部73还可以废除(喷出动作)在维护动作时从喷嘴62强制性地喷出并在喷嘴62附近恶化的油墨I。废墨承接部73收容利用叶片72擦拭后产生的废墨和由喷出动作产生的废墨。
图2是喷墨记录装置1的一个例子的俯视图。
装载了喷墨记录部4(a)～4(e)的滑架51通过传输带52的移动沿两条轨道58在A方向往返移动。装载了记录介质S的工作台54在B方向往返移动。喷墨记录装置1根据用于打字的图像信号，使装载喷墨记录部4(a)～4(e)的滑架51和装载记录介质S的工作台54进行往返移动，同时从喷嘴62喷出油墨I，在整个记录介质S上形成图像。是所谓的连续型喷墨记录装置。
墨盒41(a)中填充有青色油墨，通过软管42，与喷墨记录部4(a)的油墨循环装置3连通。墨盒41(b)中填充有品红色油墨，通过软管42，与喷墨记录部4(b)的油墨循环装置3连通。相同地，墨盒41(c)中填充有黄色油墨，与喷墨记录部4(c)的油墨循环装置3连通。墨盒41(d)中填充有黑色油墨，与喷墨记录部4(d)的油墨循环装置3连通。墨盒41(e)中填充有白色油墨，与喷墨记录部4(e)的油墨循环装置3连通。
喷墨记录部4(a)～4(e)分别构成为在喷墨头2的上方装载有油墨循环装置3。通过在喷墨头2的上方设置油墨循环装置3，从而，能够缩短滑架51上的喷墨记录部4(a)～4(e)排列方向的间隔，缩小输送方向(A方向)上的滑架51的宽度。滑架51在A方向输送至少最大的记录介质S的宽度加上滑架宽度的两倍长度的距离。滑架51的宽度越窄，喷墨记录装置1的输送距离就越短，能够提高打字速度，同时实现装置的小型化。
上述喷墨记录部4不仅适用于利用移动的工作台54的上述喷墨记录装置1，还可以适用于抽出卷纸后以正交于该卷纸的方式移动喷墨记录部来进行打字的喷墨记录装置，或者利用压纸辊一张一张输送纸张，并以正交于该纸张的方式移动喷墨记录部来进行打字的喷墨记录装置。
下面，对适用于根据实施方式的喷墨记录装置1的喷墨头2进行说明。
图3的(a)、图3的(b)是喷墨头2的喷出油墨I的部分的剖视图。喷墨头2在具有喷出油墨I的喷嘴62的喷嘴板61的上表面一侧形成油墨分支部63。油墨分支部63是用于将沿图3的(a)、图3的(b)的箭头E方向流动的油墨I分为从喷嘴62喷出的油墨ID和在喷墨头2内流动后直接返回油墨循环装置3的油墨I的部分。喷墨头2在与喷嘴62相对的一侧的表面上具有致动器64。致动器64是装载有压电陶瓷65和振动板66的单层压电片式的压电振动板。作为压电陶瓷材料采用了PZT(锆钛酸铅)。致动器64在PZT的上下表面上形成金电极，并进行极化处理，从而形成了压电陶瓷65。之后，将致动器64的压电陶瓷65接合在氮化硅制成的振动板66上。另外，由于油墨的表面张力，在喷嘴62内部形成油墨I与空气的界面、即弯月面67。
图3的(a)示出了未向压电陶瓷65施加电场，致动器64未发生变形的状态。图3的(b)示出了使致动器64变形，从而喷出油墨滴ID的样子。致动器64施加电场从而使压电陶瓷65变形。从而，油墨分支部63内的油墨I变成油墨滴ID，从喷嘴62喷出。
还可以采用对油墨I施加压力的其他构成来代替上述的由压电陶瓷65和振动板66构成的致动器64实现油墨I的喷出。例如，作为压力产生体还可以利用通过静电使隔膜变形从而对油墨施加压力的构成、利用加热器加热油墨后利用油墨中产生气泡时的压力的构成(热敏方式)等构成。
参照图4说明在图3中说明的具有喷出油墨部分的喷墨头2内部的油墨I的流动。
喷墨头2具有喷嘴板61、具有图3所示的致动器64的基板69、歧管68、使油墨I流入的油墨供给口80以及使油墨I从喷墨头2向油墨循环装置3循环流动的油墨排出口81。
喷嘴板61包括具有沿从纸张跟前向里面的方向排列的多个喷嘴62(a)的第一喷嘴列以及，相同地，具有沿从纸张跟前向里面的方向排列的多个喷嘴62(b)的第二喷嘴列。如上所述，油墨I通过各喷嘴62(62(a)、62(b))被喷出。换言之，喷墨头2在从纸张跟前向里面的方向较长，在其较长方向上配置了喷嘴62(a)、62(b)。喷嘴62(a)、62(b)在B方向(参照图2)排列了多个，在与滑架51的移动方向正交的方向排列。
基板69在内部具有油墨I通过的流路82。喷嘴板61连接于基板69，从而形成流路82。产生用于喷出油墨I的压力的致动器64面向流路82，并且，与各喷嘴62对应设置。由致动器64对流路82内的油墨I产生的压力通过设在相邻的喷嘴62之间的隔离壁83而集中于喷嘴62。
