噴墨印表機及其維護方法
2023-05-05 14:33:01
專利名稱：噴墨印表機及其維護方法
技術領域：
本發明涉及噴墨印表機及其維護方法。特別涉及排出積累在供墨通道中空氣的技術和列印頭的清潔技術。
背景技術：
各種能夠使用多種顏色墨列印文字和圖形的噴墨印表機已經得到應用，多種顏色的墨由多種顏色墨盒提供。
為了給墨提供正壓，構造了一些墨盒將墨保存在墨貯藏處中由薄膜製成的袋中，並且在袋的外部具有空氣腔室，而且將壓縮空氣提供到空氣腔室中，其中通過管供應墨。
產生這種壓縮空氣的空氣供應系統具有空氣泵、驅動空氣泵的驅動馬達、從空氣泵延伸出來的空氣管、多個從空氣管分出到多個墨盒和壓力調節器的多個分叉通道、在空氣泵附近與空氣管連接來調節壓力的安全閥或通氣孔。
例如Sato等(日本專利No.2703647)披露了一種包括上述空氣供應系統的噴墨印表機，該系統包括調節壓力的安全閥，探測空氣溫度的空氣溫度傳感器和探測空氣管中壓縮空氣壓力的壓力傳感器。它披露了一種技術，在使用印表機前或後當產生壓縮空氣時，根據空氣溫度傳感器探測的空氣溫度來修正驅動泵驅動馬達的驅動電壓。
Kumagai(日本專利申請No.10-138506)披露了一種噴墨記錄設備，它包括上述的空氣供應系統，該系統具有壓力調節器和插入放置在那裡的分叉通道中的轉換閥。
這些空氣供應系統已經用來從噴嘴中吸出墨來清潔列印頭的噴嘴。換言之，這些空氣供應系統已經用來在執行對噴嘴的墨抽吸時通過增加對墨的壓力來便於實現墨抽吸。
但是，如果在對噴墨印表機的噴嘴進行墨抽吸時這些種空氣供應系統施加給墨的壓力太高，就不必要地洩露了一些墨。另一方面如果壓力太低，就不能充分執行墨抽吸。
上面描述的這些空氣供應系統也可以用來排出積累在供墨通道內的空氣。在空氣供應系統對供墨通道施壓的同時可以暫時打開供墨通道的一些部分來排出積累的空氣。
但是，如果空氣供應系統施加在供墨通道上的壓力不能夠將積累在供墨通道中的空氣排出時，就不能充分地排出空氣。另外，為排出空氣需要長一些的時間。另一方面，如果壓縮空氣的壓力太高，就會從空氣孔中不必要地洩露墨，並且空氣供應系統發出的噪音變得更大。
一般來講，為抽吸墨所施加的適當壓力主要是防止在從頭部移開真空帽時破壞彎液面，並且它比為從供墨通道中排出空氣的適當的空氣壓力低。如果所設定的、由空氣供應系統產生的空氣壓力適合墨抽吸，那麼空氣壓力對於空氣排出來講是不夠的，並且不能充分排出空氣。與之相反，如果所設定的、由空氣供應系統產生的空氣壓力適合於空氣排出，當抽吸墨時空氣壓力就過高了，這會導致不必要的墨洩露。
另外，空氣供應系統產生的壓縮空氣的壓力和它的流動速率依賴於環境溫度和構成空氣供應系統的空氣泵的特性變化。在進行墨抽吸和針對供墨通道的空氣排出時，這些變化有時會引起上述的問題。
本發明考慮了上述問題，並且它的一個目的是提供一種噴墨印表機，當對列印頭的噴嘴進行墨抽吸和執行排出積累在供墨通道中的空氣時不會發生不必要的墨洩露，它能夠充分執行墨抽吸和空氣排出，並且能夠減少空氣供應系統產生的噪音，而且提供了這種噴墨印表機的維護方法。
發明內容
為了達到這個和其它的目的，本發明的噴墨印表機包括墨盒，它保存提供給列印頭的墨，和一個壓縮空氣產生裝置，它產生提供給墨盒的壓縮空氣。壓縮空氣產生裝置包括產生在預定壓力P1下壓縮空氣的高壓模式，和產生壓力為P2的壓縮空氣的低壓模式，其中壓力P2比壓力P1低。
