CN1280915A - 用于驱动喷墨打印头的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种喷墨打印头驱动方法,包括振动加载步骤和墨更新操作步骤。在振动加载步骤中,将不会使墨从喷嘴排出的小振动加载至喷墨打印头中与不排放墨滴的各喷嘴相应的压力发生室。在墨更新操作步骤中,按照一更新操作周期来周期性地执行除去喷嘴中的墨并替换以新鲜墨的墨更新操作,此更新操作周期是根据喷墨打印头周围测得的温度和/或湿度适当设定的。墨更新操作是通过强行从喷嘴排出墨滴、或用泵来吸墨等方法执行的。

Description

用于驱动喷墨打印头的装置及方法

本发明涉及一种用于喷墨打印头的驱动装置及驱动方法，该喷墨打印头能够通过利用致动器(压电致动器，等)来改变其充满墨的压力发生室的体积，然后从其与压力发生室相对应的喷嘴中排出微小的墨滴，从而执行将字母、数字、图像等打印在例如纸张等打印物体上的操作。

在日本已审查专利申请公开No．SHO-53-12138、日本未决专利申请公开No．HEI10-193587等曾经提出了各种按需滴墨型的喷墨打印机。在这种所谓的按需滴墨喷墨打印机中，其装有墨的压力发生室的体积被一致动器(如：压电致动器)改变(增大／减小)，进而从与压力发生室相对应的喷嘴中排出微小的墨滴。

图1的截面示意图显示了一种喷墨打印头的组成。参考图1，该喷墨打印头1包括：多个压力发生室17；一个作为压力发生室17的侧壁的喷嘴板11；处于喷嘴板11上与各压力发生室17相对应的位置并用于排出墨滴19的喷嘴15；振动板13；与各压力发生室17相对应的压电致动器14，它能够通过使振动板13产生振动以改变压力发生室17的体积，从而使墨滴从喷嘴15排出；以及与压力发生室17相连的墨盒18，它用于从一图中未示出的储墨池经供墨通道16为压力发生室17供墨。

在具有图1所示结构的喷墨打印头中，当振动板3被压电致动器14振动时，相应的充有墨的压力发生室17的体积会因振动而发生改变，进而墨滴19就被从相应的喷嘴中排出。被排出的墨滴19到达例如纸张的打印物体表面上，并在该打印物体上形成一个墨点。通过重复形成多个墨点，基于图像数据的字母、图形、图像等就被打印在该打印物体上。

为了在打印物体上实现基于图像数据的精确打印，则喷墨打印头1必需稳定地排出墨滴19。但是，在喷墨打印头的实际打印中，由于墨滴的排出会因各种因素而趋于不稳定，所以不能总获得理想的打印输出效果。墨中所含的挥发性成份的蒸发就是这些因素中的一个。

用于喷墨打印的墨一般都含有作为主溶剂的水以及染色剂(各种有机颜料等)，而且其主溶剂中还加入有表面活性剂。当使用这种类型的墨时，随着墨滴排放暂停期(即，墨滴不从喷嘴15排出的时间)的变长，作为主溶剂的水将趋向于从喷嘴15开口处的墨的表面蒸发，从而使墨变得粘稠或部分凝固，进而导致喷嘴停止工作。

为了解决墨的凝固问题并使墨保持恒定的粘度，喷墨打印头一般都执行了“墨更新操作”，在该操作中，喷墨打印头被从打印区域撤出，并且喷嘴15中的墨通过迫使墨滴排出或用一个泵强行抽走墨等而得到更新。但是，为了保持从喷嘴15中稳定排放墨滴并获得高质量的打印输出效果，上述墨更新操作必须被频繁重复，这样就会大大增加墨的消耗量以及打印的成本，而且还需对大量废弃的墨进行处理。

日本未决专利申请No．SHO57-61576中揭示出了另一种既可避免墨凝固问题又不会导致墨消耗增加的方法，在这种方法中，压电致动器14在墨滴排放暂停期内将一种弱振动(它不会导致墨滴从喷嘴15排出)施加在振动板13和压力发生室17上。

图2A至2E是一种喷墨打印头的喷嘴的截面示意图，它用于解释在日本未决专利申请No．SHO57-61576中所公开的上述方法。

参考图2A，装在压力发生室17中的墨23与喷嘴15开口处21的空气相接触。

参考图2B，在墨与空气的交接面(弯液面)22上，会出现墨23中水的蒸发的现象，因而在弯液面22附近将形成一个高粘度墨层24。

当压电致动器14将一种弱振动(它不会导致墨滴从喷嘴15排出)施加在振动板13和压力发生室17上时，弯液面也会出现小的振动，如图2C和2D中的箭头所示。

通过这种小的液面振动，高粘度墨层24将扩散入低粘度墨23中，如图2E所示，这样就可使压力发生室17中墨的粘度变得均匀。图2E中的参考字符“25”代表了具有均匀粘度的墨。

