CN109203693A - 液体喷出设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液体喷出设备及其控制方法。在具有与喷出元件相关联的循环流路的结构中，提供一种液体喷出设备，其能够在抑制液体蒸发、电源容量和噪声的影响的同时，使液体适当地循环并维持稳定的喷出操作。为此，在与压力室相关联地准备用于促进流路中的流动的液体输送机构的结构中，将这些液体输送机构分割成多个块，并且按不同的定时驱动各个块中所包括的液体输送机构。

Description

液体喷出设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及液体喷出设备及其控制方法。

背景技术

在诸如喷墨打印头的液体喷出模块中，在暂时没有进行喷出操作的喷出口中挥发性成分会发生蒸发，这可能导致墨(液体)的变质。这是因为，挥发性成分的蒸发使诸如色材等的成分的浓度增加，并且在色材是颜料的情况下会引起颜料的凝结或沉淀，由此影响喷出状态。更具体地，喷出的量和方向改变，因而图像包含浓度不均匀或者条纹。

为了抑制这种墨变质，近来提出了用于在液体喷出模块内使墨循环并且定期地将新鲜墨供给至喷出口的方法。国际公开WO2016/068987公开了用于在向各喷出口供给墨的循环流路内设置液体输送机构(泵元件)、并且控制喷出元件和该泵元件的驱动间隔的方法。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种液体喷出设备，包括：压力室，用于储存液体；能量产生元件，用于向所述压力室中的液体提供能量；喷出口，其中从所述喷出口喷出被所述能量产生元件提供了能量的液体；液体输送机构，其是与所述压力室相关联地准备的，并且用于促进液体流经所述压力室；以及控制单元，用于控制多个所述液体输送机构的驱动，其中，所述控制单元将多个所述液体输送机构分割多个块，并且按不同的定时驱动所述多个块中的各个块中所包括的液体输送机构。

根据本发明的第二方面，提供一种液体喷出设备的控制方法，所述液体喷出设备包括：压力室，用于储存液体；能量产生元件，用于向所述压力室中的液体提供能量；喷出口，其中从所述喷出口喷出被所述能量产生元件提供了能量的液体；以及液体输送机构，其是与所述压力室相关联地准备的，并且用于促进液体流经所述压力室，所述控制方法包括：控制步骤，用于控制多个所述液体输送机构的驱动，其中，在所述控制步骤中，将多个所述液体输送机构分割成多个块，并且按不同的定时驱动所述多个块中的各个块中所包括的液体输送机构。

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是喷墨打印头的立体图；

图2A和2B是在本发明中可采用的墨循环的概念图；

图3是说明液体喷出设备中的控制结构的框图；

图4A和4B是示出第一实施例中的打印元件基板的流路结构的图；

图5示出在使用压电致动器作为液体输送机构的情况下的驱动的示例；

图6是比较来自喷出口的墨蒸发速度的图；

图7是示出将多个液体输送机构分割成块的状态的图；

图8是块驱动的时序图；

图9A和9B是示出根据环境的温度和湿度的蒸发速度的差异的图；

图10是在分割驱动的情况下的时序图；

图11是在调整液体输送机构的驱动次数的情况下的时序图；

图12是在调整液体输送机构的驱动次数的情况下的另一时序图；

图13A和13B是示出第三实施例中的打印元件基板的流路结构的图；

图14是第三实施例中的时序图；

图15是第三实施例中的时序图的另一示例；

图16A和16B是示出第四实施例中的打印元件基板的流路结构的图；以及

图17是交流电渗(ACEO)泵的平面图。

具体实施例

在国际公开WO 2016/068987中，尽管考虑了针对与各个喷出口相对应的各个循环流路的优化，但没有考虑包括多个喷出口的循环流路全体。结果，发生了以下所述的问题。

在如全幅型喷墨打印头那样的具有多个喷出元件的结构中，喷出元件的喷出频率之间的不平衡使打印头内的墨的蒸发和变质的程度的变化增大。另一方面，如果在所有的喷出元件中都使墨充分循环以避免墨变质，则使液体经由喷出口暴露至大气的频率变高，结果循环的墨整体的蒸发量超过必要地增加。

此外，如果同时驱动多个液体输送机构，则每单位时间有大的电流流动，这需要大的电源容量并且导致成本增加。另外，存在以下可能性：要施加至液体输送机构的驱动脉冲影响要施加至喷出元件的驱动脉冲，并且在喷出操作中出现噪声的影响。

本发明是为了解决上述问题而实现的。因此，本发明的目的是在具有与喷出元件相对应的循环流路的结构中提供如下的液体喷出设备，其中该液体喷出设备能够在抑制液体蒸发、电源容量和噪声的影响的同时，使液体适当地循环并且维持稳定的喷出操作。

第一实施例

图1是可用在本发明的液体喷出设备中的喷墨打印头100(以下还简称为打印头)的立体图。打印头100具有沿Y方向排列的多个打印元件基板4，其中各打印元件基板4具有沿Y方向排列的多个打印元件。图1示出全幅型打印头100，其中在该打印头100中，打印元件基板4沿Y方向排列了与A4大小的宽度相对应的距离。

打印元件基板4经由柔性布线板101连接至同一电气布线板102。电气布线板102配备有用于接收电力的电源端子103和用于接收喷出信号的信号输入端子104。墨供给单元105具有循环流路，其中该循环流路将来自未示出的储墨器的墨供给至各打印元件基板4并且回收未被打印消耗的墨。