油墨压力腔84形成在被喷嘴板61、致动器64、隔离壁83包围的流路82中。与第一喷嘴列、第二喷嘴列的喷嘴62(a)、62(b)相对应地设有多个油墨压力腔84。第一喷嘴列、第二喷嘴列分别具有300个喷嘴。油墨压力腔84具有油墨I从一个端部流入后经由油墨分支部63并从另一个端部流出的结构。通过油墨压力腔84内的油墨分支部63，从喷嘴62喷出一部分油墨I。残留在流路82中的油墨I从另一个端部流出。
对应于第一喷嘴列内的各喷嘴62(a)形成的多个油墨压力腔84与对应于第二喷嘴列内的各喷嘴62(b)形成的多个油墨压力腔84之间的流路82成为公共油墨腔85。公共油墨腔85与油墨压力腔84的一个流入口连接，向所有的油墨压力腔84供给油墨I。
从对应于第一喷嘴列的多个油墨压力腔84和对应于第二喷嘴列的多个油墨压力腔84的另一端流出的油墨I流入与第一喷嘴列和第二喷嘴列连接的公共油墨腔86。公共油墨腔86成为设在基板69的流路的一部分。
歧管68连接于基板69，向流路82供给油墨I。歧管68具有使油墨I向箭头F方向流入的油墨供给口80以及从油墨供给口80连通到公共油墨腔86的油墨分配通道87。油墨分配通道87中安装有用于检测供给喷墨头2的油墨温度的上游侧的第一头部内温度传感器90。
并且，歧管68具有向箭头G方向排出油墨I的油墨排出口81以及从两个公共油墨腔86连通至油墨排出口81的油墨回流通道88。油墨回流通道88中安装有用于检测从喷墨头2排出的油墨温度的下游侧的第二头部内温度传感器91。
第一头部内温度传感器90和第二头部内温度传感器91检测供给喷墨头2内的或者从喷墨头2排出的油墨温度。基于喷墨头2内的油墨I的温度来控制油墨循环装置3内的油墨I，以此维持恰当的油墨粘度。
油墨I按照油墨供给口80、油墨分配通道87、公共油墨腔85、油墨压力腔84、公共油墨腔86、油墨回流通道88、油墨排出口81的顺序在喷墨头2内移动。该油墨I的一部分按照图像信号从喷嘴62喷出，剩余的油墨I进行移动后从油墨排出口81回流到油墨循环装置3。
参照图5A～图10对油墨循环装置3进行说明。
图5A、图5B示出了油墨循环装置3配置在喷墨头2的上方，油墨循环装置3和喷墨头2形成为一体的喷墨记录部4。图6是从正面观察喷墨头2以及油墨循环装置3的内部的剖视图。图7是概略示出本实施方式的喷墨记录部4的油墨I的流动的说明图。
油墨循环装置3具有油墨箱300、向喷墨头2供给油墨I的油墨供给管301、从喷墨头2回收油墨I的油墨回送管302、以及，为了将喷墨头2的喷嘴62内的油墨压力维持在恰当的水平，调整油墨箱300内部的压力的压力调整部303。油墨循环装置3通过油墨供给管301向下方(作为重力方向的箭头C)输送油墨I，喷墨头2进一步向下方喷出油墨I。
油墨循环装置3在油墨箱300的外壁面上具有油墨供给泵304，用于向油墨箱300补充由于印刷或维护工作等消耗的量的油墨I。油墨循环装置3在油墨箱300的内部具有作为第一罐的供给侧油墨腔305和作为第二罐的回收侧油墨腔306，以储存油墨I。回收侧油墨腔306被第一板307密封，供给侧油墨腔305被第二板308密封。油墨供给泵304向供给侧油墨腔305供给油墨I。
如图7所示，供给侧油墨腔305具有从墨盒41通过软管42补充油墨I的油墨补给口315；将所补充的油墨I通过油墨供给管301向喷墨头2排出的排出口347；以及，使油墨I从回收侧油墨腔306回流的流入口348。
如图7所示，回收侧油墨腔306具有用于通过油墨回送管302回收从喷墨头2未能以油墨滴ID的方式排出的油墨I的流入口349；以及，用于使储存在回收侧油墨腔306中的油墨I回流至供给侧油墨腔305的排出口350。
油墨箱300包括油墨量计测传感器309A、309B、和309C，用于计测回收侧油墨腔306和供给侧油墨腔305中填充有多少的油墨I。
计测回收侧油墨腔306内的油墨量的油墨量计测传感器309A安装在密封油墨箱300的第一板307上。计测供给侧油墨腔305内的油墨量的油墨量计测传感器309B安装在第二板308上。油墨量计测传感器309C将压电振动板粘贴在油墨箱300(参照图5B)。
下面，简单地说明油墨量计测传感器309A、309B、309C的油墨量计测方法。首先，利用交流电压使油墨量计测传感器309C的压电振动板振动，从而使油墨箱300内的油墨I振动。其次，油墨量计测传感器309A、309B检测由油墨量计测传感器309C检测的传递在油墨箱300内的油墨I的振动。油墨量根据油墨量计测传感器309C由传递在油墨箱300内的油墨I的振动来检测。