在墨滴排放暂停期较短的情况下，上述方法有效且可用。但是，由于上述方法并不对喷嘴15中的墨23进行替换，所以它只能使墨粘度的增加减缓。如果墨滴排放暂停期很长，则在喷嘴15中的墨23最终还会发生凝固，从而使其后的墨滴排放变得十分困难或不可能。

为了解决上述问题，在日本未决专利申请No．HEI9-29996中所揭示的另一种喷墨打印方法包括了一个“小振动施加过程”以及一个“墨更新过程”，在小振动施加过程中，小振动(它不会导致墨滴从喷嘴15排出)被在墨滴排放暂停期内施加在压力发生室17上。在墨更新过程中，喷墨打印头1被周期性地从打印区域中撤出，并且喷嘴15开口附近的墨以及压力发生室17中的墨被强行排出。在上述墨更新过程中，更新驱动电压波形的幅度(它被加载给用于强行排放墨滴的压电致动器14以进行墨更新操作)被设置成大于排放驱动电压波形(它被用于进行打印所需的普通墨滴排放)的幅度。这样就可执行大量墨的排放以及压力发生室17中墨的替换，从而避免在长时间内出现墨的凝固和变稠。

但是，在上述将小液面振动和更新操作(强行排出墨滴)组合起来的日本未决专利申请No．HEI9-29996所述的喷墨打印方法中，墨更新操作(墨更新过程)是根据一个固定更新操作周期而被执行的。该固定更新操作周期必须被设置得较短，以便在喷墨打印头1的操作保证范围内覆盖最恶劣的情况。因此，在日本未决专利申请No．HEI9-29996所述的喷墨打印方法中，由于它采用了墨替换(墨更新操作)，所以其墨消耗量必定较大，而且其打印速度也必定会降低。

另外，近来由于市场对高质量打印的需求，墨滴尺寸也变得越来越小。随着墨滴尺寸的变小，即使墨的粘度发生很小一点变化，也会对打印质量造成影响。例如，由于在正常温度和湿度情况下墨滴排放暂停期约为2秒，当墨滴直径为25μm时，被排出的墨滴的下落速度约为2m／s，而当墨滴直径为40μm时，其下落速度则仅为0．5m／s。因此，随着墨滴尺寸的减小，就必须增加墨更新操作(强行排出墨滴)的频率，而这样也会增加墨的消耗量。

因此，本发明的主要目的就是提供一种用于驱动喷墨打印头的驱动装置及驱动方法，通过使用该装置及方法，即使墨滴排放暂停期很长，也可保持墨滴(尤其是微小墨滴)的稳定排放以及高质量的喷墨打印，而且还不会因墨替换(墨更新操作)而导致墨消耗量大以及打印时间长的问题。

根据本发明的第一个方面，提供了一种用于驱动喷墨打印头的驱动装置，该喷墨打印头含有多个充满墨的压力发生室，多个与各压力发生室相对应的喷嘴，墨就是从这些压力发生室中被排出的；以及多个与各压力发生室相对应的驱动装置，它们用于使压力发生室中的压力发生改变，进而使墨滴从喷嘴喷出至打印物体上。这种用于驱动喷墨打印头的驱动装置含有一个振动加载装置以及一个墨更新操作装置。振动加载装置可将不会导致墨从喷嘴排出的振动加载至与不进行墨滴排放的各喷嘴相对应的压力发生室上。而墨更新操作装置则可根据更新操作周期(它是根据喷墨打印头周围所测得的温度和／或湿度而得到适当设定的)，周期性地执行墨更新操作以除去喷嘴中的墨并用新鲜的墨替换。

根据本发明的第二个方面，在上述第一个方面中，墨更新操作是通过强行使墨滴从喷嘴中排出而得到执行的。

根据本发明的第三个方面，在上述第一个方面中，通过一个泵来吸墨而执行墨更新操作。

根据本发明的第四个方面，在上述第一个方面中，墨更新操作装置包括：更新信息存储装置，温度／湿度测量装置，更新操作周期设定装置以及墨更新操作执行装置。在更新信息存储装置中，保存有与正确的更新操作周期有关的数据。此周期与喷墨打印头周围的各种温度和／或湿度有关。温度／湿度测量装置可测量喷墨打印头周围的温度和／或湿度。更新操作周期设定装置可根据温度／湿度测量装置所测得的温度和／或湿度，从更新信息存储装置中读出正确的更新操作周期数据，并可根据从更新信息存储装置中读出的更新操作周期数据对更新操作周期进行设定。墨更新操作执行装置根据由更新操作周期设定装置所设定的更新操作周期，周期性地执行墨更新操作。

