CN110154527B - 液体循环装置及液体喷出装置 - Google Patents

Abstract

一种液体循环装置及液体喷出装置，实现节省空间。液体循环装置具备多个压电泵、直流电源、切换电路以及控制电路。压电泵通过压电致动器的动作而使补给罐的液体向液体喷头循环。切换电路切换所述直流电源的输出，并将驱动电压向所述压电泵的压电致动器供给。控制电路通过控制所述切换电路的切换定时来控制所述驱动电压。

Description

液体循环装置及液体喷出装置

技术领域

本发明的实施方式涉及一种液体循环装置及液体喷出装置。

背景技术

已知一种液体喷出装置，具备喷出液体(墨水)的液体喷头(喷墨头)以及使液体在包含液体喷头的循环路径中循环的液体循环装置。液体循环装置从墨水补给罐向液体喷头补给墨水，并且从液体喷头回收墨水并使其返回到墨水补给罐。液体循环装置具有泵，该泵利用根据施加的电压而变形的致动器。液体循环装置通过调节升压电路的输出电压来调节施加到构成泵的致动器上的驱动电压。由此，液体循环装置调节泵的送液能力。

然而，当是通过以这种方式调节升压电路的输出电压来调节致动器的驱动电压的结构时，需要与泵一样多的升压电路。其结果，存在电路的安装空间增加的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现节省空间的液体循环装置及液体喷出装置。

实施方式涉及的液体循环装置具备多个压电泵、直流电源、切换电路以及控制电路。压电泵通过压电致动器的动作而使补给罐的液体向液体喷头循环。切换电路切换所述直流电源的输出，并将驱动电压向所述压电泵的压电致动器供给。控制电路通过控制所述切换电路的切换定时来控制所述驱动电压。

实施方式涉及的液体喷出装置，具备液体喷头、多个压电泵、直流电源、切换电路以及控制电路。液体喷头喷出液体。压电泵通过压电致动器的动作而使补给罐的液体向所述液体喷头循环。切换电路切换所述直流电源的输出，并将驱动电压向所述压电泵的压电致动器供给。控制电路，通过控制所述切换电路的切换定时来控制所述驱动电压。

附图说明

图1是针对一实施方式涉及的喷墨记录装置的结构例的说明图。

图2是针对一实施方式涉及的液体喷出装置的结构例的说明图。

图3是针对一实施方式涉及的液体喷头的结构例的说明图。

图4是针对一实施方式涉及的压电泵的结构例的的说明图。

图5是用于针对一实施方式涉及的压电致动器的电极的电位与时间之间的关系进行说明的说明图。

图6是用于针对一实施方式涉及的压电致动器的电极的电位与时间之间的关系进行说明的说明图。

图7是针对一实施方式涉及的模块控制部的结构例的说明图。

图8是针对一实施方式涉及的循环泵驱动电路的结构例的说明图。

图9是针对一实施方式涉及的切换电路的结构例的说明图。

图10是针对一实施方式涉及的输入到切换电路的脉冲信号的示例的说明图。

图11是针对一实施方式涉及的基于模块控制部控制喷嘴表面压力的说明图。

附图标记说明

1…喷墨记录装置；10…液体喷出装置；11…头部支承机构；11a…滑架；12…介质支承机构；13…主机控制装置；20…液体喷头；20a…供给口；20b…回收口；21…喷嘴板；21a…喷嘴孔；22…基板；23…歧管；24…致动器；24a…电极；24b…电极；25…墨水压力室；28…墨水流路；30…循环装置；31…循环路径；32…中间罐；33…第一循环泵；34…旁通流路；35…缓冲罐；35a…收容室；36…第二循环泵；37a…开关阀；37b…开关阀；38…模块控制部；39a…压力传感器；39b…压力传感器；51…盒；52…供给路径；53…补给泵；54…液位传感器；55…浮子；56b…霍尔IC；58…泵室；59…压电致动器；60…压电泵；61…止回阀；62…止回阀；71…CPU；72…存储器；72a…ROM,72b…RAM；73…通信接口；74…循环泵驱动电路；75…补给泵驱动电路；76…阀驱动电路；77…液体喷头驱动电路；81…升压电路；82…切换电路；83…低压电源；84…升压驱动器IC；91…第一输入端子；92…第二输入端子；93…第三输入端子；94…第四输入端子；95…第一输出端子；96…第二输出端子；100…缓冲装置；PC1…光电耦合器；PC2…光电耦合器；PC3…光电耦合器；PC4…光电耦合器；Q1…开关元件；Q2…开关元件；Q3…开关元件；Q4…开关元件。

具体实施方式

下面，参照附图，对一实施方式涉及的液体循环装置及液体喷出装置进行说明。

下面，参照图1至图11，对一实施方式涉及的液体喷出装置10以及具备液体喷出装置10的喷墨记录装置1进行说明。为了进行说明，在各图中适当地将结构放大、缩小或省略而示出。图1是示出喷墨记录装置1的结构的侧视图。图2是示出液体喷出装置10的结构的说明图。图3是示出液体喷头20的结构的说明图。图4是示出第一循环泵33及第二循环泵36的结构的说明图。

图1所示的喷墨记录装置1具备：多个液体喷出装置10；头部支承机构11，将体喷出装置10支承为能够移动；介质支承机构12，将记录介质S支承为能够移动；以及主机控制装置13。

如图1所示，多个液体喷出装置10沿预定方向并列配置，并支承于头部支承机构11。液体喷出装置10一体地具备液体喷头20及循环装置30。液体喷出装置10从液体喷头20喷出例如作为液体的墨水I，从而在相对配置的记录介质S上形成期望的图像。