在图6，回收侧油墨腔306的油墨液面a的上侧和供给侧油墨腔305的油墨液面b的上侧为空气腔。为了检测供给侧油墨腔305和回收侧油墨腔306的油墨上部的空气压，油墨循环装置3具有压力传感器310(参照图5B)。另外，压力传感器310以一张芯片具有两个压力检测端口，检测油墨箱300内的两个油墨腔(供给侧油墨腔305和回收侧油墨腔306)的压力。
压力传感器310的检测部通过连通孔311与回收侧油墨腔306的空气部连通，并且通过连通孔312与供给侧油墨腔305的空气部连通，从而计测两个油墨腔的压力。压力传感器310以电信号的方式输出供给侧油墨腔305和回收侧油墨腔306内的空气压，并且连接于后述的控制基板500(参照图15)。
在回收侧油墨腔306的外部具有为了调整油墨箱300内的油墨粘度而加热油墨I的加热器313。加热器313通过高导热性的粘合剂粘贴在油墨箱300。回收侧油墨腔306的加热器313的附近安装有油墨温度传感器314。油墨温度传感器314和加热器313连接于后述的控制基板500，受其控制以在进行印刷时达到期望的油墨粘度。
下面，对各构成进行详细说明。
图5、图6、图7示出的油墨供给泵304安装在喷墨记录部4的油墨循环装置3的外壁上。从墨盒41向油墨循环装置3输送油墨I的软管42连接在油墨补给口315。油墨补给口315是油墨I从油墨供给泵304流入墨盒41的流入口。油墨供给泵304从油墨补给口315向油墨循环装置3内的供给侧油墨腔305供给油墨I。
油墨供给泵304是压电泵。油墨供给泵304通过粘贴了压电元件和金属板的压电振动板的弯曲来周期性改变泵内的容量，从而输送油墨I。
图5B所示，油墨循环泵316设在与覆盖回收侧油墨腔306的第一板307、覆盖供给侧油墨腔305的第二板308的一面相反侧的一面上。起到后述的控制部的功能的微型计算机(微型多用计算机)510(下面，称为控制部510。)以覆盖油墨循环泵316的方式保持在喷墨记录部4。控制部510对油墨循环泵316、油墨供给泵304、和压力调整部303等进行控制。
如图9所示，油墨循环泵316具有导入油墨I的流入口317以及输送油墨的液体送入口318。油墨循环泵316通过第一油墨连通路319以及流入口317从回收侧油墨腔306的吸引孔320吸引油墨I，并且，通过液体送入口318以及第二油墨连通路321从排出孔322向供给侧油墨腔305排出油墨I(参照图7、图9)。密封的供给侧油墨腔305的内压通过油墨循环泵316的驱动导致的油墨量的增加而变高。油墨I经由油墨供给管301流入喷墨头2(参照图7)。
图6是从正面观察油墨循环装置3的内部的图。
油墨箱300具有通过油墨供给管301向喷墨头2供给油墨I的供给侧油墨腔305以及通过油墨回送管302从喷墨头2回收油墨I的回收侧油墨腔306。油墨箱300是铝材料制成。将树脂制成的第一板307利用粘合剂固定在形成供给侧油墨腔的框架部，从而形成供给侧油墨腔305。相同地，将树脂制成的第二板308利用粘合剂固定在形成回收侧油墨腔306的框架部，从而形成回收侧油墨腔306。另外，作为第一板307和第二板308的材料采用了聚酰亚胺树脂。
油墨箱300还可以采用除了铝之外的金属或树脂，只要是能够防止油墨I变质的材料即可。作为金属材料可以利用不锈钢、黄铜等，作为树脂材料可以利用ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、环氧树脂、聚碳酸酯等。并且，第一板307和第二板308除了聚酰亚胺树脂之外，还可以利用PET(聚对苯二甲酸类塑料)、聚酰胺、铝、不锈钢、黄铜等。
回收侧油墨腔306和供给侧油墨腔305通过公共壁323设置成一体结构。回收侧油墨腔306和供给侧油墨腔305的排列方向与喷墨头2的喷嘴的排列方向(喷墨头2的较长方向(B方向))相同。即、设在喷墨头2的上方的回收侧油墨腔306和供给侧油墨腔305的排列方向配置在与滑架51的扫描方向大致正交的方向上。
将回收侧油墨腔306和供给侧油墨腔305配置在与滑架51的扫描方向大致正交的方向上具有以下优点。第一，当滑架51开始或者停止扫描时，滑架51加速或减速。当滑架51加速或减速时，回收侧油墨腔306和供给侧油墨腔305内的油墨面(液面a、液面b)发生振动。由于回收侧油墨腔306和供给侧油墨腔305配置在与扫描方向大致正交的方向，因此，油墨液面a、油墨液面b的振动大致相等。液面a和液面b的振动差距较小，因此，位于回收侧油墨腔306和供给侧油墨腔305的中间的喷墨头2的弯月面67的变动非常小。因此，喷墨头2的弯月面(メニスカス)67的变动小，即使在滑架51加速或者减速时，也可以从喷嘴62稳定地喷出油墨I。