根据本发明的第五个方面，在上述第二个方面中，通过使用一个更新驱动电压波形而强行从喷嘴排出墨滴，该波形由一专用的更新波形发生电路产生。

根据本发明的第六个方面，在上述第二个方面中，通过使用一个排放驱动电压波形强行从喷嘴排出墨滴，该波形一般用于排放普通打印中的最大尺寸墨滴。

根据本发明的第七个方面，在上述第二个方面中，在将喷墨打印头从打印物体上撤回之后才强行从喷嘴排出墨滴。

根据本发明的第八个方面，在上述第一个方面中，随着喷墨打印头周围温度的降低，更新操作周期被设置得更短。

根据本发明的第九个方面，在上述第一个方面中，随着喷墨打印头周围湿度的降低，更新操作周期被设置得更短。

根据本发明的第十个方面，在上述第一个方面中，随着从喷嘴排出的墨滴的尺寸变得更小，更新操作周期也被设置得更短。

根据本发明的第十一个方面，提供一种用于驱动喷墨打印头的驱动方法，该喷墨打印头含有多个装有墨的压力发生室；多个与各压力发生室相对应的喷嘴，压力发生室中的墨通过这些喷嘴被排出；以及多个与各压力发生室相对应的驱动装置，用于使压力发生室中的压力发生改变，进而使墨滴从喷嘴喷出至打印物体。这种用于驱动喷墨打印头的驱动方法包括一振动加载步骤以及一墨更新操作步骤。在振动加载步骤中，不会导致墨从喷嘴排出的振动被加载至与不执行墨滴排放的各喷嘴相对应的压力发生室上。在墨更新操作步骤中，按照一更新操作周期(它是根据喷墨打印头周围所测得的温度和／或湿度而适当设定的)，周期性地执行用于除去喷嘴中的墨并替换以新鲜墨的墨更新操作。

根据本发明的第十二个方面，在上述第十一个方面中，通过强行使墨滴从喷嘴排出来执行更新操作。

根据本发明的第十三个方面，在上述第十一个方面中，通过用一个泵来吸墨而执行更新操作。

根据本发明的第十四个方面，在上述第十一个方面中，墨更新操作步骤通过以下各步骤完成，即：更新操作周期数据存储步骤、温度／湿度测量步骤、更新操作周期设定步骤以及墨更新操作执行步骤。在更新操作周期数据存储步骤中，与正确的更新操作周期有关的数据被存储进更新信息存储装置，此周期与喷墨打印头周围的各个温度和／或湿度有关。在温度／湿度测量步骤中，喷墨打印头周围的温度和／或湿度得到测量。在更新操作周期设定步骤中，根据在温度／湿度测量步骤中所测得的温度和／或湿度，从更新信息存储装置中读出正确的更新操作周期数据，并且按照从更新信息存储装置所读出的更新操作周期数据来设定更新操作周期。在墨更新操作执行步骤中，根据已经在更新操作周期设定步骤中设定的更新操作周期，来周期性地执行墨更新操作。

根据本发明的第十五个方面，在上述第十二个方面中，通过使用更新驱动电压波形来强行从喷嘴排出墨滴，该波形由一专用的更新波形发生电路产生。

根据本发明的第十六个方面，在上述第十二个方面中，通过使用排放驱动电压波形来强行从喷嘴排出墨滴，该波形一般用于排放普通打印中的最大尺寸墨滴。

根据本发明的第十七个方面，在上述第十二个方面中，强行从喷嘴排出墨滴是在将喷墨打印头从打印物体撤回之后才被执行的。

根据本发明的第十八个方面，在上述第十一个方面中，随着喷墨打印头周围温度的降低，更新操作周期被设置得更短。

根据本发明的第十九个方面，在上述第十一个方面中，随着喷墨打印头周围湿度的降低，更新操作周期被设置得更短。

根据本发明的第二十个方面，在上述第十一个方面中，随着从喷嘴排出的墨滴的尺寸变得更小，更新操作周期也被设置得更短。

通过以下的详细文字说明并参考附图，本发明的目的和特征将变得更加清晰易懂。附图中：

图1的截面示意图显示出了一种喷墨打印头的组成；

图2A至2E是一种喷墨打印头的喷嘴的截面示意图，它用于解释在日本未决专利申请No．SHO57-61576中所揭示的方法；

图3的框图显示了根据本发明第一实施例的喷墨打印头驱动装置的组成；

图4的框图显示了用于对图3所示喷墨打印头驱动装置进行控制的控制部分的组成；

图5A至5C分别显示了用于三种排放墨滴尺寸(“大”、“中”和“小”)的排放驱动电压波形，这些波形由图3所示喷墨打印头驱动装置的排放波形发生电路产生；

图6A和6B显示了一个初始驱动电压波形以及一个更新驱动电压波形，它们分别由图3所示喷墨打印头驱动装置的初始波形发生电路和更新波形发生电路产生；

图7显示出了当喷墨打印头周围的温度被固定为25℃且湿度分别被改变(20％，35％，45％，55％，70％)时，墨滴排放暂停期的长度与在墨滴排放暂停期之后为了实现稳定墨滴排放所需的墨滴排放数之间的关系；