多个液体喷出装置10分别喷出多种颜色的墨水，例如青色墨水、品红色墨水、黄色墨水、黑色墨水、白色墨水，但是所使用墨水I的颜色或特性不受限制。例如，可以代替白色墨水而喷出透明光泽墨水、当照射红外线或紫外线时显色的特殊墨水等。多个液体喷出装置10虽然使用的墨水不同，但结构。

首先，对液体喷头20进行说明。

图3所示的液体喷头20是喷墨头，具备：用于供墨水流入的供给口20a、用于供墨水流出的回收口20b、具有多个喷嘴孔21a的喷嘴板21、基板22以及与基板22接合的歧管23。

基板22与喷嘴板21相对地接合，并构成为在基板22与喷嘴板21之间形成预定的墨水流路28的预定形状，所述墨水流路28包括多个墨水压力室25。基板22具备配置在同一列的多个墨水压力室25之间的分隔壁。在基板22的面向各墨水压力室25的部位设置有具备电极24a、24b的致动器24。

致动器24与喷嘴孔21a相对配置，在致动器24与喷嘴孔21a之间形成有墨水压力室25。致动器24与驱动电路连接。液体喷头20中利用致动器24通过模块控制部38的控制而根据电压而变形，从而从相对配置的喷嘴孔21a喷出液体。

接着，对循环装置30进行说明。

如图2所示，循环装置30通过金属制的连结部件一体地连结到液体喷头20的上部。循环装置30具备：预定的循环路径31，构成为通过液体喷头20并能够使液体循环；中间罐32，作为在该循环路径31中依次设置的调节罐；第一循环泵33；旁通流路34；作为缓冲装置100的缓冲罐35；第二循环泵36；开关阀37a；开关阀37b；以及模块控制部38，控制液体喷出动作。

另外，循环装置30具备设置在循环路径31外部的作为补给罐的墨盒51、供给路径52以及补给泵53。

墨盒51构成为能够储存向中间罐32供给的墨水，并且内部的空气室向大气开放。

供给路径52是连接中间罐32与墨盒51的流路。供给路径52具备由金属或树脂材料构成的导管以及覆盖导管的外表面的管。覆盖供给路径52的导管的外表面的管例如是PTFE(聚四氟乙烯)管。

补给泵53设置在供给路径52中，将墨盒51内的墨水向中间罐32输送。

首先，对循环路径31进行说明。

循环路径31具备第一流路31a、第二流路31b、第三流路31c以及第四流路31d。第一流路31a连接中间罐32与第一循环泵33。第二流路31b连接第一循环泵33与液体喷头20的供给口20a。第三流路31c连接液体喷头20的回收口20b与第二循环泵36。第四流路31d连接第二循环泵36与中间罐32。

在循环路径31中循环的墨水从中间罐32开始，经过第一流路31a、第一循环泵33、第二流路31b以及液体喷头20的供给口20a到达液体喷头20内。另外，在循环路径31中循环的墨水从液体喷头20开始，经过液体喷头20的回收口20b、第三流路31c、第二循环泵36以及第四流路31d到达中间罐32。

第二流路31b设置有作为第一压力检测部的第一压力传感器39a。第一压力传感器39a检测第二流路31b的墨水的压力，并将检测数据向模块控制部38发送。

在第三流路31c中，设有作为第二压力检测部的第二压力传感器39b。第二压力传感器39b检测第三流路31c的墨水的压力，并将检测数据向模块控制部38发送。

第一压力传感器39a及第二压力传感器39b例如利用半导体压阻式压力传感器将压力作为电信号输出。半导体压阻式压力传感器具备接受外部压力的隔膜以及形成于该隔膜表面的半导体应变计。半导体压阻式压力传感器将伴随来自外部压力的引起的隔膜变形在应变计中产生的基于压阻效应的电阻变化转换成电信号来检测压力。

接着，对中间罐32进行说明。

中间罐32通过循环路径31与液体喷头20连接，并且构成为能够贮存液体。在中间罐32中设有开关阀37a，所述开关阀37a构成为能够使中间罐32内的空气室向大气开放的。另外，在中间罐32的液面设有液位传感器54。

液位传感器54构成为具备：浮子55，浮在液面上并上下移动以及霍尔IC56a、56b，设置在上下两个预定位置。液位传感器54通过霍尔IC56a、56b检测浮子55到达上限位置及下限位置来检测中间罐32内的墨水量，并将检测到的数据向模块控制部38发送。

开关阀37a设置于中间罐32。开关阀37a例如是在电源接通时打开、电源切断时关闭的常闭电磁开关阀。开关阀37a构成为通过模块控制部38的控制而开闭，从而能够使中间罐32的空气室相对于大气打开或关闭。

接着，对第一循环泵33及第二循环泵36进行说明。

第一循环泵33是送出液体的泵。第一循环泵33从第一流路31a朝向第二流路31b送出液体。即，第一循环泵33是通过致动器的动作从作为墨水补给罐的中间罐32汲取墨水，并将其向液体喷头20供给的加压泵。

第二循环泵36是送出液体的泵。第二循环泵36从第三流路31c朝向第四流路31d送出液体。即，第二循环泵36是通过致动器的动作从液体喷头20回收墨水，并将其向中间罐32补给的减压泵。

例如，如图4所示，第一循环泵33及第二循环泵36构成为压电泵60。压电泵60具备：泵室58；压电致动器59，设置于泵室58并通过电压而振动；以及止回阀61、62，配置在泵室58的入口及出口。压电致动器59构成为能够以例如约50Hz至200Hz的频率振动。第一循环泵33及第二循环泵36构成为通过布线与驱动电路连接，并能够通过模块控制部38的控制来进行控制。