第二，在喷墨记录装置1中，喷墨记录部4(a)～4(e)的五个喷墨记录部4排列在滑架51的扫描方向上。通过将回收侧油墨腔306和供给侧油墨腔305配置在与滑架51的扫描方向大致正交的方向上，与将回收侧油墨腔306和供给侧油墨腔305配置在与滑架51的扫描方向相同的方向上的喷墨记录装置相比，可以缩小喷墨记录部4的滑架51的扫描方向的宽度，可实现喷墨记录装置1的小型化。
油墨箱300具有吸引孔320以及排出孔322。吸引孔320通过油墨循环泵316向从回收侧油墨腔306排出油墨I的排出口350吸引油墨I。排出孔322向与供给侧油墨腔305的流入口348连通的供给侧油墨腔305输送油墨I(参照图6、图7)。回收侧油墨腔306和供给侧油墨腔305隔着公共壁323相邻(参照图6)。油墨循环泵316横跨相邻的回收侧油墨腔306和供给侧油墨腔305设置(参照图5、图7)。如图9所示，油墨循环泵316的流入口317和油墨箱300的吸引孔320通过第一油墨连通路319连接。并且，油墨循环泵316的液体送入口318和油墨箱300的排出孔322通过第二油墨连通路321连接(参照图9)。第一油墨连通路319和第二油墨连通路321相对于平板状油墨循环泵316的板面垂直设置。第一油墨连通路321与回收侧油墨腔306大致水平连接。油墨I从油墨循环泵316通过第二油墨连通路321被输送到供给侧油墨腔305。
在本实施方式中，示出了第一油墨连通路319和第二油墨连通路321设在油墨循环泵316的例子。第一油墨连通路319和第二油墨连通路321还可以设在油墨箱300上。通过尽可能缩短第一油墨连通路319和第二油墨连通路321的长度，从而可实现油墨循环装置3的构成的小型化。
油墨循环泵316是与上述的油墨供给泵304相同的压电泵。下面，详细说明设在油墨供给泵304以及油墨循环泵316的压电泵构成。另外，油墨供给泵304和油墨循环泵316的构成相同，因此，以油墨循环泵316为例子进行说明。
图8示出了实施方式的连接在驱动电源的油墨循环泵316的压电泵(下面，简称为压电泵。)的外形。图9是图8所示的压电泵的A-A剖视图。
如图9所示，油墨循环泵316包括下部框架330、上部框架331以及压电致动器332。组合下部框架330和上部框架331即可形成吸引腔324以及送液腔328。
油墨循环泵316的油墨吸入部由油墨I流入的流入口317和、与流入口317连通的吸引腔324(第一液体腔)和与吸引腔324连通的第一连通孔325构成。流入口317与吸引腔324之间设有第一单向阀343。第一连通孔325与泵室326(第三液体腔)连通。泵室326(第三液体腔)通过第二连通孔327与送液腔(第二液体腔)连通。送液腔(第二液体腔)通过第二单向阀344与液体送入口318连通。
油墨循环泵316通过扩大或缩小泵室326的容量来输送油墨I。一旦泵室326被扩大，油墨I从流入口317通过第一液体腔324被吸引到泵室326内。泵室326被缩小，则油墨I从泵室326通过第二连通孔327输送至送液腔328(第二液体腔)。油墨I从送液腔328通过液体送入口318输送到油墨循环泵316的外部。通过第一单向阀343和第二单向阀344，从油墨循环泵316的流入口317起到液体送入口318为止的油墨I的流动限制在一个方向上。
如图8所示，压电致动器332包括金属板333、固定在金属板333上的压电陶瓷334以及涂敷在起到电极的作用的压电陶瓷334上的银浆335。金属板333例如由直径为30mm，厚度为0.2mm的不锈钢制成。在金属板333的泵室326侧的一面，利用树脂在表面形成了涂膜。为了防止金属板333与液体接触，从而设置了涂膜。压电陶瓷334例如是直径为25mm，厚度为0.25mm的PZT(锆钛酸铅)。压电陶瓷334在厚度方向极化，如果在厚度方向施加电场，则在面方向伸缩，从而扩大或缩小泵室326。压电陶瓷334上的电极(银浆)335和金属板333通过布线336A、336B连接于驱动电路400。
在输送油墨I的动作(第一动作)中，驱动电路400以100Hz频率、100V的交流电压驱动压电致动器332。压电致动器332通过扩大或缩小泵室326来输送油墨I。
作为金属板333的材料，除了不锈钢之外，还可以利用镍、黄铜、金、银、铜等。作为压电陶瓷334的材料，除了PZT之外，还可以利用PTO(PbTiO3：钛酸铅)、PMNT(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO)、PZNT(Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3)、ZnO、AIN等。压电致动器332可在AC1mV～AC200V的动作电压、1mHz～200Hz的频率范围内动作。可根据油墨I的粘度、油墨I的输送量适当地调整驱动频率。