图8显示出了当喷墨打印头周围的湿度被固定为45％且温度分别被改变(10℃，25℃，35℃，40℃)时，墨滴排放暂停期的长度与在墨滴排放暂停期之后为了实现稳定墨滴排放所需的墨滴排放数之间的关系；

图9的平面示意图显示了在喷墨打印机中安装一个温度传感器的例子；

图10是一个流程图，用于说明根据第一实施例的喷墨打印头驱动装置的操作；

图11的表格被用来对根据本发明第二实施例的喷墨打印头驱动装置中的更新操作周期进行控制；

图12A和12B显示了一个初始驱动电压波形以及一个更新驱动电压波形，它们被根据本发明第三实施例的喷墨打印头驱动装置所采用。

以下将参考附图对本发明的各个优选实施例进行详细说明。

图3的框图显示了根据本发明第一实施例的喷墨打印头驱动装置的组成。图4的框图显示了用于对图3所示喷墨打印头驱动装置进行控制的控制部分(未在图3中示出)的组成。图5A至6B显示了由图3所示喷墨打印头驱动装置的波形发生部分40所产生的驱动电压波形。

以下将利用图1所示喷墨打印头1的各部分的参考字符来进行说明。为简化起见，将省略对各部分的重复说明。

图3所示的喷墨打印头驱动装置包括：波形发生部分40，用于产生驱动电压波形以驱动压电致动器461，462，463，…，而压电致动器则可将振动施加给喷墨打印头1的振动板13及压力发生室17；放大部分44，用于放大驱动电压波形；切换部分45，用于对信号线路连接进行切换，以将经放大的驱动电压波形分配给压电致动器461，462，463，…；以及切换操作信息存储部分48，其对要用于切换部分45的切换操作的切换操作信息(该信息根据从外部提供给喷墨打印头驱动装置的打印命令而产生)进行保存。

顺便说一下，对图3所示喷墨打印头驱动装置(如图3各部分之间的信号传输控制)的控制由图4中的控制部分来执行，这将在后面进行说明。

压电致动器461，462，463，…可采用能够产生轴向振动模式的振动的普通分层压电致动器，但是，也可采用其它类型的压电致动器，如单板压电致动器、弯曲(偏转)振动模式压电致动器，等等。也可用其它类型的致动器(如利用静电力、磁力等的致动器)来代替本实施例中所采用的压电致动器461，462，463，…。

波形发生部分40包括：排放波形发生电路401，其产生排放驱动电压波形以用于排放墨滴；初始波形发生电路402，其产生初始驱动电压波形以用于使振动板13和压力发生室17发生振动，从而在墨滴排放暂停期内将小振动加载给弯液面22(见图2C和2D)；以及更新波形发生电路403，其产生更新驱动电压波形以通过更新操作而对喷嘴15中的墨进行强行排放。

排放波形发生电路401能够产生三类排放驱动电压波形，这样就能够使排放出来的墨滴的直径在“大”、“中”和“小”之间改变。波形发生电路401、402和403所产生的驱动电压波形显示在图5A至6B之中。

图5A至5C显示出了由排放波形发生电路401产生的排放驱动电压波形，其中，图5A、5B和5C分别对应于墨滴直径为“大”、“中”和“小”的情况。

图6A显示出了由初始波形发生电路402产生的初始驱动电压波形，图6B则显示出了由更新波形发生电路403产生的更新驱动电压波形。

在图5A至6B的各个图中，横轴代表时间(μs)而纵轴则代表电压(V)。图5A至6B中的驱动电压波形仅是一些例子，也可采用具有能使压力发生室17发生振动的类似效果的其它类型驱动电压波形。

放大部分44含有与波形发生部分40的波形发生电路401、402和403相对应的放大电路441、442和443。由波形发生电路401、402和403产生的驱动电压波形被分别提供给放大电路441、442和443，并被后者分别进行放大。

放大电路441、442和443通过信号线路和切换部分45与压电致动器461，462，463，…相连。置于放大电路441、442和443(放大部分44)与压电致动器461，462，463，…之间的切换部分45，其作用是执行信号线路连接的切换，它含有与压电致动器461，462，463，…相对应的切换电路451，452，453，…。各切换电路(451，452，453，…)都通过信号线路与所有放大电路441、442和443及相应的压电致动器(461，462，463，…)相连，它们的作用是对相应的压电致动器与各放大电路(441、442和443)之间的连接进行开关(ON／OFF)的切换。具体来说，各切换电路(451，452，453，…)从各放大电路441，442和443所提供的五个放大驱动电压波形之中选出一个驱动电压波形，并将该选定的驱动电压波形提供给相应的压电致动器(461，462，463，…)。