例如，如图4的上下所示，当施加到压电致动器59上的电压发生改变时，压电致动器向使泵室58收缩的方向或使泵室58膨胀的方向发生变形。由此，泵室58的容积发生变化。例如，当压电致动器59向使泵室58膨胀的方向变形时，泵室58的入口的止回阀61打开，墨水被吸入泵室58。另外，例如，当压电致动器59向使泵室58收缩的方向变形时，泵室58的出口的止回阀62打开，泵室58的墨水被送出到另一方。通过重复该动作，第一循环泵33和第二循环泵36分别从一方吸入墨水，并向另一方送出墨水。

此外，压电致动器59的最大变化量对应于对压电致动器59施加的电压。当施加到压电致动器59的电压变大时，压电致动器59的最大变化量变大。另外，当施加到压电致动器59的电压变小时，压电致动器59的最大变化量变小。另外，压电泵60的送液能力对应于对压电致动器59的最大变化量。即，模块控制部38通过控制施加到压电致动器59的电压，来控制压电泵60的送液能力。

压电泵60的压电致动器59具有如下特性：电极电位根据自开始充电或放电的通电起的经时而逐渐增大或减小。

图5是用于说明从开始进行充电的充电状态之后的经过时间与压电致动器59的电极的电位之间的关系的说明图。如图5所示，在充电时，压电致动器59的两个端子之间的电位差在充电开始之后逐渐增大，并且当从充电开始起经过了预定时间后，固定到供给电压。

图6是用于说明从开始进行放电的放电状态之后的经过时间与压电致动器59的电极的电位之间的关系的说明图。如图6所示，在放电时，压电致动器59的两个端子之间的电位差从充电状态开始逐渐减小，并且当从放电开始起经过了预定时间后，固定在0V。

接着，对旁通流路34及缓冲罐35进行说明。

旁通流路34是连接第二流路31b与第三流路31c的流路。旁通流路34以不通过液体喷头20的短路的方式将循环路径31中的作为液体喷头20的一次侧的供给口20a与作为液体喷头20的二次侧的回收口20b，连接。

缓冲罐35连接到旁通流路34。具体地，旁通流路34具备：第一旁通流路34a，连接缓冲罐35的一对侧壁下部的预定部位与第二流路31b；以及第二旁通流路34b，连接缓冲罐35的一对侧壁下部的预定部位与第三流路31c。

例如，第一旁通流路34a及第二旁通流路34b具有相同的长度和相同的直径，并且均构成为直径小于循环路径31的直径。例如，循环路径31的直径设定为第一旁通流路34a及第二旁通流路34b的直径的2倍～5倍左右。第一旁通流路34a及第二旁通流路34b设置为第二流路31b和第一旁通流路34a的连接位置与液体喷头20的供给口20a之间的距离，与第三流路31c和第二旁通流路34b的连接位置与液体喷头20的回收口20b之间的距离相等。

缓冲罐35的流路截面积大于旁通流路34的流路截面积，并且构成为能够贮存液体。缓冲罐35例如具有上壁、下壁、后壁、前壁以及左右一对侧壁，并且构成为在内部形成贮存液体的收容室35a的矩形箱状。在缓冲罐35中，设置有构成为能够使缓冲罐35内的空气室向大气开放的开关阀37b。第一旁通流路34a与缓冲罐35的连接位置以及第二旁通流路34b与缓冲罐35的连接位置设定为相同的高度。在缓冲罐35内的收容室35a的下部区域配置有流过旁通流路34的墨水，并且在收容室35a的上部区域形成空气室。即，缓冲罐35能够以贮存预定量的液体及空气。

开关阀37b设置在缓冲罐35中。开关阀37b例如是在电源接通时打开、电源切断时关闭的常闭电磁开关阀。开关阀37b在模块控制部38的控制下打开和关闭，由此使得缓冲罐35的空气室可以相对于大气打开和关闭。

接着，对模块控制部38进行说明。

图7是用于说明模块控制部38的结构例的说明图。

模块控制部38对液体喷头20、第一循环泵33、第二循环泵36、开关阀37a、开关阀37b以及补给泵53的动作进行控制。模块控制部38具备CPU(Central Processing Unit：中央处理器)71、存储器72、通信接口73、循环泵驱动电路74、补给泵驱动电路75、阀驱动电路76以及液体喷头驱动电路77。

CPU71是执行运算处理的运算元件(例如、处理器)。CPU71根据存储在存储器72中的程序等数据执行各种处理。CPU71通过执行存储在存储器72中的程序，由此作为能够执行各种控制的控制电路发挥作用。

存储器72是存储各种信息的存储装置。存储器72例如具备ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)72a以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)72b。

ROM72a是只读非易失性存储器。ROM72a存储程序以及程序中使用的数据等。例如，ROM72a存储计算喷嘴孔21a的墨水压力的计算公式或目标压力范围、各泵的调节最大值等的各种设定值，作为用于压力控制的控制数据。

RAM72b是作为工作存储器发挥作用的易失性存储器。RAM72b临时存储CPU71的处理中的数据等。另外，RAM72b临时存储由CPU71执行的程序。

通信接口73是用于与其他设备通信的接口。例如，通信接口73中继与向液体喷出装置10发送打印数据的主机控制装置13之间的通信。

循环泵驱动电路74根据CPU71的控制，驱动第一循环泵33及第二循环泵36，使墨水在循环路径31中循环。

补给泵驱动电路75根据CPU71的控制，驱动补给泵53，使墨盒51的墨水向中间罐32补给。

阀驱动电路76根据CPU71的控制，驱动开关阀37a及开关阀37b，使中间罐32及缓冲罐35的空气室向大气开放。

液体喷头驱动电路77根据CPU71的控制，对液体喷头20的致动器24施加电压以使液体喷头20驱动，并且使墨水从液体喷头20的喷嘴孔21a喷出。

在上述的结构中，CPU71通过通信接口73与主机控制装置13进行通信，由此接收动作条件等的各种信息。另外，CPU71获取的各种信息经由通信接口73被发送到喷墨记录装置1的主机控制装置13。