在本發明中，一個例子是將壓縮空氣產生裝置設定在高壓模式，以產生壓力P1的壓縮空氣，從而能夠用壓縮空氣排出積累在供墨通道中的空氣。在這種情況下，施加給供墨通道的空氣壓力足夠高，從而充分排出空氣。
另一個例子是將壓縮空氣產生裝置設定在低壓模式，以產生壓力P2的壓縮空氣，從而能夠用壓縮空氣將墨從列印頭中抽出。在這種情況下，空氣壓力是恆定壓力並且不是太高。因此墨不會不必要地從列印頭中洩露出來。
如上所述，在本發明中，壓縮空氣產生裝置能夠產生兩種類型的壓縮空氣，即較高的空氣壓力和較低的空氣壓力。可以將適當的空氣壓力分別用來排出供墨通道中積累的空氣和將墨從列印頭中抽出。
因此，不會發生從供墨通道中不充分地排出空氣和在墨抽吸中不必要的墨洩露。
優選噴墨印表機進一步包括空氣排出裝置，它用壓縮空氣排出積累在供墨通道中的空氣，和墨抽吸裝置，它用壓縮空氣將墨從列印頭中抽出。當使用空氣排出裝置時，壓縮空氣產生裝置在高壓模式中。當使用墨真空裝置時，壓縮空氣產生裝置在低壓模式來壓縮墨。
由於在使用空氣排出裝置時使用處於高壓P1的壓縮空氣，能夠充分排出積累在供墨通道中的空氣。
在使用墨抽吸裝置時使用處於低壓P2的壓縮空氣。因此墨不會不必要地從列印頭中洩露出來。
如上所述，由於壓縮空氣產生裝置能夠產生兩種類型的壓縮空氣，即高壓壓縮空氣和低壓壓縮空氣，對排出積累在供墨通道中空氣的過程和將墨從列印頭中抽出的過程可以分別使用適當的空氣壓力。
優選在操作壓縮空氣產生裝置時使用噴墨印表機的空氣排出裝置。
在噴墨印表機中，當使用空氣排出裝置時，壓縮空氣產生裝置已經對供墨通道施壓。因此，空氣不會從外部進入列印頭的供墨通道，或者從供墨通道排出到外部(到排出積累在供墨通道中空氣的通道)並且與其它顏色墨混合的墨不會返回到供墨通道中。
在使用墨抽吸裝置時，優選壓縮空氣產生裝置至少在結束墨抽吸時對墨加壓。
因此當真空帽從列印頭上移開時墨不進入列印頭的噴嘴(墨不從噴嘴出口附近消失)。這樣在使用墨抽吸裝置後總是能夠正常執行列印。
優選壓縮空氣產生裝置由一個空氣泵和一個驅動空氣泵的驅動馬達構成。當使用空氣排出裝置時，驅動馬達的轉速保持在恆定速度，並且根據空氣泵的功率控制驅動馬達的驅動時間。
驅動馬達的轉速不會變得過大，但是在根據環境溫度和空氣泵功率的變化改變驅動馬達轉速的方法中，驅動馬達的轉速會太快。因此能夠減小驅動馬達產生的噪音。
另外，如果空氣泵的功率較低(例如預定轉速產生的空氣壓力較低)，可以將驅動時間設定得較長。與之相反，如果空氣泵功率較高，可以將驅動時間設定得較短。因此空氣排出裝置排出的空氣量(和隨空氣一起排出的墨量)能夠是定值。
能夠根據驅動馬達轉速和空氣泵產生的空氣壓力之間的關聯特性得到空氣泵的功率。
驅動馬達轉速和空氣泵產生的空氣壓力之間的關聯特性能夠事先測量(例如在將驅動馬達安裝在噴墨印表機中之前)。這個結果能夠用來控制驅動馬達的驅動時間。
另外，優選根據空氣泵的環境溫度來控制驅動時間。
一般來講，空氣泵產生的空氣壓力根據空氣泵環境溫度的變化而變化。但是，在本發明中，根據空氣泵的環境溫度控制驅動時間。即使空氣泵的環境溫度改變了，空氣排出裝置排出的空氣量也能夠是一定的。
優選在使用墨抽吸裝置時根據空氣泵的功率控制驅動馬達的轉速。
因此，在使用墨抽吸裝置時，能夠將最合適的空氣壓力施加給供墨通道。
如果在噴墨印表機中不根據空氣泵的功率控制空氣泵產生的空氣壓力，由於空氣壓力不足，墨不能從噴嘴中得到膨脹，或者由於空氣壓力過大大量墨從噴嘴洩露。但是這種情況不會發生在具有上述特徵的噴墨印表機中。