更具体地说，排放波形发生电路401连续并重复地输出图5A、5B和5C所示的排放驱动电压波形以用于“大”、“中”和“小”直径的墨滴。各切换电路(451，452，453，…)在放大电路441，442和443之间执行选择，并且选中放大电路441(排放驱动电压波形)的各切换电路可通过分时操作而在“大”、“中”和“小”墨滴直径(即，图5A、5B和5C所示的驱动电压波形)之间执行选择。

切换电路451，452，453，…根据保存在切换操作信息存储部分48之中的切换操作信息来进行操作(即，对驱动电压波形进行选择)。切换操作信息由控制部分根据从外部(个人电脑等)提供的打印命令而预先产生，并被保存在切换操作信息存储部分48中。

顺便提一下，图3中的参考字符“47”代表一个用于记录打印行数的计数器。当由计数器47记录的打印行数到达一个由打印命令确定的数值时，打印将结束。墨更新操作的周期也可根据计数器47的记录而得到确定。

图4显示了控制部分的组成，该控制部分能够对切换部分45的切换电路451，452，453，…的切换操作执行控制，并能根据喷墨打印头1周围的温度和湿度来控制墨更新操作。

图4所示的控制部分包括：打印命令接收部分71，其用于接收一个打印命令以指示喷墨打印头执行打印；环境条件测量部分73(含有温度传感器、湿度传感器，等等)，其可在当打印命令被提供给打印命令接收部分71时测量喷墨打印头1周围的温度和／或湿度；更新信息存储部分74，其用于保存与适当的更新操作周期(其对应于喷墨打印头1周围的各个温度和湿度)有关的信息(数据)；数据处理部分72，其根据环境条件测量部分73所测得的温度和／或湿度而从更新信息存储部分74中读出与正确的更新操作周期(更新操作周期数据)有关的数据，并能通过对打印命令接收部分71所接收的打印命令进行处理以产生打印数据；以及输出部分75，其根据更新操作周期数据和数据处理部分72输出的打印数据，将切换操作信息输出给切换操作信息存储部分48。

控制部分的数据处理部分72含有一个打印数据发生部分721以及一个更新操作周期设定部分722。打印数据发生部分721可根据从外部(个人电脑等)提供给打印命令接收部分71的打印命令而产生打印数据。更新操作周期设定部分722则可通过接收从环境条件测量部分73输出的测量结果(温度和／或湿度)并根据测量结果而从更新信息存储部分74中读出正确更新操作周期数据，从而设定出更新操作周期。

根据与喷墨打印头1周围的各个温度和／或湿度有关的测量结果等，就可预先正确地确定保存在更新信息存储部分74中的更新操作周期数据。

从数据处理部分72的打印数据发生部分721和更新操作周期设定部分722输出的打印数据和更新操作周期数据被提供给输出部分75。输出部分75则根据该打印数据和更新操作周期数据而将切换操作信息输出给切换操作信息存储部分48。

图7和图8显示了墨滴排放暂停期的长度与在墨滴排放暂停期之后为了实现稳定的墨滴排放所需的墨滴排放数之间的关系，其中，图7是当喷墨打印头周围的温度被固定为25℃且湿度分别被改变(20％，35％，45％，55％，70％)时的上述关系，而图8则是当喷墨打印头1周围的湿度被固定为45％且温度分别被改变(10℃，25℃，35℃，40℃)时的上述关系。

参考图7，在湿度为55％或更高的情况下，即使墨滴排放暂停期持续80秒钟，在墨滴排放暂停期之后的第一次墨滴排放中也可实现稳定的墨滴排放。由于在湿度为55％或更高的情况下，喷嘴开口处墨中的水几乎不出现蒸发，所以这种无需进行预先墨滴排放的稳定墨滴排放可得到保持。

当湿度低于55％时，墨滴排放暂停期(在其后可实现稳定的墨滴排放而无需进行初始墨滴排放)会迅速变短。例如，如果湿度变为45％，周期长度将变成20秒，如果湿度变为35％或更小，则即使约10秒的墨滴排放暂停期也会使下一次墨滴排放的稳定性下降。

参考图8，当温度为40℃或以上时，即使墨滴排放暂停期持续80秒钟，也可实现稳定的墨滴排放而无需进行预先墨滴排放。当温度为35℃时，无需进行预先墨滴排放的稳定墨滴排放在40秒的墨滴排放暂停期之后可以实现。但是，当温度低于25℃时，如果墨滴排放暂停期超过20秒，则无需进行预先墨滴排放的稳定墨滴排放几乎变得不可能。当温度低于10℃时，即使墨滴排放暂停期为1秒，无需进行预先墨滴排放的稳定墨滴排放也不可能。上述结果可用这样一个结论来解释，即，墨滴粘度随着温度的降低而快速增加。