另外，CPU71从第一压力传感器39a、第二压力传感器39b以及液位传感器54获取检测结果，并且基于检测结果对循环泵驱动电路74、补给泵驱动电路75以及阀驱动电路76的动作进行控制。

即，CPU71基于液位传感器54、第一压力传感器39a以及第二压力传感器39b的检测结果来控制循环泵驱动电路74，从而控制第一循环泵33及第二循环泵36的送液能力。由此，CPU71调节喷嘴孔21a的墨水压力。

另外，CPU71根据液位传感器54、第一压力传感器39a以及第二压力传感器39b的检测结果，控制补给泵驱动电路75，由此使补给泵53动作，并且使液体从墨盒51向循环路径31补给。

另外，CPU71通过控制阀驱动电路76而使开关阀37a及开关阀37b开关。由此，CPU71调节中间罐32及缓冲罐35的液位。

另外，CPU71从第一压力传感器39a、第二压力传感器39b以及液位传感器54获取检测结果，并且基于获取的检测结果对液体喷头驱动电路77进行控制，由此使墨滴从液体喷头20的喷嘴孔21a喷出在记录介质上。具体地，CPU71使与图像数据相对应的图像信号向液体喷头驱动电路77输入。液体喷头驱动电路77驱动与图像信号相对应的液体喷头20的致动器24。当液体喷头驱动电路77驱动了液体喷头20的致动器24时，致动器24发生变形，并且与致动器24相对的位置处的喷嘴孔21a的墨水压力(喷嘴表面压力)发生变化。喷嘴表面压力是在喷嘴孔21a墨水压力室25的墨水对由墨水形成的弯月面Me施加的压力。当喷嘴表面压力超过了由喷嘴孔21a的形状及墨水的特性等确定的预定值时，从喷嘴孔21a喷出墨水。由此，CPU71使与图像数据相对应的图像形成在记录介质上。

接着，对循环泵驱动电路74进行详细说明。

图8是用于针对循环泵驱动电路74的结构例进行说明的说明图。循环泵驱动电路74具备一个升压电路81以及按照每个泵设置的多个切换电路82。

升压电路81是用于将从低压电源83供给的电压升压到期望电压的电路。升压电路81具备电感器L、切换元件S、整流二极管D、平滑电容器C以及升压驱动器IC84。

电感器L的一个端子连接到低压电源83，另一个端子连接到整流二极管D的阳极。

平滑电容器C连接到整流二极管D的阴极与GND之间。

切换元件S根据升压驱动器IC84的控制来切换是否使电感器L和整流二极管D的连接点与GND导通。

升压驱动器IC84控制切换元件S的接通和断开。升压驱动器IC84通过向切换元件S输入高频脉冲，高速地切换切换元件S的接通和断开，从而在平滑电容器C中产生高于低压电源83的电压的电压。由此，升压电路81作为直流电源发挥作用，其向后级电路供给高于低压电源83的电压的直流电压。

切换电路82根据CPU71的控制来切换作为直流电源的升压电路81的输出，从而向压电泵60的压电致动器59供给驱动电压。另外，切换电路82根据CPU71的控制来控制切换定时，从而改变压电泵60的送液能力。例如，连接到第一循环泵33的切换电路82根据CPU71的控制，改变作为加压泵的第一循环泵33的送液能力。另外，连接到第二循环泵36的切换电路82根据CPU71的控制，改变作为减压泵的第二循环泵36的送液能力。此外，由于连接到第一循环泵33的切换电路82与连接到第二循环泵36的切换电路82是相同的结构，因此以连接到第一循环泵33的切换电路82为例进行说明。

图9是用于针对切换电路82的结构例进行说明的说明图。切换电路82分别连接于升压电路81的输出端子与GND之间。切换电路82具备被输入输出自CPU71的脉冲信号的第一输入端子91、第二输入端子92、第三输入端子93以及第四输入端子94。另外，切换电路82具备连接到压电泵60的压电致动器59的一个端子的第一输出端子95以及连接到压电致动器59的另一个端子的第二输出端子96。进而，切换电路82具备第一光电耦合器PC1、第二光电耦合器PC2、第三光电耦合器PC3、第四光电耦合器PC4、第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3以及第四开关元件Q4。

第一光电耦合器PC1、第二光电耦合器PC2、第三光电耦合器PC3以及第四光电耦合器PC4是具备发光二极管LED及光电晶体管PT等的光电耦合器。在光电耦合器中，当电流从发光二极管LED的阳极流向阴极并且发光二极管LED发光时，光入射到光电晶体管PT，并且光电晶体管PT的集电极-发射极之间导通。

第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3以及第四开关元件Q4是半导体开关，例如是npn型晶体管。第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3以及第四开关元件Q4也可以是n型MOSFET。

第一开关元件Q1的基极(控制端子)与第一输入端子91连接。第一开关元件Q1的集电极与第一光电耦合器PC1的发光二极管LED的阴极连接。第一开关元件Q1的发射极与GND连接。第一光电耦合器PC1的发光二极管LED的阳极与低压电源83连接。第一光电耦合器PC1的光电晶体管PT的集电极与升压电路81的输出端子连接。第一光电耦合器PC1的光电晶体管PT的发射极与第一输出端子95连接。