上部框架331例如由直径为40mm，厚度为3mm的PPS(聚苯硫醚)树脂制成，其上部具有直径为30mm，深度为0.1mm的凹部331a(参照图9)。通过将压电致动器332的金属板333以覆盖凹部331a的方式利用粘合剂固定在上部框架331，从而形成泵室326。
与上部框架331的凹部331a相反侧的一面的流入口317侧阶梯状配置有用于形成吸引腔324的长方形的第一凹部337和、中心与第一凹部337相同且平面面积小于第一凹部337的长方向的第二凹部338。
吸引腔324通过贯通上部框架331的第一连通孔325与泵室326连通，其中，该上部框架331的中心与第二凹部338相同。
上部框架331的与凹部331a相反侧的一面的液体送入口318侧具有用于形成送液腔328的长方形的第三凹部339。送液腔328通过贯通上部框架331的第二连通孔327与泵室326连通，其中，该上部框架331与第三凹部339中心相同。
下部框架330例如由直径为40mm，厚度为3mm的PPS(聚苯硫醚)树脂制成。下部框架330的与上部框架331相对的面上具有中心与第一凹部337相同且用于形成吸引腔324的长方形的第四凹部340。吸引腔324由第一凹部337、第二凹部338以及第四凹部340构成。第四凹部340与中心与第一连通孔325相同的第一油墨连通路319连通。油墨I通过第一油墨连通路319被吸入吸引腔324。
并且，下部框架330的与第四凹部340相同面上形成有用于形成送液腔328的长方形的第五凹部341。阶梯状配置有用于形成送液腔328的长方形的第五凹部341和、中心与第五凹部341相同且平面面积小于第五凹部341的长方形的第六凹部342。第六凹部342与中心与第二连通孔327相同的第二油墨连通路321连通。
吸引腔324具有第一单向阀343。第一单向阀343是聚酰亚胺制成的方形阀。第一单向阀343是比吸引腔324小一些的长方形。第一单向阀343中以其中心部留下聚酰亚胺的单向阀圆形部346的方式形成有孔(缝隙)345。
第一单向阀343通过在吸引腔324内从流入口317流向第一连通孔325的油墨I向高度方向(L或者H方向)进行上下移动(参照图9)。这时，油墨I从流入口317流向第一连通孔325，但是，相反方向的流动受到限制。
并且，送液腔328具有结构与第一单向阀343相同的第二单向阀344。送液腔328的形状及尺寸与吸引腔324相同，并且具有相对于油墨I的流动方向的反转的构成。第二单向阀344通过在送液腔328内从第二连通孔327流向液体送入口318的油墨I在高度方向(H方向或者L方向)进行上下移动。这时，油墨I从第二连通孔327流向液体送入口318，但是，相反方向的流动受到限制。
首先，对油墨循环泵316从流入口317吸引油墨I时的动作进行说明。
通过来自驱动电路400的驱动信号施加驱动电压，压电致动器332向外侧延伸，扩大泵室326的容量。由于扩大泵室326的容量导致的内压的下降，油墨I经由第一油墨连通路319流入吸引腔324。第一单向阀343被流入的油墨I推向H方向。在H方向被抬起的第一单向阀343在第二凹部338停留。油墨I经由第一单向阀343的孔345流入泵室326。另外，这时，由于扩大泵室326的容量导致的内压的下降，第二单向阀344向第三凹部339移动，堵住第二连通孔327。
接着，对油墨循环泵316从液体送入口318排出油墨I时的动作进行说明。
通过来自驱动电路400的驱动信号施加驱动电压，压电致动器332向内侧收缩，减少泵室326的容量。由于减少泵室326的容量导致的泵室326内压的上升，油墨I从第二连通孔327流入送液腔328。由于流入的油墨I，第二单向阀344向L方向移动，停留在第六凹部342。油墨I经由第二单向阀344的孔345，输送至第二油墨连通路321。另外，这时，由于减少泵室326的容量导致的泵室326的内压的上升，第一单向阀343向第四凹部340移动，堵住流入口317。
通过重复上述动作，油墨I从吸引腔324向送液腔328按照一个方向流动。
使上述构成的油墨循环泵316开始动作，则油墨I从回收侧油墨腔306通过吸引孔320被吸入，经由油墨循环泵316、排出孔322，被输送到供给侧油墨腔305(参照图7)。密封的供给侧油墨腔305的内压随着油墨量的增加而变高，油墨I经由油墨供给管301流入喷墨头2(参照图7)。