如上所述，墨滴粘度的增长速度会随着喷墨打印头1周围的温度和湿度而发生变化，因此，在将更新操作周期设定为恒定的传统情况下，该周期应被设定得尽量短以便覆盖喷墨打印头1的操作保证范围内最恶劣的情况。所以，按照这种更新操作周期的固定设置，墨的消耗量将变得很大，而且打印速度也肯定会因这种墨更新操作而产生下降。例如，在图7和图8的情况下，更新操作周期必须被设定成1秒钟。

为了解决上述问题，在第一实施例中，其环境条件测量部分73配有一个温度传感器，其作用是检测喷墨打印头1周围的温度，进而用它可以控制更新操作周期。以下将参考图9对该温度传感器的安装和操作进行具体说明。

图9的平面示意图显示了在一喷墨打印机中安装温度传感器的例子。喷墨打印头1(图9中未示出)上配有一个滑座(carriage)31，它可沿一固定在喷墨打印头主体上的导轨35在图9所示的X方向上移动。打印物体32(纸张，等)被一输送辊36沿图9中垂直于X方向的Y方向传送。通过将滑座31在X方向的移动以及打印物体32在Y方向的运动结合起来，就可实现在打印物体32上的打印。温度传感器33(作为控制部分中的环境条件测量部分)被固定在滑座31上。温度传感器33能够恒定或周期性地测量喷墨打印头1周围的温度，并将测量结果发送给控制部分的更新操作周期设定部分722。更新操作周期由更新操作周期设定部分722根据温度传感器33测得的温度而进行设定。例如，当在喷墨打印头1周围测得的温度低于20℃时，更新操作周期被设为8秒，当测得的温度为10～30℃时，更新操作周期被设为20秒，当测得的温度高于30℃时，更新操作周期则被设为40秒。

当本发明的发明人利用上述更新操作周期设定进行打印测试时，在喷墨打印头1的整个操作保证范围(温度5℃～40℃，湿度20％～70％)内都可获得满意的打印结果。

以下将参考图3至图10对根据本发明第一实施例的喷墨打印头驱动装置的操作进行详细说明。图10是一个流程图，用于解释第一实施例的喷墨打印头驱动装置的操作。

首先，通过实际改变喷墨打印头1周围的温度和湿度并进行如图7和图8所示的实验，就可预先获得与喷墨打印头1周围的各个温度和湿度相对应的更新操作周期的最佳长度。与所获得的对应于各个温度和湿度的更新操作周期有关的数据被预先保存在更新信息存储部分74中。

当从外部(个人电脑等)向喷墨打印头驱动装置提供一个打印命令时(步骤S1)，环境条件测量部分73将对喷墨打印头1周围的环境条件(温度和／或湿度)进行测量(步骤S2)。如果环境条件测量部分73所测得的温度和／或湿度是在喷墨打印头1的操作保证范围之内(步骤S3中的“是”)，则程序前进至步骤S4，否则(步骤S3中的“否”)，将有一个错误信号被输出(步骤S5)并且打印过程结束(步骤S13)。

在步骤S4中，更新操作周期设定部分722通过从更新信息存储部分74读出与测得的温度和／或湿度相对应的适当的更新操作周期数据，从而完成对墨更新操作周期的设定。之后，打印开始(步骤S6)。

在打印期间，如果喷墨打印头1处于打印区域之内(步骤S7中的“是”)，对于未处于墨滴排放状态(即，处于墨滴排放暂停期)的喷嘴15来说(步骤S8中的“否”)，不会使墨滴从喷嘴15排出的预定振动被施加给相应的压力发生室17(步骤S9)。

接下来，如果更新操作周期已经超时(步骤S10中的“是”)，则无论各喷嘴15是否处于其墨滴排放状态，墨更新操作(强行排放墨滴)都会被执行，这样，喷嘴15中粘度变大的墨就被替换以低粘度的新鲜墨(步骤S11)。更新操作周期一般可由一个计时器来记录，但是，也可采用记录打印行数的计数器47的计数对更新操作周期进行记录。

然后，如果打印已经结束，即，如果计数器47的计数已达到由打印命令确定的数值(步骤S12中的“是”)，则打印过程结束(步骤S13)。否则(步骤S12中的“否”)，程序将返回至步骤S6并且打印机过程继续进行。

图11的表格被用来对根据本发明第二实施例的喷墨打印头驱动装置中的更新操作周期进行控制。在第二实施例中，除温度传感器33以外，喷墨打印头1(未示出)或其滑座31(见图9)还配有一个湿度传感器，而且根据温度传感器33和湿度传感器所测得的温度和湿度，可以灵活地设置更新操作周期，如图11所示。

当本发明的发明人利用图11所示的更新操作周期设定进行打印测试时，即使在低温、低湿度的条件下(10℃，20％)，也可获得满意的打印结果。另一方面，在高温、高湿度的条件下(30℃，60％)，墨的消耗量可被减小至低温、低湿度情况下墨消耗量的1／20。如上所述，通过根据温度和湿度使更新操作周期减小的灵活设置，就可使喷墨打印头1在较宽的环境条件范围内保持满意的打印性能并且减少其墨消耗量。