利用上述的结构，打印元件基板4上所设置的各打印元件基于从信号输入端子104输入的喷出信号，使用从电源端子103供给的电力来沿该图的Z方向喷出从墨供给单元105供给的墨。

图2A和2B是在本实施例中可采用的墨循环的概念图。图2A示出使墨在供给用储墨器和喷墨打印头之间循环的结构。从供给用储墨器供给至打印头的墨的一部分被打印头的喷出操作消耗，而未被该喷出操作消耗的墨被再次回收到供给用储墨器中。在所回收的墨因打印头100中的挥发性成分的蒸发而变质的情况下，供给用储墨器可以具有调整所回收的墨的成分的功能。

图2B示出供给用储墨器和回收用储墨器分开设置的结构。从供给用储墨器供给至打印头的墨的一部分被打印头的喷出操作消耗，而未被该喷出操作消耗的墨被回收到回收用储墨器中。设置用于调整回收到回收用储墨器中的墨的墨成分的单元，使得可以将调整之后的墨返回至供给用储墨器。这两个结构都可以应用于本实施例的液体喷出设备。

图3是说明液体喷出设备中的控制结构的框图。控制器400包括CPU 401、ROM 402和RAM 403。CPU 401基于ROM 402中所存储的程序和参数通过使用RAM 403作为工作区域来控制该设备全体。

头控制单元404控制喷墨打印头100。更具体地，头控制单元404根据来自CPU 401的指示，驱动打印头100中所设置的液体输送机构以使打印头内的墨循环并且驱动能量产生元件以进行喷出操作。后面将详细说明头控制单元404所进行的具体控制。

机构单元406包括例如用于输送打印介质的输送机构和用于进行打印头100的维护的维护机构。机构单元406还包括用于使打印头100内的墨循环的泵、用于控制流路内的压力(负压)的负压控制单元以及用于使流路开闭的阀。机构控制单元405根据来自CPU 401的指示来控制整体机构。

传感器单元408包括用于确认设备所置于的环境以及设备在不同时间的状态的各种传感器，诸如温度传感器、湿度传感器和用于检测薄片进给状态的传感器等。传感器单元408还包括用于检测打印头100的基板温度的二极管传感器和用于检测在打印头100内循环的墨的流体压力的传感器。传感器控制单元407将从这些传感器获得的检测结果提供至CPU401。CPU 401基于从这些传感器获得的信息来驱动机构单元406和打印头100。

图4A和4B是示出打印元件基板4的流路结构的图。图4A是从喷出口侧(+Z侧)所观看的打印元件基板4的立体图，并且图4B是截面图。如图4A所示，由未示出的泵产生的压力差使墨沿+Y方向流经供给流路8。沿+Y方向流动的墨的一部分流入供给流路8的两侧所设置的个体流路7，然后返回至供给流路8。在各个体流路7的中途设置两个压力室3。

使两个压力室3连接至供给流路8的两个连接流路6和6'在Y方向上具有不同的宽度。流路阻力的差异产生单向流动。在各个体流路7中，位于上游侧且宽度宽的连接流路6具有用于加速液体的流动的液体输送机构12。利用上述的结构，在各个体流路7中产生流动，使得液体从供给流路8经由宽的连接流路6流向第一压力室3，经由连通流路5流入第二压力室3，并且经由窄的连接流路6'返回至供给流路8。可以通过控制各个体流路7中的流动以及供给流路8中的沿+Y方向的流动，来抑制喷出口2附近的墨的变质。

尽管在图中未示出，但优选在连接流路6的中途设置过滤器以防止异物和气泡等的流入。例如，可以使用柱状构造物作为过滤器。

图4B是沿着图4A中的线IVB-IVB所截取的截面图。打印元件基板4通过在硅等的基板4a上依次堆叠功能层9、流路形成构件10和喷出口形成构件11所获得的。利用流路形成构件10的流路壁使供给流路8、个体流路7和连通流路5形成在同一平面上。

在功能层9上的与压力室3相对应的位置中设置能量产生元件1。在喷出口形成构件11中的与能量产生元件1相对应的位置中形成喷出口2。在基于喷出信号向能量产生元件1施加电压脉冲时，在接触能量产生元件1的墨中发生膜沸腾，并且所产生的气泡的生长能量使墨作为液滴沿Z方向从喷出口2喷出。在本实施例中，将喷出口2、能量产生元件1和压力室3的组合称为打印元件(喷出元件)。

在各个体流路7中，在功能层9上的与位于上游侧且宽度宽的连接流路6相对应的位置中设置液体输送机构12。通过基于驱动信号驱动液体输送机构12来加速个体流路7内的流动。

以下说明上述构造的尺寸的具体示例。能量产生元件1的大小为25μm×30μm，喷出口2的直径为25μm，并且压力室3的面积为30μm×35μm。上游侧的连接流路6的宽度为20μm且其长度为40μm，下游侧的连接流路6'的宽度为10μm且其长度为40μm，连通流路5的宽度为20μm且其长度为10μm，并且个体流路7整体的高度为20μm。供给流路8的宽度为50μm，并且喷出口形成构件11的厚度为20μm。要使用的墨的粘度为2cP，并且来自各喷出口的墨喷出量为10pl。

在本实施例的打印元件基板4中，打印元件以600dpi(点/英寸)的间距沿Y方向排列。供给流路8的各侧的两个打印元件阵列在Y方向上彼此偏移了半个间距。结果，可以在按预定速度沿X方向输送的打印介质上按1200dpi的分辨率打印图像。