在本实施方式中，作为第一单向阀343、第二单向阀344的材料采用了聚酰亚胺。之所以采用聚酰亚胺是因为喷墨记录装置喷出的水性油墨、油性油墨、挥发性溶剂的油墨或者UV油墨等各种油墨材料具有耐受性。并且，第一单向阀343和第二单向阀344的材料具有杨氏模量在1×107[Pa]以上的刚性。具有杨氏模量在1×107[Pa]以上的刚性的单向阀在吸引腔324和送液腔328中通过孔345输送油墨I，可开关流入口317、液体送入口318、第一连通孔325、第二连通孔327。另外，第一单向阀343和第二单向阀344的材料除了聚酰亚胺之外，还可以利用抗油墨性较高的树脂或金属，例如，PET(聚对苯二甲酸类塑料)、超高分子量PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)、PFA(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物)、FEP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)、PTFE(聚四氟乙烯)、铝、不锈钢、镍等。第一单向阀343和第二单向阀344的材料不限定于相同的材料，可以适当地从上述的树脂或者金属选择使用。
图10是控制喷墨记录装置1的动作的控制基板500的框图。控制基板500上连接有电源540、显示喷墨记录装置1的状态的显示装置550、以及作为输入装置的键盘560。控制基板500由控制动作的微型多用计算机510、存储程序的存储器520以及接受压力传感器310或油墨温度传感器314以及第一头部内温度传感器90和第二头部内温度传感器91的输出电压的AD转换部530构成。并且，控制基板500具有多个驱动电路400，操作使喷墨记录部4相对于记录介质S进行相对移动的电动机53、滑轨57、油墨循环泵316、油墨供给泵304、气泵56、和加热器313等。
当使喷墨记录装置1开始印刷动作时，需要从墨盒41向油墨循环装置3和喷墨头2填充油墨I。即、从墨盒41(a)向喷墨记录部4(a)的油墨循环装置3和喷墨头2填充青色油墨。相同地，从墨盒41(b)～(e)向喷墨记录部4(b)～4(e)分别填充品红色油墨、黄色油墨、黑色油墨、白色油墨。一旦从键盘560指示初始填充动作，则控制部510按照以下顺序进行动作。
控制部510使喷墨记录部4返回待机位置，且使维护单元71上升，覆盖喷嘴板61。控制部510驱动油墨供给泵304，与软管42内的空气一起从墨盒41向油墨箱300的供给侧油墨腔305输送油墨I。当供给侧油墨腔305的油墨量计测传感器309B检测到油墨I流到排出孔322时，控制部510利用压力调整部303开始调整油墨箱300内的压力，同时，驱动油墨循环泵316预定时间。油墨I从回收侧油墨腔306经由油墨循环泵316输送到供给侧油墨腔305。控制部510利用油墨量计测传感器309A、309B检测回收侧油墨腔306和供给侧油墨腔305的液体量。如果油墨I达到油墨循环泵316的吸引孔320和排出孔322，则控制部510结束油墨I的填充。
当回收侧油墨腔306的油墨量未达到时，控制部510驱动油墨供给泵304，从墨盒41向油墨箱300的供给侧油墨腔305输送油墨I。如果油墨量计测传感器309B检测到油墨I流入并达到吸引孔320，控制部510通过压力调整部303开始调整油墨箱300内的压力，同时，驱动油墨循环泵316预定时间。这时，油墨I从回收侧油墨腔306经由油墨循环泵316输送到供给侧油墨腔305。通过重复该动作，控制部510在调整油墨循环装置3的回收侧油墨腔306和供给侧油墨腔305的油墨量之后，结束初始填充动作。另外，即使切断电源，喷墨记录装置1还是维持油墨箱300的密封状态。因此，维持喷嘴62的弯月面67，油墨I不会从喷嘴62泄漏。
对印刷动作进行说明。例如从计算机指示印刷动作，则控制部510使维护单元71从喷嘴板61离开。控制部510利用压力调整部303调整回收侧油墨腔306内的压力。控制部510驱动油墨循环泵316，使油墨I从回收侧油墨腔306按照油墨循环泵316、供给侧油墨腔305、喷墨头2、回收侧油墨腔306的顺序循环。
当供给侧油墨腔305和回收侧油墨腔306的油墨量计测传感器309A、309B所检测到的油墨液面(a)(b)的高度未达到期望高度时，控制部510驱动油墨供给泵304，从墨盒41向供给侧油墨腔305供给油墨，直到油墨I的液面达到期望的高度。而且，控制部510接通粘贴在油墨箱300的加热器313的电源进行加热，直到油墨I达到期望的温度。当油墨I达到期望的温度时，控制部510控制加热器313的开关，以使油墨温度保持在一定的范围内。