因此噴墨印表機能夠正確執行墨抽吸，並且很少發生噴嘴堵塞。
另外，優選根據空氣泵的環境溫度控制轉速。
一般來講，當空氣泵的環境溫度改變時，空氣泵產生的空氣壓力也相應改變。但是，在本發明中，由於根據空氣泵的環境溫度控制驅動馬達的轉速，無論空氣泵的環境溫度怎樣改變，空氣泵產生的空氣壓力都能保持在恆定壓力。
因此，無論空氣泵的環境溫度怎樣改變，空氣壓力都是在恆定壓力，並且總是能夠正確執行墨抽吸。
本發明的噴墨印表機的維護方法包括空氣排出過程，它使用由空氣泵和驅動空氣泵的驅動馬達構成的壓縮空氣產生裝置排出噴墨印表機供墨通道中積累的空氣，和墨抽吸過程，它將墨從噴墨印表機的列印頭中抽出。當進行空氣排出過程時，將壓縮空氣產生裝置產生的壓縮空氣的壓力設定在預定壓力P1。當進行墨抽吸過程時，將壓縮空氣產生裝置產生的壓縮空氣的壓力設定在預定壓力P2來加壓墨，壓力P2比壓力P1低。
根據前述方法，在空氣排出過程中，驅動馬達的轉速保持在恆定速度並且根據空氣泵的功率控制驅動馬達的驅動時間。
下面利用例子並參考附圖描述本發明。
圖1是示出根據本發明實施例的多功能設備的外觀的示意圖；圖2是示出該實施例的噴墨印表機結構的平面圖；圖3是示於圖2中的噴墨印表機的側視圖，其中部分為橫截面圖；圖4是示於圖2的噴墨印表機的平面圖，為了清晰一些部分被去掉了；圖5是示出本實施例的空氣排出機構結構的示意圖；圖6是示出本實施例的維護機構單元結構的示意圖；圖7是沿圖2中VII-VII的剖面圖；圖8是示出本實施例的壓縮空氣供應單元結構的示意圖；圖9是示出噴墨印表機空氣供應系統結構的示意圖；圖10A到E是示出噴墨印表機列印頭的示意圖；圖11A到C是示出本實施例壓縮空氣供應單元結構的示意圖；圖12是示出本實施例的控制系統結構的示意圖；圖13是示出本實施例的噴墨印表機過程的流程圖；和圖14是示出本實施例的噴墨印表機操作的操作次序圖。
具體實施例方式
下面通過將本發明的噴墨印表機和維護方法的實施例應用到多功能設備中來描述它們，多功能設備具有印表機、複印機、掃描儀、傳真機和電話的功能。
下面首先描述本實施例的多功能設備的整體結構。如圖1所示，多功能設備1包括放置在多功能設備1後端的饋紙器2，放置在饋紙器2前面上側的、對複印機功能起作用的圖像讀取裝置3，放置在圖像讀取裝置3下面的噴墨印表機4，和放置在列印紙張的噴墨印表機前側的排紙盤5。
構造圖像讀取裝置3使得它能夠繞放置在後端的水平軸(圖中未示出)在垂直方向上轉動。圖像讀取裝置3具有玻璃平板，當將蓋3a提起打開後玻璃平板顯示出來並且能夠把圖像放置在玻璃平板上，而且在玻璃平板下面有一個讀取圖像的圖像掃描儀。當用手將圖像讀取裝置3提起並打開後能夠替換噴墨印表機4的墨盒40-43和對印表機構單元10進行維護。如圖1所示，噴墨印表機4放置在饋紙器2的前面。
第二，下面描述噴墨印表機4的結構。
如圖2到4和7所示，噴墨印表機4中有一個印表機構單元10，它利用列印頭23P在饋紙器2提供的紙張(如A4尺寸或信紙尺寸紙張)上進行列印；一個維護機構單元11，它對列印頭23P執行維護過程；一個墨供應單元12，它從墨盒40到43提供墨；和一個壓縮空氣供應單元13，它給墨盒40到43提供壓縮空氣。
下面描述噴墨印表機4的印表機構單元10。