尽管图4A示出一个供给流路8和位于供给流路8的各侧的两个打印元件阵列，但本实施例的打印元件基板还包括用以喷出相同类型的墨的沿X方向的图4A所示的另一打印元件组(参见图7)。即，可以使用两个打印元件交替地或按预定顺序通过喷出操作来打印沿X方向延伸的一个像素宽度为1200dpi的像素阵列。在本实施例的液体喷出设备是彩色喷墨打印设备的情况下，喷出相同类型的墨的四个打印元件阵列的组进一步沿X方向排列，其中该数量对应于墨颜色的数量。

作为本实施例的液体输送机构12，可以使用交流电渗(ACEO)泵或致动器等。在使用致动器的情况下，可以使用诸如压电致动器、静电致动器和机械/冲击致动器等的各种致动器。在以下的说明中，将采用使用压电致动器作为液体输送机构12的情况作为示例。

图5示出在使用压电致动器作为液体输送机构12的情况下的驱动的示例。横轴表示时间，并且纵轴表示压电致动器的位移。向压电致动器施加电压，由此压电致动器在流路内突出并且使连接流路6变窄。在电压的施加停止之后，压电致动器逐渐下移并使连接流路6恢复为原始容积。以这种方式，相对于时间呈非对称的致动器的位移以及连接流路6和6'之间的流路阻力的差异使得墨能够沿图4A和4B所示的方向流经个体流路7。在本实施例中，通过在100μsec内施加三次电压以如图5所示使致动器移位三次来进行一次液体输送操作。

图6是比较在使墨循环的情况下和在不使墨循环的情况下来自喷出口的墨蒸发速度的图。横轴表示自通过从打印头100移除盖而打开喷出口起所经过的时间。纵轴表示来自喷出口的墨蒸发速度(每单位时间和单位面积的蒸发量)。

在不使墨循环的情况下，如果墨的挥发性成分从喷出口蒸发了一定程度，则滞留在喷出口附近的墨会发生浓缩。浓缩墨干扰喷出口内的墨的蒸发，由此使墨整体的蒸发速度逐渐下降。相反，在使墨循环的情况下，由于定期地向喷出口2和压力室3供给新鲜墨，因此维持了高的墨蒸发速度。更具体地，使蒸发速度稳定于来自喷出口2的蒸发速度与同个体流路7内的墨流速相对应的利用新鲜墨的墨更换速度成比例的值。即，在使墨循环的情况下，可以在喷出口2的附近定期地准备尽管并非完全新鲜但在一定程度上防止了浓缩或变质的墨。

然而，如果为了上述的循环而同时驱动所有的液体输送机构12，则大的电流暂时流动。这需要在液体喷出设备中确保足够液体输送机构12用的电源容量，并且可能导致成本增加。此外，利用如本实施例那样的、能量产生元件1和液体输送机构12按高密度排列在同一平面上的结构，由于用于向这两者供给电力的线路也是密集且复杂地设置的，因此存在用于能量产生元件1的驱动信号包含噪声的可能性。考虑到这种情形，在本实施例中，将排列在同一打印元件基板4上的液体输送机构12分割成多个块，并且按每块进行驱动。

图7是示出将液体输送机构12分割成块的状态的图。图7示出用于一个颜色的打印元件组、供给流路8和个体流路7的布局。在沿Y方向延伸的两个供给流路8各自的两侧设置打印元件阵列，即总共设置四个打印元件阵列。图7将四个打印元件阵列示出为BLKa、BLKb、BLKc和BLKd。

在本实施例中，各个体流路7配备有一个液体输送机构12。在各打印元件阵列中，将液体输送机构12分割成块，各块包括六个连续的液体输送机构12和十二个连续的打印元件。按每块控制驱动。图7将同一块中所包括的六个液体输送机构示出为P1～P6(还被称为泵1～泵6)。进行分割，使得四个打印元件阵列BLKa、BLKb、BLKc和BLKd包括Y方向上的不同位置的相邻块之间的边界。更具体地，从同一供给流路8被供给墨的打印元件阵列BLKa和BLKb在Y方向上彼此偏移了半个周期(对应于三个液体输送机构)。打印元件阵列BLKc和BLKd也以相同的方式彼此偏移。

图8是块驱动的时序图。针对液体输送机构P1～P6(泵1～泵6)顺次进行图5所示的在100μsec内进行三次驱动的液体输送操作。在该示例中，同时驱动打印元件基板4上所设置的液体输送机构12的1/6，由此防止由于大的电源容量而导致成本超过必要地增加。

如图7所示，同时驱动的液体输送机构12的位置(即，液体输送机构P1、P2、P3、P4、P5或P6各自的位置)大致均匀地散布在打印元件基板4的XY平面上。换句话说，专门针对均匀散布的液体输送机构进行同时驱动。因此，可以充分减小用于各能量产生元件1的驱动信号中的噪声，并且可以维持高度的驱动控制性。

此外，针对各液体输送机构12，按600μsec的周期间歇地重复液体输送操作。结果，墨不断地且平缓地流经包括供给流路8的全体循环流路，并且在全体打印头和各喷出口中，没有超过必要的频繁地利用新鲜墨更换该墨。结果，墨整体的蒸发量没有超过必要地增加且可被减少为墨不会变质的程度，并且可以维持稳定的喷出操作。