图12A和12B显示了一个初始驱动电压波形以及一个更新驱动电压波形，它们被根据本发明第三实施例所述的喷墨打印头驱动装置所采用。图12A和12B所示的驱动电压波形与图6A和6B所示第一实施例的驱动电压波形相对应。顺便说一下，图5A至5C中用于“大”，“中”和“小”墨滴直径的排放驱动电压波形也被第三实施例用来进行普通墨滴排放。

如图12B所示，第三实施例中采用的更新驱动电压波形与图5A中用于“大”墨滴直径的排放驱动电压波形相同。换句话说，第三实施例中的墨更新操作是通过利用用于“大”墨滴直径的排放驱动电压波形来执行的，而不是采用图6B所示的专门的更新驱动电压波形。当本发明的发明人利用图5A至5C和图12A及12B所示的驱动电压波形进行打印测试时，与第二实施例相类似，在喷墨打印头1的整个操作保证范围内都可获得满意的打印结果。

上述结果意味着图5A中用于“大”墨滴直径的排放驱动电压波形也可成功地用于墨更新操作。通过驱动电压波形的这种设定，就没有必要使用专门的更新波形发生电路403，因此喷墨打印头驱动装置的结构得到简化，而且其成本也得到了降低。

如上所述，在根据本发明各实施例所述的喷墨打印头驱动装置和喷墨打印头驱动方法中，其喷墨打印头1配备有一个温度传感器和／或一个湿度传感器，而且根据在喷墨打印头1周围测得的温度和／或湿度，灵活地设置适当的更新操作周期。因此，它既可保持满意的打印性能又能减少墨的消耗量。

尽管在上述实施例中最小的“小”墨滴直径被设置成20μm且图11所示的更新操作周期得到了最为适当的设定，但当“小”墨滴直径被设置成大于20μm时，也可将其更新操作周期设置成大于图11所示的更新操作周期。另一方面，当“小”墨滴直径被设置成小于20μm时，更新操作周期必须被设置成小于图11所示的更新操作周期。当然，图11中的设定方式仅是一个例子，并且适当的更新操作周期可根据所采用的各个温度和／或湿度以及各种墨滴尺寸而发生变化，这样就可根据针对所用的墨而进行的实验等来确定适当的更新操作周期。

尽管图1所示的喷墨打印头1是一种Kyser型喷墨打印头，但本发明也可应用于各种类型的喷墨打印头，如压力发生室上有为压电致动器提供的凹槽的喷墨打印头。喷墨打印头1执行打印所用的打印物体也不仅限于纸张，它也可是聚合物薄膜、玻璃，等等。因此，根据本发明的喷墨打印头驱动装置和喷墨打印头驱动方法可被应用在显示器件的彩色滤波器的制造之中，等等。另外，墨也不限于彩色墨，因此本发明也可被应用在排放熔化的焊料以在电路板上形成焊料凸起(用于安装部件)的喷墨打印机上。

另外，尽管在上述实施例中，通过强行排放墨滴来进行墨更新操作，本发明也可被应用在通过用一个泵吸取墨来执行墨更新操作的喷墨打印头上。

综上所述，通过使用本发明的喷墨打印头驱动装置和喷墨打印头驱动方法，即使墨滴排放暂停期持续变长，也可长期保持微小墨滴的稳定排放以及高质量的打印效果，而且还不会造成大的墨消耗量以及因墨更新操作而造成的长打印时间。

在采用用于“大”墨滴的排放驱动电压波形来执行墨更新操作的情况下(第三实施例)，没有必要使用专用的更新波形发生电路，因此使喷墨打印头驱动装置的结构得到简化，而且其制造成本也得到了降低。

尽管对本发明的说明是参考具体的实施例来进行的，但本发明并不受这些实施例的限制而只受附加权利要求的限制。本领域的技术人员应该懂得，可以在不脱离本发明精神和范围的前提下对本发明实施例进行各种变化和修改。

Claims (20)

1．一种用于驱动喷墨打印头的驱动装置，该喷墨打印头含有多个充满墨的压力发生室；多个与各压力发生室相对应的喷嘴，墨从这些压力发生室中被排出；以及多个与各压力发生室相对应的驱动装置，用于使压力发生室中的压力发生改变，进而使墨滴从喷嘴喷出至打印物体上，所述驱动装置包括：

振动加载装置，其将不会导致墨从喷嘴排出的振动加载至与不执行墨滴排放的各喷嘴相对应的压力发生室上；以及

墨更新操作装置，其按照一更新操作周期来周期性地执行墨更新操作，以除去喷嘴中的墨并用新鲜的墨替换，该更新操作周期可根据喷墨打印头周围所测得的温度和／或湿度而适当设定。