第二开关元件Q2的基极(控制端子)与第二输入端子92连接。第二开关元件Q2的集电极与第二光电耦合器PC2的发光二极管LED的阴极连接。第二开关元件Q2的发射极与GND连接。第二光电耦合器PC2的发光二极管LED的阳极与低压电源83连接。第二光电耦合器PC2的光电晶体管PT的集电极与第一输出端子95连接。第二光电耦合器PC2的光电晶体管PT的发射极与GND连接。

第三开关元件Q3的基极(控制端子)与第三输入端子93连接。第三开关元件Q3的集电极与第三光电耦合器PC3的发光二极管LED的阴极连接。第三开关元件Q3的发射极与GND连接。第三光电耦合器PC3的发光二极管LED的阳极与低压电源83连接。第三光电耦合器PC3的光电晶体管PT的集电极与升压电路81的输出端子连接。第三光电耦合器PC3的光电晶体管PT的发射极与第二输出端子96连接。

第四开关元件Q4的基极(控制端子)与第四输入端子94连接。第四开关元件Q4的集电极与第四光电耦合器PC4的发光二极管LED的阴极连接。第四开关元件Q4的发射极与GND连接。第四光电耦合器PC4的发光二极管LED的阳极与低压电源83连接。第四光电耦合器PC4的光电晶体管PT的集电极与第二输出端子96连接。第四光电耦合器PC4的光电晶体管PT的发射极与GND连接。

如上所述，在构成压电泵60的压电致动器59中，两个电极构成为全桥转换器的一部分。

接着，对基于CPU71的切换电路82的控制进行说明。

CPU71根据液位传感器54、第一压力传感器39a以及第二压力传感器39b的检测结果，生成第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2。CPU71将第一脉冲信号PLS1输入到如上述构成的切换电路82的第一输入端子91及第四输入端子94，并将第二脉冲信号PLS2输入到切换电路82的第二输入端子92及第三输入端子93。由此，CPU71使第一光电耦合器PC1、第二光电耦合器PC2、第三光电耦合器PC3、第四光电耦合器PC4、第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3以及第四开关元件Q4接通断开。

图10是用于针对第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2的示例进行说明的说明图。

第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2是分别在一个周期中至少达到一次H电平的脉冲信号。第一脉冲信号PLS1与第二脉冲信号PLS2被控制成不同时达到H电平。具体地，第一脉冲信号PLS1在最初的半个周期期间成为H电平，并且在下一个半个周期期间成为L电平。另外，

第二脉冲信号PLS2在最初的半个周期期间成为L电平，并且在下一个半个周期期间成为H电平。即，第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2被控制成H电平的长度小于半个周期。

如图10的(A)所示，第一脉冲信号PLS1在定时t1成为H电平，从定时t1到定时t2的期间成为L电平。另外，第一脉冲信号PLS1在定时t3再次成为H电平，从定时t3到定时t4的期间成为L电平。

另外，如图10的(A)所示，第二脉冲信号PLS2在定时t1为L电平，在定时t2成为H电平，从定时t2到定时t3的期间成为L电平。另外，第二脉冲信号PLS2在定时t4再次成为H电平，从定时t4到定时t5的期间成为L电平。

当第一脉冲信号PLS1为H电平且第二脉冲信号PLS2为L电平时，图9的第一开关元件Q1及第四开关元件Q4成为接通，第二开关元件Q2及第三开关元件Q3成为断开。在这种情况下，电流流经第一光电耦合器PC1及第四光电耦合器PC4的阳极-阴极之间，发光二极管LED发光，光电晶体管PT的集电极-发射极之间成为接通状态。另外，由于电流没有流经第二光电耦合器PC2及第三光电耦合器PC3的阳极-阴极之间，因此光电晶体管PT的集电极-发射极之间成为断开状态。由此，电流按照升压电路81、第一光电耦合器PC1、第一输出端子95、压电致动器59、第二输出端子96、第四光电耦合器PC4、GND的顺序流动。即，压电致动器59由升压电路81供给的高电压成为充电的充电状态。

另外，当第一脉冲信号PLS1为L电平且第二脉冲信号PLS2为H电平时，图9的第二开关元件Q2及第三开关元件Q3成为接通，第一开关元件Q1及第四开关元件Q4成为断开。在这种情况下，电流流经第二光电耦合器PC2及第三光电耦合器PC3的阳极-阴极之间，发光二极管LED发光，光电晶体管PT的集电极-发射极之间成为接通状态。另外，由于电流没有流经第一光电耦合器PC1及第四光电耦合器PC4的阳极-阴极之间，光电晶体管PT的集电极-发射极之间成为断开状态。由此，电流按照升压电路81、第三光电耦合器PC3、第二输出端子96、压电致动器59、第一输出端子95、第二光电耦合器PC2、GND的顺序流动。即，与充电状态相反方向的电压被施加到压电致动器59，成为压电致动器59中所累积的电荷被放电的放电状态。

CPU71通过将上述的第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2向切换电路82供给，由此对从升压电路81向压电致动器59供给的高电压的方向交替进行以下切换：从第一输出端子95切换为第二输出端子96的方向，从第二输出端子96切换为第一输出端子95的方向。由此，CPU71重复执行对压电致动器59的充电以及从压电致动器59的放电。