第二实施例

在本实施例中，使用与第一实施例的打印头相同的打印头，并且以与第一实施例相同的方式进行液体输送机构的分割驱动。另外，在本实施例中，在各种条件下整体地或单独地调整液体输送机构的驱动量。

图9A和9B是示出根据打印设备所置于的环境的温度和湿度的蒸发速度的差异的图。图9A示出与环境的温度和湿度各自的三个阶段相关联的、打开喷出口时的蒸发速度(每单位时间和单位面积的蒸发体积)。图9A示出：随着温度升高并且湿度下降，蒸发速度变高。

图9B是在第一实施例的方法中在使墨循环的情况下、比较在三个环境(25℃/50％、50℃/50％和50℃/10％)下从打开喷出口的时刻起的蒸发速度的变化的曲线图。在各条件下蒸发速度随时间的经过而收敛于特定值，但收敛值根据设备所置于的环境而不同。结果，喷出口附近的墨的浓缩和变质的程度也根据设备所置于的环境而不同。

鉴于上述情形，在本实施例中，在进行与第一实施例相同的分割驱动的同时，基于环境温度和环境湿度的组合来调整所有的液体输送机构12的驱动量。更具体地，在蒸发速度相对较高的环境中，如图5所示，在一次液体输送操作对液体输送机构12进行三次驱动。随着蒸发速度变低，一次液体输送操作中的液体输送机构12的驱动次数减少、或者液体输送操作的周期变为两倍(1200μsec)。

例如，在图9B所示的三个环境的情况下，在一次液体输送操作中，在50℃/10％下对液体输送机构12进行三次驱动，在50℃/50％下对液体输送机构12进行两次驱动，并且在25℃/50％下对液体输送机构12进行一次驱动，由此蒸发速度可以彼此接近。

上述的液体输送机构12的驱动控制是由控制器400经由头控制单元404针对喷墨打印头100进行的(参见图3)。更具体地，仅需在ROM 402中预先存储使环境温度和环境湿度的组合与液体输送机构12的驱动次数和驱动周期相关联的表。CPU 401获取传感器单元408的温度传感器和湿度传感器的检测值，并且从ROM 402内所存储的表中获取与这些检测值相对应的液体输送机构12的驱动次数和驱动周期。可以基于所获取到的驱动次数和驱动周期来驱动打印头100的液体输送机构12。

以这种方式，即使打印设备所置于的环境以各种不同的方式改变，也可以在使打印头全体的墨蒸发量抑制到墨不会变质的程度的同时维持稳定的喷出操作。在上述说明中，基于环境温度和环境湿度来控制驱动次数。然而，即使仅基于环境温度或环境湿度进行控制，也可以产生避免墨超过必要地蒸发的有利结果。此外，墨蒸发的程度受到打印元件基板4的温度以及环境温度的影响。因此，代替环境温度传感器的检测值，或者除该检测值外，还可以获取打印元件基板4上所设置的二极管传感器的检测值，由此基于所获取到的值来控制驱动次数或驱动周期。

此外，来自喷出口的蒸发速度不仅受到上述的温度和湿度的影响，而且还受到流经共通流路8的墨的流速的影响。随着流经供给流路8的墨的流速增大，个体流路7中的流速变高，并且促进了来自喷出口2的墨蒸发。因而，可以根据共通流路8的流速来改变液体输送机构12的驱动次数和驱动周期，从而防止墨超过必要地蒸发。

在这种情况下，CPU 401获取用于检测供给流路8中的流速的流速传感器的检测值，并且从预先存储在ROM 402内的使流速与驱动次数或驱动周期相关联的表中获取与该检测值相对应的液体输送机构12的驱动次数或驱动周期。可以基于所获取到的驱动次数或驱动周期来驱动打印头100的液体输送机构12。

各喷出口中的墨浓缩程度还受到该喷出口中的喷出频率的影响。由于在喷出频率低的喷出口附近会发生墨浓缩，因此需要在下一喷出之前主动使墨循环。相反，在喷出频率高的喷出口中，利用新鲜墨频繁地更换墨，并且不太必要使墨在个体流路7中循环。在如本实施例那样一个个体流路7包括两个压力室3的情况下，即使不从一个喷出口喷出墨，通过从另一喷出口喷出墨也在一定程度上促进了墨循环。

鉴于上述，在本实施例中，基于各打印元件的喷出频率，来调整用于驱动包括该打印元件的个体流路7中所包含的液体输送机构12的条件。更具体地，在包括喷出频率高的喷出口的个体流路7中，尽管没有主动驱动液体输送机构12，也使喷出口2附近的墨保持新鲜。因此，一次液体输送操作中的液体输送机构12的驱动次数被减少为两次以下。相反，在包括喷出频率低的喷出口的个体流路7中，尽管预测到了墨的浓缩和变质，但代替定期地使墨循环，而按适当定时(例如，在下一喷出操作之前)驱动液体输送机构12。以这种方式，可以在不会使墨超过必要地蒸发的情况下维持稳定的喷出操作。

图10是在进行第一实施例所述的分割驱动的情况下的时序图。在图10中，作为能量产生元件的元件1和2以及作为液体输送机构的泵1设置在同一个体流路7中。在本实施例中，分配给能量产生元件1的一次喷出操作的单位时间t等于分配给液体输送机构12的一次液体输送操作的单位时间t(100μsec)。对单位时间t进行二分割。前半部分j1被分配给个体流路7中所包括的两个能量产生元件1其中之一，并且后半部分j2被分配给另一能量产生元件1。