其次，控制部510使喷墨头2与滑架51的扫描同步，向记录介质S喷出对应于要印刷的图像数据的油墨I。控制部510控制滑轨57，将记录介质S移动预定的距离。控制部510重复与滑架51的扫描同步地喷出油墨I的动作，从而在记录介质S形成图像。
控制部510通过压力传感器310检测由于从喷墨头2喷出油墨I而下降的回收侧油墨腔306内的压力。如果检测到回收侧油墨腔306内的压力下降，则控制部510驱动压力调整部303，同时，驱动油墨供给泵304，向回收侧油墨腔306输送相当于喷出的油墨量的油墨I。
图11是示出装在油墨循环泵316的PZT的温度与矫顽电场的关系的图表。随着PZT的温度上升，矫顽电场变小。当朝PZT的极化反转的方向施加超过矫顽电场的电压时，PZT的压电性能就逐渐恶化。相反，即使朝增强PZT的极化的方向施加超过矫顽电场的电场，PZT也不会失去压电性能。而且，PZT的压电性能的恶化导致压电泵的泵性能的恶化。
图12是以波形示出了从驱动电路400向油墨循环泵316施加的电压的特性的图。A是示出了施加在布线336A(参照图8)的电压波形A(电压V1)的图。B是示出了施加在布线336B(参照图8)的电压波形B(电压V2)的图。而且，合成A-B示出了电压波形A和电压波形B的合成波形A-B。电压波形A(电压V1)是朝增强PZT的极化的方向施加了电场，电压波形B(电压V2)是朝反转PZT的极化的方向施加了电场。
因此，这时，电压波形A和电压波形B为相同的高度，表示PZT的两个方向上施加了相同的电压。
其次，对图13进行说明。在图13，施加于布线336A(参照图8)的电压波形A(电压V1)与施加于布线336B(参照图8)的电压波形B(电压V2)的电压不同。具体地，施加于朝增强PZT的极化的方向赋予电场的电压波形A上的电压较强，相反，施加于朝反转PZT的极化的方向赋予电场的电压波形B上的电压较弱，示出了所施加的电压有差别的例子。
在本实施方式中，根据油墨的温度，将施加于油墨循环泵316的电压分为上述图12所示类型的波形和图13所示类型的波形。
例如，图14示出了根据油墨温度切换控制施加于压电元件的电压的方法的流程图。
从控制部510输出油墨循环指令，则油墨循环装置3向控制部510发送从设在油墨循环装置3的油墨温度传感器314获得的油墨温度(步骤1)。控制部510判断油墨温度。当油墨温度低于20度时，控制部510将施加于压电元件的电压为电压V1和电压V2(步骤2)，驱动泵(步骤3)。并且，当油墨温度在20度以上且低于30度时(步骤4)，控制部510将施加于压电元件的电压为电压V1′和电压V2′(步骤5)，驱动泵(步骤3)。并且，当油墨温度在30度以上时，控制部510将施加于压电元件的电压为电压V1″和电压V2″(步骤6)，驱动泵(步骤3)。
具体地，例如，如图15的表所示，控制了电压V1、V2、电压V1′、V2′、电压V1″、V2″。因此，当油墨温度低于20度时，施加与电压V1、V2相同的电压(150V)，但是，当由油墨温度传感器314读取的油墨温度在20度以上且低于30度时，电压波形B(V2)的电压切换为V2′(125V)，以便不会超过矫顽电场。并且，电压波形A的电压切换为V1′(17V)。通过将V1切换为V1′，从而补偿将V2切换为V2′而变小的压电振动板的移位量。并且，当油墨温度传感器314读取的油墨温度在30度以上的范围时，电压波形B(V2)的电压切换为V2″(100V)，以便不会超过矫顽电场。与此相对应地，电压波形A的电压切换为V1″(200V)。通过将V1切换为V1″，从而补偿将V2切换为V2″而变小的压电振动板的移位量。
如上所述，通过基于油墨温度的上升来控制施加于布线336A(参照图8)的电压波形A(电压V1)和施加于布线336B(参照图8)的电压波形B(电压V2)，从而能够防止油墨循环泵316的劣化，同时，能够提供尽可能抑制送液量下降的油墨循环泵316。对于施加于电压V1、V2的电压，可根据所使用的压电元件或温度区域进行适当的调整。
另外，当限定了温度范围时，或者，难以设置后述的控制表时，例如，如图13所示，可以以不同的状态固定地驱动施加于电压波形A(电压V1)和电压波形B(V2)的电压，其中，电压波形A(V1)施加于布线336A，电压波形B(V2)施加于布线336B。这时，油墨循环泵316在一定的油墨温度的上升中能够防止劣化，同时能够抑制送液量下降。