如圖2和4所示，印表機構單元10放置在列印單元支架20內，它的形狀象一個平盒，包括具有開口的加強板，通過開口紙張可以進出。導軸21的右端和左端以及導軌22分別放置在支架20的後側和支架20的前側，並且被右壁20a和左壁20b固定。導軸21和導軌22以能夠從一側移動到另一側的形式引導並且支撐託架23和列印頭23P。託架驅動馬達24能夠通過定時皮帶沿著導軸21和導軌22驅動託架23和列印頭23P使之從一側到另一側往復運動。更確切地說，由於列印頭23P固定連接到託架23的前端，導軸21引導託架23，導軌22引導列印頭23P。
如圖2到4所示，與四種顏色墨對應的四個噴墨噴嘴系列23a到23d放置在列印頭23P的底表面上。在每個噴嘴系列中有多個噴墨噴嘴23n(參考圖10)。黑色墨的噴嘴系列23a和青色墨的噴嘴系列23b彼此對齊。洋紅色墨的噴嘴系列23c和黃色墨的噴嘴系列23d彼此對齊。每個噴嘴由壓電激勵器驅動並且噴出墨滴。列印頭23P可以具有一個使用了加熱器元件的驅動系統。
如圖5所示，在列印頭23P的右側(圖4中的右側)放置著空氣排出機構28。這個空氣排出機構28包括四個空氣排出管28a1到a4，它們分別與列印頭23P的四種顏色墨的通道連接。在空氣排出管28a1到a4中，分別放置著停止閥28b1到b4和閥杆28c1到c4。停止閥28b1到b4分別打開/關閉空氣排出管28a1到a4。閥杆28c1到c4分別打開/關閉停止閥28b1到b4。
當降低閥杆28c1到c4並且彈簧28e1到e4相對閥下部28f1到f4壓下閥上部28d1到d4時，停止閥28b1到b4分別關閉空氣排出管28a1到a4。當下面將描述的維護機構30的釋放杆34a1到a4分別把閥杆28c1到c4推起時，閥上部28d1到d4也隨之被推起，這樣就打開了空氣排出管28a1到a4，並且在閥上部28d1到d4和閥下部28f1到f4之間形成間隙。
空氣排出機構28構成了具有維護機構單元11的空氣排出設備，將在下面描述維護機構單元11。
在導軸21下面，放置著主輸送輥(對準輥)25(參考圖3)並且它被可轉動地支撐著。紙張輸送馬達26通過齒輪機構27在預定方向轉動輸送輥25，將從饋紙器2輸送來的紙張大致水平地移動到列印頭23P下面，在輸送方向(即朝著圖4中示出的「前側」)輸送紙張，並且將紙張排到排紙盤5上。
下面簡要描述噴墨印表機4的維護機構單元11。
如圖4所示，在列印單元支架20的右側和底部的附近放置著維護框架30。
在這個維護框架30中設有一個由垂直放置的薄橡膠構成的刮擦片31和一對在刮擦片31右側向上放置的橡膠帽32。在橡膠帽32右側還垂直放置著4個杆狀的釋放杆34a1到a4。
維護框架30進一步包括作為刮擦片31驅動源的維護馬達33，帽32，釋放杆34a1和a4和真空泵(管泵)200，以及由傳輸維護馬達33驅動力的行星齒輪35、齒輪36、37構成的驅動機構。
通過開關閥201與真空泵200連通的真空管連接著帽32。當把帽32壓向列印頭32P的底面時，可以將墨從列印頭23P的噴嘴23n中抽出。
當驅動機構中的行星齒輪35與齒輪37嚙合時，維護馬達39的驅動力傳遞到刮擦片31、帽32和釋放杆34a1到a4。更精確地說，當維護馬達33在圖6中實線箭頭示出的方向(順時針)正常轉動時，驅動力通過行星齒輪35和齒輪37傳遞到凸輪體202上。因此凸輪體202在逆時針方向轉動。刮擦片31利用片提升機構進行垂直運動。當維護馬達33進一步在順時針方向正常轉動時，帽39利用帽提升機構進行垂直運動。當維護馬達33更進一步在順時針方向轉動時，釋放杆34a1到a4利用釋放杆提升機構進行垂直運動。操作開關閥201使之與維護馬達33的順時針轉動對應。當帽32被提升時，將開關閥201轉換到使得帽32與真空泵200連通的位置，當釋放杆34a1到a4被提升時，將開關閥轉換到使得空氣排出管28a1到a4與真空泵200連通的位置。