在同一个体流路7中所包括的两个打印元件中，由一个打印元件的喷出操作引起的墨的液体运动被传递到另一打印元件，这导致弯液面不稳定。因此，优选在足以使由两个打印元件的喷出操作引起的液体运动稳定的时间之后执行下一喷出操作。根据打印元件基板4中的各元件的尺寸和材料以及墨的物理性质，该时间约为10～250μsec。在本实施例中，将这种间隔设置为100μsec，使得必定按100μsec以上的间隔驱动元件1和2。因此，在本实施例中，在分配有单位时间的前半部分j1的元件1的驱动之后的单位时间内，不驱动分配有单位时间的后半部分j2的元件2。此外，在驱动元件2的单位之间之后的单位时间内，不驱动元件1。由于在液体输送机构12的驱动期间和之后的一段时间内、墨的液体运动使弯月面不稳定，因此优选在该时间内不进行喷出操作。在图10中，施加控制，使得在液体输送机构12的驱动之后按100μsec以上的间隔进行喷出操作。

图11和12是在基于打印元件的喷出频率来控制液体输送机构12的驱动次数的情况下的时序图。如上所述，在各喷出口中，可以通过该喷出口的喷出操作来用新鲜墨来更换墨。换句话说，由于在紧接喷出操作之后的压力室3中已用新鲜墨替换了墨，因此无需进行进一步的液体输送操作。在紧挨喷出操作之前的压力室3中，由于显然即将用新鲜墨替换墨，因此除非发生墨浓缩以影响此时的图像质量，否则无需进行液体输送操作。

鉴于上述情形，在图11的示例中，由于在100～200μsec的单位时间内元件2进行喷出操作，因此在下一单位时间(200～300μsec)内取消泵1的驱动。更具体地，通过在150μsec处的元件2的喷出操作引起的流动的惯性使得元件1能够在500μsec处进行正常喷出操作，由此防止了直到泵1中的下一液体输送操作为止发生问题。因此，取消一次液体输送操作以避免过度的墨循环。

在图12的示例中，由于在300～400μsec的单位时间内元件2进行喷出操作，因此在前一单位时间(200～300μsec)内取消液体输送机构12的驱动。更具体地，元件2可以在无需该单位时间(200～300μsec)内的液体输送操作的情况下，在350μsec处进行正常喷出操作。此外，由该喷出操作引起的流动的惯性使得元件1能够在500μsec和600μsec处进行正常喷出操作，从而防止了直到泵1中的下一液体输送操作为止发生问题。因此，取消一次液体输送操作以避免过度的墨循环。如上所述，在显然驱动了个体流路中的能量产生元件1的情况下，可以在该驱动的定时之前和之后的预定时间段内减少液体输送机构的驱动量。

在图11和图12中，液体输送机构12的驱动次数减少为零以完全取消液体输送操作本身。然而，可以使驱动次数从作为标准次数的三次减少为两次以下。可选地，可以使用图11和图12的这两个方法，使得在如图11所示、紧挨液体输送操作之前进行喷出操作的情况下取消液体输送操作，并且在如图12所示、紧接液体输送操作之后将进行喷出操作的情况下减少驱动次数。

上述的控制可以通过CPU 401参考ROM 402中所存储的表、并且基于RAM 403中暂时存储的喷出数据改变液体输送机构12的驱动次数来实现(参见图3)。更具体地，CPU 401仔细检查RAM 403中暂时存储的喷出数据，并且在紧挨应当驱动液体输送机构12的单位时间之前或者紧接该单位时间之后的单位时间内存在表示喷出(1)的数据的情况下，改变在应当驱动液体输送机构的单位时间内的液体输送机构的驱动次数。该控制可以连同已经说明的基于环境温度和环境湿度的控制一起进行。在这种情况下，基于环境温度和环境湿度来统一地控制所有的液体输送机构12的驱动次数，然后基于与各打印元件有关的喷出数据来单独地控制所有的液体输送机构12的驱动次数。

如上所述，根据本实施例，除液体喷出设备所置于的环境以外，还可以基于各打印元件中的喷出频率来单独地控制多个液体输送机构12的驱动。结果，除在第一实施例中所述的有利结果以外，还可以在即使环境以各种不同的方式改变、或者喷出口2根据图像数据而具有各种喷出频率的情况下，也产生维持稳定的喷出操作的有利结果。

第三实施例

图13A和13B是示出在本实施例中采用的打印元件基板4的流路结构的图。图13A是从喷出口侧(+Z侧)所观看的打印元件基板4的立体图，并且图13B是沿着线XIIIB-XIIIB所截取的截面图。以下将说明本实施例的打印元件基板与以上参考图4A和4B所述的实施例的打印元件基板之间的不同之处。

在本实施例的打印元件基板4中，在墨沿+Y方向流经的供给流路8的两侧设置墨沿-Y方向流经的回收流路8'。供给流路8通过沿X方向延伸的多个个体流路7连接至两个回收流路8'。各个体流路7具有包括能量产生元件1、喷出口2和压力室3的一个打印元件。在各个体流路7中，在比能量产生元件1更靠近供给流路8的连接流路6中设置液体输送机构12。

在本实施例中，由于各个体流路7仅包括一个打印元件，因此与上述实施例的情况相比，由相邻打印元件的喷出操作引起的液体运动较小。因此，可以在无需考虑液体运动的影响的情况下以高的自由度设置喷出所用的驱动定时。