如上所述，压电致动器59的电位根据充电或放电开始之后的经时而逐渐增大或减小。CPU71通过控制第一脉冲信号PLS1的H电平的长度以及第二脉冲信号PLS2的H电平的长度，来控制压电致动器59的电位。若压电致动器59的两个电极之间的电位差大，则送液能力变强，若电位差小，则送液能力变弱。CPU71如上所述改变切换元件的接通的时长以控制压电致动器59的电位，从而对压电泵60的送液能力进行控制。具体地，CPU71通过使第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2的H电平的长度变长，来增加压电致动器59的振幅，并且增强压电泵60的送液能力。另外，CPU71通过使第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2的H电平的长度缩短，来减小压电致动器59的振幅，从而减弱压电泵60的送液能力。

此外，CPU71在从图10的(B)所示的长度到图10的(C)所示的长度之间，对第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2的H电平的长度进行控制。如图10的(B)所示，第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2的H电平的长度的最大值(调节最大值)是小于半个周期的最大的值。另外，如图10的(C)所示，第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2的H电平的长度的最小值(调节最小值)是由压电致动器59的规格确定的值。当充电状态的长度变为小于由压电致动器59的规格确定的预定长度时，压电致动器59不再动作。因此，CPU71在该预定长度以上且小于半个周期的范围内对第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2的H电平的长度进行控制。

在本实施方式中，例如CPU71将压电致动器59的两电极间的电位差控制在50V到140V之间。另外，第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2的频率设为100Hz。在这种情况下，一个周期的长度为10ms，半个周期的长度为5ms。另外，压电致动器59进行动作所需的充电状态的长度设为200μs。这种情况下，CPU71在200μs≤H电平的长度＜5ms的范围内，改变第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2的H电平的长度，由此控制压电致动器59的电位，并控制压电泵60的送液能力。

接着，对基于模块控制部38的CPU71对喷嘴表面压力的控制进行说明。

当不执行打印时，CPU71将液体喷头20的喷嘴孔21a的喷嘴表面压力保持为负压，以防止墨滴从液体喷头20的喷嘴孔21a滴落。另外，在打印期间，CPU71维持足以使墨滴从液体喷头20的喷嘴孔21a喷出的喷嘴表面压力(适于维持弯月面Me的压力)。CPU71通过控制第一循环泵33及第二循环泵36的送液能力来控制液体喷头20的喷嘴孔21a的喷嘴表面压力。

通过第一循环泵33的送液能力与第二循环泵36的送液能力之间的相对关系，对喷嘴表面压力进行加压或减压。具体地，当第一循环泵33的送液能力强于第二循环泵36的送液能力时，增加喷嘴表面压力。另外，当第一循环泵33的送液能力弱于第二循环泵36的送液能力时，降低喷嘴表面压力。

图11是用于针对基于模块控制部38的CPU71控制喷嘴表面压力进行说明的说明图。

在Act1中，CPU71等待循环开始的指令。例如当通过来自主机控制装置13的指令检测到循环开始的指令时，进入Act2的处理。此外，作为打印动作，主机控制装置13通过使液体喷出装置10一边向与记录介质S的输送方向垂直的方向往返移动，一边执行墨水喷出动作，从而在记录介质S上形成图像。具体地，CPU71将设置在头部支承机构11的滑架11a朝向记录介质S的方向输送，并沿着箭头A方向往返移动。另外，CPU71通过将与图像数据对应的图像信号向液体喷头驱动电路77供给从而驱动与图像信号相对应的液体喷头20的致动器24，并从喷嘴孔21a向记录介质S喷出墨滴。

CPU71在Act2中，驱动第一循环泵33和第二循环泵36，开始墨水循环动作。在循环路径31中循环的墨水从中间罐32开始，经过第一流路31a、第一循环泵33、第二流路31b以及液体喷头20的供给口20a到达液体喷头20内。另外，在循环路径31中循环的墨水从液体喷头20开始，经过液体喷头20的回收口20b、第三流路31c、第二循环泵36以及第四流路31d到达中间罐32。

在Act3中，CPU71打开中间罐32的开关阀37a，将其向大气开放。由于中间罐32向大气开放并且常时保持恒定压力，因此防止了由于液体喷头20的墨水消耗而导致的循环路径内的压力降低。这里，担心长时间打开开关阀37a而导致开关阀37a的温度上升时，也可以仅在短时间内周期性地打开开关阀37a。只要循环路径的压力不过度降低，那么即使关闭开关阀37a，也可以保持喷嘴的墨水压力恒定。此外，电磁式开关阀37a是常闭的。因此，即使由于停电等而紧急停止对装置的供电，开关阀37a也可以通过瞬时关闭而使中间罐32从大气压力切断从而密封循环路径31。因此，能够抑制墨水I从液体喷头20的喷嘴孔21a滴落。

在Act4中，CPU71检测从第一压力传感器39a及第二压力传感器39b发送的第二流路31b及第三流路31c中的压力数据。另外，CPU71更加从液位传感器54发送的数据来检测中间罐32的液位。

在Act5中，CPU71开始液面调节。具体地，CPU71更加液位传感器54的检测结果来驱动补给泵53，由此执行来自墨盒51的墨水补给，并将液面位置调节到适当范围。例如，当打印时从喷嘴孔21a喷出墨滴，中间罐32的墨水量瞬间减少而液面下降时，CPU71执行墨水补给。当墨水量再次增加并且液位传感器54的输出反转时，CPU71停止补给泵53。

在Act6中，CPU71根据压力数据来检测喷嘴的墨水压力。具体地，根据从压力传感器发送的上游侧及下游侧的压力数据并使用预定的运算式来计算喷嘴孔21a的墨水压力。

首先，当将墨水的密度设为ρ，重力加速度设为g，压力测量点与喷嘴面的高度方向的距离设为h时，则由压力测量点的高度与喷嘴面高度的水位差产生的压力为ρgh。例如，CPU71通过将压力ρgh加到第二流路31b的墨水的压力值Ph与第三流路31c的墨水的压力值Pl之间的平均值，由此计算喷嘴的墨水压力(喷嘴表面压力)Pn。