2．如权利要求1所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于通过强行使墨滴从喷嘴中排出来进行上述墨更新操作。

3．如权利要求1所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于通过用泵吸墨来进行上述墨更新操作。

4．如权利要求1所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于上述墨更新操作装置包括：

更新信息存储装置，其中保存有与正确的更新操作周期有关的数据，此周期与喷墨打印头周围的各个温度和／或湿度有关；

温度／湿度测量装置，其用于测量喷墨打印头周围的温度和／或湿度；

更新操作周期设定装置，其根据温度／湿度测量装置所测得的温度和／或湿度，从更新信息存储装置中读出正确的更新操作周期数据，并根据从更新信息存储装置中读出的更新操作周期数据对更新操作周期进行设定；以及

墨更新操作执行装置，其根据由更新操作周期设定装置所设定的更新操作周期，周期性地执行墨更新操作。

5．如权利要求2所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于上述强行从喷嘴排出墨滴的工作是通过使用一个更新驱动电压波形来执行的，该波形由一专用更新波形发生电路产生。

6．如权利要求2所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于上述强行从喷嘴排出墨滴的操作是通过使用一个排放驱动电压波形来执行的，该波形一般用于排放普通打印中的最大尺寸墨滴。

7．如权利要求2所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于上述强行从喷嘴排出墨滴的操作是在将喷墨打印头从打印物体撤回之后才执行的。

8．如权利要求1所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于随着喷墨打印头周围温度的降低，更新操作周期也被设置得更短。

9．如权利要求1所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于随着喷墨打印头周围湿度的降低，更新操作周期也被设置得更短。

10．如权利要求1所述的喷墨打印头驱动装置，其特征在于随着从喷嘴排出的墨滴的尺寸变得更小，更新操作周期也被设置得更短。

11．一种用于驱动喷墨打印头的驱动方法，该喷墨打印头含有多个装有墨的压力发生室；与各压力发生室相对应的多个喷嘴，压力发生室中的墨通过这些喷嘴被排出；以及多个与各压力发生室相对应的驱动装置，它们用于使压力发生室中的压力发生改变，进而使墨滴从喷嘴喷出至打印物体，这种用于驱动喷墨打印头的驱动方法包括以下步骤：

振动加载步骤，在此步骤中，对与不进行墨滴排放的各喷嘴相对应的压力发生室加载不会导致墨从喷嘴排出的振动；以及

墨更新操作步骤，在此步骤中，用于除去喷嘴中的墨并替换以新鲜墨的墨更新操作将按照一更新操作周期而周期性地执行，所述更新操作周期是根据喷墨打印头周围所测得的温度和／或湿度而适当地设定的。

12．如权利要求11所述的喷墨打印头驱动方法，其中通过强行使墨滴从喷嘴排出来执行上述墨更新操作。

13．如权利要求11所述的喷墨打印头驱动方法，其中通过用泵来吸墨而执行上述墨更新操作。

14．如权利要求11所述的喷墨打印头驱动方法，其中上述墨更新操作步骤通过以下各步骤完成，即：

更新操作周期数据存储步骤，在该步骤中，与正确的更新操作周期有关的数据被存储进更新信息存储装置，此周期与喷墨打印头周围的各种温度和／或湿度有关；

温度／湿度测量步骤，在该步骤中，对喷墨打印头周围的温度和／或湿度进行测量；

更新操作周期设定步骤，在该步骤中，根据在温度／湿度测量步骤中所测得的温度和／或湿度，从更新信息存储装置中读出正确的更新操作周期数据，并且按照从更新信息存储装置所读出的更新操作周期数据来设定更新操作周期；以及

墨更新操作执行步骤，在该步骤中，根据已在更新操作周期设定步骤中设定的更新操作周期，周期性地执行墨更新操作。

15．如权利要求12所述的喷墨打印头驱动方法，其特征在于上述强行从喷嘴排出墨滴的操作是通过使用一个更新驱动电压波形而执行的，该波形由一专用更新波形发生电路产生。

16．如权利要求12所述的喷墨打印头驱动方法，其中上述强行从喷嘴排出墨滴的工作是通过使用排放驱动电压波形而执行的，该波形一般用于排放普通打印中的最大尺寸的墨滴。

17．如权利要求12所述的喷墨打印头驱动方法，其中上述强行从喷嘴排出墨滴的工作是在将喷墨打印头从打印物体撤回之后才执行的。

18．如权利要求11所述的喷墨打印头驱动方法，其特征在于随着喷墨打印头周围温度的降低，更新操作周期也被设置得更短。

19．如权利要求11所述的喷墨打印头驱动方法，其特征在于随着喷墨打印头周围湿度的降低，更新操作周期也被设置得更短。

20．如权利要求11所述的喷墨打印头驱动方法，其特征在于随着从喷嘴排出的墨滴的尺寸变得更小，更新操作周期也被设置得更短。

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