供给流路8连接至具有压力Ph的第一压力室(未示出)，并且回收流路8'连接至具有比Ph低的压力P1的第二压力室(未示出)。结果，与液体输送机构12的驱动的有无无关地，墨从供给流路8经由使供给流路8连接至回收流路8'的个体流路7平缓地流向回收流路8'。如上所述，在墨定期地经由个体流路7流动的本实施例中，与上述实施例相比，可以进一步抑制压力室3中的墨浓缩，并且可以进一步减少液体输送机构12的驱动次数。

此外，在使供给流路8连接至压力室3的连接流路6中设置液体输送机构12，并且连接流路6的流路阻力小于使回收流路8'连接至压力室的连接流路6'的流路阻力。因此，通过驱动液体输送机构12，可以进一步促进从供给流路8向回收流路8'的墨流动。尽管如上述实施例那样、可以使用各种液体输送机构作为液体输送机构12，但以下将说明使用压电致动器的情况。

以下说明上述构造的尺寸的具体示例。能量产生元件1的大小为20μm×25μm，喷出口2的直径为20μm，并且压力室3的面积为25μm×30μm。连接流路6和6'的宽度为25μm。上游侧的连接流路6的长度为40μm并且下游侧的连接流路6'的长度为20μm。个体流路7整体的高度为15μm。供给流路8和回收流路8'的宽度为40μm，喷出口形成构件11的厚度为12μm，并且由连接至供给流路8的第一压力室产生的压力Ph与由连接至回收流路8'的第二压力室产生的压力Pl之间的压力差Ph-P1为0～100mmAq。要使用的墨的粘度为3cP，并且来自各喷出口的墨喷出量为7pl。优选基于使用环境的温度和湿度(即，墨蒸发速度)来适当地调整压力差Ph-P1。

在位于供给流路8的两侧的各个打印元件阵列中，多个打印元件按600dpi的密度沿Y方向排列。两个打印元件阵列在Y方向上彼此偏移了半个间距。在本实施例中，各自具有图13A所示的阵列的多个打印元件基板4沿Y方向配置，以形成能够按1200dpi的分辨率在A4打印介质上打印图像的全幅型打印头100。

在本实施例中，将在Y方向上彼此相邻的五个液体输送机构12(即，五个连续的打印元件)视为一个块。将打印元件和液体输送机构12分割成多个块并进行控制。此时，一个打印元件阵列中的相邻块之间的边界相对于另一打印元件阵列中的相邻块之间的边界偏移了半个间距。与上述实施例相同，五个液体输送机构12按P1(泵1)、P2(泵2)、P3(泵3)、P4(泵4)和P5(泵5)的顺序驱动。

图14是本实施例中的块驱动的时序图的示例。图14示出施加至同一块中所包括的五个能量产生元件(元件1～元件5)的驱动脉冲、以及五个液体输送机构(泵1～泵5)的驱动状态。此外在本实施例中，基本上针对泵1～泵5(P1～P5)顺次进行图5所示的在100μsec内对液体输送机构进行三次驱动的液体输送操作。另外，在本实施例中，针对各个体流路7，进一步控制液体输送机构12的驱动。

此外在本实施例中，与参考图11和图12所述的第二实施例相同，基于分配给各个液体输送机构12的单位时间t之前和之后的喷出数据来调整液体输送机构12的驱动。以下将参考图14来提供详细说明。

在图14中，元件1(能量产生元件)和泵1(液体输送机构)设置在同一个体流路7中，并且这同样适用于元件2和泵2、元件3和泵3、元件4和泵4以及元件5和泵5。在驱动各泵的情况下，并未驱动包括该泵的个体流路7中所设置的元件。例如，在驱动泵1的单位时间t1内没有驱动元件1。在该像素位置(该元件的该定时)存在喷出数据的情况下，利用能够在同一像素位置中进行打印的另一打印元件来进行喷出操作。另外，基于在驱动泵的单位时间之前和之后的喷出数据来改变各泵的驱动次数。

例如，关于驱动泵2的600～700μsec的单位时间t2，在紧挨单位时间t2之前的单位时间t1和紧接单位时间t2之后的单位时间t3这两者中，元件2进行喷出操作，并且可以预测到压力室3储存新鲜墨。因而，使驱动次数从作为正常次数的三次改变为一次以避免过度的墨循环。

关于驱动泵5的400～500μsec的单位时间t5，在紧接单位时间t5之后的单位时间t1内元件5进行喷出操作，但在包括紧挨单位时间t5之前的单位时间t4的一段时间内不进行喷出操作。由于在压力室3中存在墨浓缩的可能性，因此通常进行三次驱动以用新鲜墨替换墨。

关于驱动泵4的300～400μsec的单位时间t4，在包括紧挨单位时间t4之前单位时间t3的一段时间内，不进行利用元件4的喷出操作，因此可以想象压力室3内的墨在一定程度上浓缩。另一方面，在包括紧接单位时间t4之后的单位时间t5的一段时间内，不进行利用元件4的喷出操作。因此，不存在由浓缩墨的喷出引起的图像劣化的可能性。因此，判断为在该定时不必向压力室供给新鲜墨，并且取消泵4的驱动以避免过度的墨循环。应当注意，在800～900μsec的下一单位时间t4中，间歇地进行两次驱动，以防止泵的液体输送功能因过度的墨浓缩而被损害。