CPU71根据计算出的喷嘴表面压力Pn，设定第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2的H电平的长度，由此将喷嘴表面压力Pn控制为适当的值。即，CPU71通过将第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2输入到循环泵驱动电路74，以使第一循环泵33及第二循环泵36动作，从而将喷嘴表面压力Pn调节到适当的值。

CPU71从ROM72a获取喷嘴表面压力Pn的目标压力范围。目标压力范围可以是一个值，也可以是具有上限值与下限值的结构。另外，CPU71也可以构成为经由通信接口73从主机控制装置13依次获取目标压力范围。在本例中，假定目标压力范围为具有上限值与下限值的结构并进行说明。

例如，假设喷嘴表面压力Pn的适当值(目标值)的上限为P1H且下限为P1L。另外，将输入到与第一循环泵33连接的切换电路82中的第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2的H电平的长度设为V+。另外，将输入到与第二循环泵36连接的切换电路82中的第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2的H电平的长度设为V-。另外，将第一脉冲信号PLS1及第二脉冲信号PLS2的H电平的长度的最大值(调节最大值)设为Vmax。

在Act7中，CPU71判定喷嘴表面压力Pn是否在适当范围内。即，CPU71判定喷嘴表面压力Pn是否为P1L≤Pn≤P1H。当判断为喷嘴表面压力Pn在适当范围以外时(Act7，否)，作为Act8，CPU71判定喷嘴表面压力Pn是否超过了目标值的上限P1H。即，CPU71判定喷嘴表面压力Pn是否为P1H＜Pn。

当判断为喷嘴表面压力Pn不为P1H＜Pn时(ACT8，否)，CPU71在ACT9中，判断V+是否大于等于Vmax。当判断为V+在Vmax以上时(ACT9，是)，在Act10中，CPU71通过减少第二循环泵36的送液能力来增加喷嘴表面压力Pn。另外，当判断为V+不在Vmax以上时(ACT9，否)，在Act11中，CPU71通过增加第一循环泵33的送液能力来增加喷嘴表面压力Pn。

即，当判断为喷嘴表面压力Pn小于P1L时，CPU71通过增加第一循环泵33的送液能力或者减少第二循环泵36的送液能力来增加喷嘴表面压力Pn。即，当判断为喷嘴表面压力Pn小于P1L且V+达到Vmax时，CPU71通过缩短V-来增加喷嘴表面压力Pn。另外，当判断为喷嘴表面压力Pn小于P1L且V+未达到Vmax时，CPU71通过延长V+来增加喷嘴表面压力Pn。

另外，当判断为喷嘴表面压力Pn为P1H＜Pn时(ACT8，是)，在ACT12中，CPU71判断V-是否在Vmax以上。当判断为V-在Vmax以上时(ACT12，是)，在Act13中，CPU71通过减少第一循环泵33的送液能力来减小喷嘴表面压力Pn。另外，当判断为V-不在Vmax以上时(ACT12，否)，在Act14中，CPU71通过增加第二循环泵36的送液能力来减小喷嘴表面压力Pn。

即，当判断为喷嘴表面压力Pn大于P1H时，CPU71通过减少第一循环泵33的送液能力或者增加第二循环泵36的送液能力来减小喷嘴表面压力Pn。即，当判断为喷嘴表面压力Pn小于P1H且V-达到Vmax时，CPU71通过缩短V+来减小喷嘴表面压力Pn。另外，当判断为喷嘴表面压力Pn小于P1H且V-为达到Vmax时，CPU71通过延长V-来减小喷嘴表面压力Pn。

当在Act7中判定喷嘴表面压力Pn在适当范围内(ACT7，是)，在ACT10或ACT11中增加了喷嘴表面压力Pn，在ACT13或ACT14中减小了喷嘴表面压力Pn时，CPU71转移到ACT15的处理，并判断是否已检测到循环结束命令。当未检测到循环结束命令时(Act15，否)，CPU71转移到ACT4的处理。由此，CPU71重复执行ACT4至ACT14的处理，直至检测到循环结束命令，从而将喷嘴表面压力Pn保持在适当范围内。

当在ACT15中通过来自主机控制装置13的指令检测到循环结束的指令时(Act15，是)，在ct16中，CPU71关闭中间罐32的开关阀37a，从而密封中间罐32。进而，在ACT17中，CPU71使第一循环泵33及第二循环泵36停止，并结束循环处理。

上述结构的循环装置30通过一个升压电路81将低电压源转换为高电压，并且通过切换电路82切换对构成泵的压电致动器59的高电压供给。按照构成泵的每个压电致动器59设置切换电路82，并控制高电压施加到压电致动器59的时间。由此，循环装置30可以使用由一个升压电路81升压的高电压，来调节各泵所对应的切换电路82在压电致动器59的两个电极间产生的电位差。根据该结构，循环装置30无需为每个泵设置升压电路81。其结果，能够实现循环装置30的节省空间和降低成本。

另外，压电致动器59具有电极电位根据自开始通电起的经时而变化的特性。根据该结构，循环装置30通过切换电路82的切换，来控制自开始向压电致动器59通电起通电结束为止之间的通电时长，由此控制压电致动器59的驱动电压。

进而，循环装置30测量喷嘴表面压力Pn，当喷嘴表面压力Pn在适当范围以外时，通过改变压电致动器59的通电时间，将喷嘴表面压力Pn保持在适当范围内。由此，例如即使泵性能随时间变化时，循环装置30也可以实现适当的压力控制。