对本发明的实施方式进行了说明，但是，该实施方式只是一种例子，并不是用于将发明的范围限定在喷墨头用液体循环装置。该新的实施方式作为液体循环装置可以以其他各种方式实施，在不脱离发明宗旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。该实施方式及其变形均包括在发明的范围或宗旨，并且还包括在权利要求书中记载的发明及与其相等的范围。
符号说明
1：喷墨记录装置、2：喷墨头、3：油墨循环装置、4：喷墨记录部、41：墨盒、42：软管、51：滑架、52：传输带、53：电动机、54：工作台、55：孔、56：气泵、57：滑轨、58：轨道、61：喷嘴板、62：喷嘴、63：油墨分支部、64：致动器、65：压电陶瓷、66：振动板、67：弯月面、68：歧管、69：基板、71：维护单元、72：叶片、73：废墨承接部、80：油墨供给口、81：油墨排出口、82：流路、83：隔离壁、84：油墨压力腔、85：公共油墨腔、86：公共油墨腔、87：油墨分配通道、88：油墨回流通道、90：头部内温度传感器(上游)、91：头部内温度传感器(下游)、300：油墨箱、301：油墨供给管、302：油墨回送管、303：压力调整部、304：油墨供给泵、305：供给侧油墨腔、306：回收侧油墨腔、307：第一板、308：第二板、309A、309B、309C：油墨量计测传感器、310：压力传感器、311：连通孔、312：连通孔、313：加热器、314：油墨温度传感器、315：油墨补给口、316：油墨循环泵、317：流入口、318：液体送入口、319：第一油墨连通路、320：吸引孔、321：第二油墨连通路、322：排出孔、323：公共壁、324：吸引腔(第一液体腔)、325：第一连通孔、326：泵室(第三液体腔)、327：第二连通孔、328：送液腔(第二液体腔)、330：下部框架、331：上部框架、332：压电致动器、333：金属板、334：压电陶瓷、335：银浆(电极)、336、336A、336B：布线、337：第一凹部、338：第二凹部、339：第三凹部、340：第四凹部、341：第五凹部、342：第六凹部、343：第一单向阀、344：第二单向阀、345：孔(缝隙)、346：单向阀圆形部、347：排出口、348：流入口、349：流入口、350：排出口、400：驱动电路、500：控制基板、510：微型多用计算机(控制部)、520：存储器、530：AD转换、540：电源、550：显示装置、560：键盘。

Claims (8)

1.一种液体循环装置，其特征在于，包括：
第一罐，包括排出容器内的液体的排出口和使液体流入所述容器内的流入口；
第二罐，包括从所述第一罐排出的液体流入的流入口和向所述第一罐排出液体的排出口；
压电泵，从所述第二罐向所述第一罐输送所述液体；以及
控制部，控制施加在所述压电泵的压电元件的极化增强方向的电压特性高于施加在与所述极化增强方向相反方向的电压特性，
所述控制部根据所述液体的温度控制施加在所述压电泵的压电元件的所述极化增强方向的电压特性和施加在与所述极化增强方向相反方向的电压特性。
2.一种喷墨头用液体循环装置，其特征在于，包括：
第一罐，包括排出容器内的液体的排出口和使液体流入所述容器内的流入口；
第二罐，包括从所述第一罐排出的液体流入的流入口和向所述第一罐排出液体的排出口；
压电泵，从所述第二罐向所述第一罐输送液体；
喷墨头，配置在连接所述第一罐和所述第二罐的流路的中途，用于喷出所述液体；以及
控制部，控制施加在所述压电泵的压电元件的极化增强方向的电压特性高于施加在与所述极化增强方向相反方向的电压特性，
所述控制部根据所述液体的温度控制施加在所述压电泵的压电元件的所述极化增强方向的电压特性和施加在与所述极化增强方向相反方向的电压特性。
3.根据权利要求2所述的喷墨头用液体循环装置，其特征在于，
还包括：
加热器，位于所述第一罐和所述第二罐中的至少一个上。
4.根据权利要求2所述的喷墨头用液体循环装置，其特征在于，
还包括：
温度传感器，位于连接所述第一罐和所述第二罐的流路的一部分。
5.根据权利要求3所述的喷墨头用液体循环装置，其特征在于，
还包括：
温度传感器，位于连接所述第一罐和所述第二罐的流路的一部分。
6.根据权利要求2所述的喷墨头用液体循环装置，其特征在于，
还包括：
压力传感器，用于检测所述第一罐和所述第二罐的压力。
7.根据权利要求3所述的喷墨头用液体循环装置，其特征在于，
还包括：
压力传感器，用于检测所述第一罐和所述第二罐的压力。
8.根据权利要求2所述的喷墨头用液体循环装置，其特征在于，
还包括：
计测传感器，检测所述第一罐和所述第二罐中填充的所述液体的量。
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