如上所述，在各个体流路7包括一个液体输送机构12和一个打印元件的情况下，可以基于与相应的打印元件1～5有关的喷出数据来单独且精细地调整液体输送机构12的驱动。

图15是本实施例中的块驱动的时序图的另一示例。图15与图14的不同之处在于：除液体输送操作外，还使用预备喷出操作作为用于用新鲜墨更换浓缩墨的方法。在图15中，利用虚线示出预备喷出操作所用的要施加至元件1～5的驱动脉冲。

预备喷出操作意味着与基于图像数据的喷出数据无关的预备的喷出操作。在暂时不存在喷出数据并且发生墨浓缩的状态下，可以通过在适当定时进行预备喷出操作来使打印元件的喷出状态稳定。此外，由于从循环流路排出变质了的墨，因此预备喷出操作对于循环流路全体中的浓缩程度的稳定而言也是优选的。

由于预备喷出操作仅需要排出浓缩墨，因此不必确保与基于图像数据的喷出操作的喷出质量相同的喷出质量。因此，本实施例中的预备喷出操作在与液体输送操作相同的单位时间内进行。然而，在如本实施例那样的全幅型喷墨打印设备中，对打印介质上的图像进行打印操作中的预备喷出操作。因此，优选在例如区域具有高浓度的条件下进行预备喷出，使得即使打印了与图像无关的点、也不会识别出图像质量的劣化。以下参考图15来提供详细说明。

关于元件1，在220～650μsec内不存在基于图像数据的喷出数据，并且预测到墨浓缩。因而，在紧挨650μsec处的喷出之前的单位时间t1内，对泵1进行一次驱动并且进行一次预备喷出。

关于元件2，在0～250μsec内不存在基于图像数据的喷出数据，并且预测到墨浓缩。因而，在紧挨250μsec处的喷出之前的单位时间t2内，对泵2进行两次驱动并且进行一次预备喷出。

关于元件3，基于图像数据的喷出数据相对频繁地出现，并且墨浓缩的可能性低。因而，在单位时间t3内，取消液体输送操作并且进行一次预备喷出。

关于元件4，尽管基于图像数据的喷出数据少并且预测到墨浓缩，但也没有基于图像数据喷出浓缩墨。因而，在单位时间t4内，取消液体输送操作并且不进行预备喷出。

关于元件5，在0～550μsec内不存在基于图像数据的喷出数据，并且预测到墨浓缩。因而，在紧挨550μsec处的喷出之前的单位时间t5内，对泵5进行两次驱动并且进行一次预备喷出。

如上所述，通过除液体输送操作外、还使用预备喷出操作作为用于用新鲜墨更换浓缩墨的方法，可以在维持各打印元件中的稳定喷出状态的同时、整体降低循环的墨的浓缩。

第四实施例

图16A和16B是示出在本实施例中采用的打印元件基板4的流路结构的图。图16A是从喷出口侧(+Z侧)所观看的打印元件基板4的立体图，并且图16B是沿着线XVIB-XVIB所截取的截面图。

如图16B所示，本实施例的供给流路8被形成为贯通硅基板4a的开口，并且经由形成在功能层9中的入口13和出口13'连接至个体流路。如图16A所示，多个个体流路7沿相对于Y方向倾斜的方向平行地形成。在各个体流路7中，四个打印元件和五个液体输送机构12交替地配置成一行。

在各个体流路7的各端部上设置入口13和出口13'。由入口和出口之间的流路阻力的差异以及五个液体输送机构12的驱动产生在图16B中利用箭头示出的墨流动。更具体地，墨从供给流路8经由入口13流动，穿过四个压力室3，然后经由出口13'流入供给流路8。尽管对于本实施例中的液体输送机构12、可以使用各种结构，但在本实施例中采用交流电渗(ACEO)泵。

图17是ACEO泵的平面图。两组梳状电极具有不同的宽度和高度并且呈交错配置。在这些电极之间施加AC电压，由此在位于电极上方的液体中产生非对称电场并且使液体沿期望方向流动。ACEO泵适用于如本实施例那样的、个体流路7具有相对较长的长度并且沿一个方向延伸的情况。

以下说明上述构造的尺寸的具体示例。能量产生元件1的大小为18μm×22μm，喷出口2的直径为18μm，并且压力室3的面积为25μm×30μm。介于压力室3之间的连通流路5的宽度为18μm且其长度为7μm。入口13的开口面积为10μm×15μm，出口13'的开口面积为5μm×15μm，并且个体流路7整体的高度为12μm。供给流路8的宽度为250μm，并且喷出口形成构件11的厚度为10μm。要使用的墨的粘度为3cP，并且来自各喷出口的墨喷出量为4pl。

在本实施例中，将各个体流路7中所包括的五个连续的液体输送机构12和四个能量生成元件1视为一个块，并且以与上述实施例相同的方式进行块驱动。此时，可以从P1起顺次驱动同一个体流路7中所包括的五个液体输送机构12，但在同一定时可以驱动多个液体输送机构12。例如，在一起驱动P1、P3和P5之后，可以一起驱动P2和P4。