另外，切换电路82构成为全桥电路，其切换供给到压电致动器59的驱动电压方向。另外，切换电路82具有四个光电耦合器。由此，能够在与CPU71绝缘的状态下将升压电路81连接到压电致动器59。

另外，在液体喷出装置10中，第一循环泵33及第二循环泵36可以使用压电泵。由此，由于泵无需使用电机或电磁阀等较大的驱动源，从而可以简化泵结构，节省空间并且便于材料选择。例如，在使用管泵的情况下，管与墨水可能会接触，因此，需要选择管或墨水不易产生劣化的材料。然而，通过使用压电泵，可以用耐化学性优异的SUS316L(不锈钢)、PPS(聚苯硫醚)，PPA(聚邻苯二甲酰胺)、聚酰亚胺构成接液部件。

另外，在上述实施方式中，即使在可调节范围内调节V+、喷嘴表面压力Pn依然超过适当范围时，可以通过调节V-来调节喷嘴表面压力Pn。这样，通过以解码的方式使多个泵动作来调节喷嘴表面压力Pn，可以提高喷嘴表面压力Pn的调节精度。

另外，循环装置30中汇集了第一循环泵33、第二循环泵36、补给泵53、压力传感器39a、39b、液位传感器54、其他墨水供给、循环、压力调节的控制所需的功能。因此，与大型固定式的循环装置相比，可以简化喷墨记录装置1的主体与滑架11a之间的流路的连接和电连接。其结果，可以实现喷墨记录装置1的小型化、轻量化以及低成本化。

另外，根据上述结构，由于循环泵驱动电路74可以搭载到一个控制基板上，因此能够实现喷墨记录装置1的小型化、轻量化以及低成本化。另外，通过搭载到一个控制基板上，可以减轻通信接口73的通信负荷。其结果，能够抑制通信接口73的所需规范。

此外，在上述实施方式中，说明了循环泵驱动电路74驱动第一循环泵33及第二循环泵36的结构，但是不限定于该结构。循环泵驱动电路74还可以构成为进一步具备切换电路82，该切换电路82与构成补给泵53的压电致动器连接，并使用从升压电路81供给的高圧的直流电力来驱动补给泵53。这种情况下，模块控制部38可以省略补给泵驱动电路75。

另外，循环装置30也可以构成为进一步具备使用了压电致动器59的多个压电泵60。这种情况下，循环泵驱动电路74进一步具备用于分别驱动各压电泵60的压电致动器59的切换电路82。即，循环泵驱动电路74通过按照每个压电致动器59而具备切换电路82，由此可以使用从一个升压电路81供给的高圧的直流电力，进而使多个压电泵60动作。

另外，喷出的液体不限于打印用的墨水，例如也可以是喷出包含用于形成印刷电路板的布线图案的导电性颗粒的液体的装置等。

除了上述结构以外，液体喷头20还可以构成为例如利用静电使振动板变形来喷出墨滴，或者构成为利用加热器等的热能从喷嘴喷出墨滴。

另外，在上述实施方式中，示出了液体喷出装置10用于喷墨记录装置1的例子，但是不限于此，例如也可以用于3D打印机、工业用制造设备、医疗用途，能够实现小型轻量化及低成本化。

虽然说明了几个实施方式，但这些实施方式只是作为示例而提出的，并非旨在限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式进行实施，能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形被包括在发明的范围和宗旨中，同样地被包括在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

Claims (9)

1.一种液体循环装置，具备：

多个压电泵，通过压电致动器的动作而使补给罐的液体向液体喷头循环；

直流电源；

切换电路，切换所述直流电源的输出，并向所述压电泵的压电致动器供给驱动电压；以及

控制电路，通过控制所述切换电路的切换定时来控制所述驱动电压，

所述压电致动器具有电极电位根据自开始通电起的经时而增加的特性，

所述控制电路通过所述切换电路的切换来控制自开始向所述压电致动器通电起结束通电为止的通电时长，从而控制所述驱动电压。

2.根据权利要求1所述的液体循环装置，其中，

所述切换电路是全桥电路，所述全桥电路用于切换向所述压电致动器供给的驱动电压方向。

3.根据权利要求2所述的液体循环装置，其中，

所述全桥电路由四个光电耦合器构成。

4.根据权利要求1所述的液体循环装置，其中，

所述液体循环装置还具备循环路径，所述循环路径通过所述液体喷头并能够使液体循环。

5.根据权利要求4所述的液体循环装置，其中，

所述补给罐设置于所述循环路径外部。

6.一种液体喷出装置，具备：

喷出液体的液体喷头；

多个压电泵，通过压电致动器的动作使补给罐的液体向所述液体喷头循环；

直流电源；

切换电路，切换所述直流电源的输出，并向所述压电泵的压电致动器供给驱动电压；以及

控制电路，通过控制所述切换电路的切换定时来控制所述驱动电压，

所述压电致动器具有电极电位根据自开始通电起的经时而增加的特性，

所述控制电路通过所述切换电路的切换来控制自开始向所述压电致动器通电起结束通电为止的通电时长，从而控制所述驱动电压。

7.根据权利要求6所述的液体喷出装置，其中，

所述压电致动器具有电极电位根据自开始通电起的经时而增加的特性，

所述控制电路通过所述切换电路的切换来控制自开始向所述压电致动器通电起结束通电为止的通电时长，从而控制所述驱动电压。

8.根据权利要求6或7所述的液体喷出装置，其中，

所述切换电路是全桥电路，所述全桥电路用于切换向所述压电致动器供给的驱动电压方向。

9.根据权利要求8所述的液体喷出装置，其中，

所述全桥电路由四个光电耦合器构成。

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