此外在上述的本实施例中，与上述实施例相同，可以在整体上减少墨蒸发量以避免墨变质、以及减小电源容量和噪声的可能性的同时，维持稳定的喷出操作。

变形例

在以上实施例中所述的打印元件基板的构造和控制方法可以被修改、彼此组合并且彼此互换。例如，图4A所示的个体流路7可以包括更多的打印元件和液体输送机构12。在这种情况下，液体输送机构12可以根据这些液体输送机构在个体流路中的位置而具有不同的驱动强度和驱动频率。然而，随着一个个体流路7中所包括的压力室3或者液体输送机构的数量增加，个体流路7自身变大。考虑到上游侧的打印元件中的喷出操作对下游侧的打印元件中的喷出操作的影响，一个个体流路7中所设置的压力室的数量最多可以为约10个，并且优选为五个以下。

此外，同一块中的泵不一定按如图7所示的P1→P6的顺序驱动，并且可以按P6→P1的顺序或者其它顺序驱动。此外，在以上说明中，尽管一次液体输送操作中的液体输送机构的标准驱动次数为三次，但也可以将该标准驱动次数调整为不同的次数，并且该标准驱动次数可以为两次以下或四次以上。

第一实施例和第二实施例示出将多个个体流路分配给一个块的结构，并且第四实施例示出将一个个体流路分配给一个块的结构。然而，可以修改本发明以将多个块包括在一个个体流路中。例如，这对应于在图16A所示的结构中首先一起驱动P1、P3和P5然后一起驱动P2和P4的情况。

在第三实施例中的参考图15的说明中，进行预备喷出操作以排出喷出口附近的浓缩墨。然而，该操作可被以下方面替换或者与以下方面组合：向能量生成元件1施加低于进行喷出操作的水平的能量。在这种情况下，尽管没有排出浓缩墨，但使喷出口中的弯液面振动，由此搅拌压力室内的浓缩墨。

此外，在上述实施例中，使用由未示出的泵产生的压力差来控制供给流路8和回收流路8'中的流体压力。然而，本发明不限于此。例如，可以通过使用毛细作用或者上游侧的储墨器和下游侧的储墨器之间的水头差来产生墨流动。

此外，已经参考图1说明了打印元件基板4排列了与打印介质的宽度相对应的距离的全幅型打印头作为示例。然而，本发明的流路结构还可以应用于串行型打印头。应该注意，由于在诸如全幅型打印头等的细长打印头中，本发明所要解决的问题(即，墨的蒸发和变质)更频繁地发生，因此这种打印头可以更显著地实现本发明的有利结果。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不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 (12)

1.一种液体喷出设备，包括：

压力室，用于储存液体；

能量产生元件，用于向所述压力室中的液体提供能量；

喷出口，其中从所述喷出口喷出被所述能量产生元件提供了能量的液体；

液体输送机构，其是与所述压力室相关联地准备的，并且用于促进液体流经所述压力室；以及

控制单元，用于控制多个所述液体输送机构的驱动，

其特征在于，所述控制单元将多个所述液体输送机构分割多个块，并且按不同的定时驱动所述多个块中的各个块中所包括的液体输送机构。

2.根据权利要求1所述的液体喷出设备，其中，多个所述液体输送机构排列在与多个所述能量产生元件相同的平面上，并且由所述控制单元同时驱动的液体输送机构均匀地散布在所述平面上。

3.根据权利要求1所述的液体喷出设备，其中，在多个所述压力室共用的并且向多个所述压力室供给液体的流路中的流速相对较高的情况下，与所述流速相对较低的情况相比，所述控制单元减少多个所述液体输送机构的驱动量。

4.根据权利要求1所述的液体喷出设备，其中，所述控制单元基于环境温度和环境湿度至少之一来改变多个所述液体输送机构的驱动量。

5.根据权利要求1所述的液体喷出设备，其中，所述控制单元基于设置有多个所述能量产生元件的基板的温度来改变多个所述液体输送机构的驱动量。

6.根据权利要求1所述的液体喷出设备，其中，所述控制单元基于用于驱动所述能量产生元件的喷出数据，单独地改变与该能量产生元件相对应的液体输送机构的驱动量。

7.根据权利要求6所述的液体喷出设备，其中，所述控制单元在驱动所述能量产生元件之前或之后的预定时间段减少与该能量产生元件相对应的液体输送机构的驱动量。

8.根据权利要求6所述的液体喷出设备，其中，所述控制单元基于用于驱动所述能量产生元件的喷出数据来生成用于驱动该能量产生元件的新喷出数据以从所述喷出口喷出液体，并且减少与该能量产生元件相对应的液体输送机构的驱动量。

9.根据权利要求1所述的液体喷出设备，其中，所述控制单元通过调整所述液体输送机构的单位时间内的驱动次数和驱动周期至少之一，来改变所述液体输送机构的驱动量。

10.根据权利要求1所述的液体喷出设备，其中，所述液体输送机构和与所述液体输送机构相关联的压力室沿液体在同一流路中流动的方向配置成一行。

11.根据权利要求1所述的液体喷出设备，其中，针对各个所述压力室准备一个所述液体输送机构。

12.一种液体喷出设备的控制方法，所述液体喷出设备包括：

压力室，用于储存液体；

能量产生元件，用于向所述压力室中的液体提供能量；

喷出口，其中从所述喷出口喷出被所述能量产生元件提供了能量的液体；以及

液体输送机构，其是与所述压力室相关联地准备的，并且用于促进液体流经所述压力室，

所述控制方法包括：

控制步骤，用于控制多个所述液体输送机构的驱动，

其特征在于，在所述控制步骤中，将多个所述液体输送机构分割成多个块，并且按不同的定时驱动所述多个块中的各个块中所包括的液体输送机构。