另一方面，在行星齒輪35與齒輪36嚙合的時候驅動力從維護馬達33傳遞到真空管200。也就是說，當維護馬達33在圖6中虛線箭頭示出的方向(逆時針方向)反向轉動時，驅動力通過行星齒輪35和齒輪36傳遞到真空泵200。與維護馬達33的轉動對應，驅動真空泵200在虛線箭頭示出的方向(順時針方向)轉動。
刮擦片31、帽32、維護馬達33和帽提升機構構成了墨抽吸裝置。維護馬達33、釋放杆提升裝置和釋放杆34a1到a4構成了空氣排出裝置的一部分。
下面描述噴墨印表機4的供墨單元12的結構。
在供墨單元12前側，黑色墨墨盒40、青色墨墨盒41、洋紅色墨墨盒42和黃色墨墨盒43以這個順序從左側開始依次放置。如圖2和3所示，在各個墨盒40到43的墨盒殼體中，柔性薄膜件40a到43a大致分別充滿各個墨盒40到43的墨盒殼體。這些薄膜件40a到43a將墨盒內部分別分成墨盒下部的墨貯藏處40b到43b和墨盒上部的空氣室40c到43c。墨貯藏處40b到43b貯藏各種顏色的墨。大氣中的空氣能夠流入空氣室40c到43c。黑色墨BI、青色墨CI、洋紅色墨MI和黃色墨YI分別貯藏在墨盒40到43的墨貯藏處40b到43b中。
如圖2、3和7所示，在安裝墨盒40到43的安裝部分的背側，分別放置墨針44使得它們向前伸出。墨針的尾端分別通過對應的供墨管45到48與列印頭23P連接。供墨管45和46捆綁在一起在它們的中間部分一根管靠在另一根管上面。供墨管47和48以類似的形式捆綁在一起。
如圖3所示，列印頭23P放置的位置比墨盒40到43高，它們之間具有壓力頭差H。當墨盒40到43分別安裝在預定安裝部分上時，墨針44的前端分別插入薄膜件40a到43a的後端部分並且到達墨貯藏處40b到43b。通過對應的供墨管45到48將各種顏色的墨BI、CI、MI和YI提供給列印頭23P。因此，墨BI、CI、MI和YI通過供墨管45到48充入噴嘴23n，即列印頭23P的噴嘴系列23a到23d。由於壓力頭差H所產生的負壓，在每個噴嘴23n中形成朝向噴嘴23n內部的、具有很好形狀的新月形液面。
下面描述噴墨印表機4的壓縮空氣供應單元(壓縮空氣產生裝置)13。
如圖2和7所示，驅動由隔膜泵構成的空氣泵55的驅動馬達50放置在墨盒40中的左側。在這個驅動馬達50下面，具有底壁的內部齒輪51被支撐軸52可轉動地支撐著。連在驅動馬達50的驅動軸上的小齒輪53與內部齒輪51嚙合。在內部齒輪的底壁上整體形成了偏心凸輪51b。小齒輪53與內部齒輪51的齒數比是1∶4。偏心凸輪51b可滑動地嵌入形成在連杆54右端(圖8的右端)附近的連接孔54a中，如圖8所示，在那裡具有預定間隙(GAP)。連杆54的端部54b連接空氣泵55的隔膜56。
連杆54形成得足夠長使得即使連杆在最右側(圖8的右側)(在圖8中示出的位置)，它的端部54b也能夠向左推動隔膜56大約1到2mm。由於被推隔膜56的排斥力，對連杆54施加了向右的力並且偏心凸輪51b被壓向連接孔54a的左側。因此，在偏心凸輪51b和連接孔54a壁之間的間隙GAP形成在連接孔54a的右側。
當連杆54由於偏心凸輪51b的轉動在其它的位置時，連杆54進一步向左推隔膜56。更大的向右側的排斥力施加給連杆54並且偏心凸輪51b被壓向連接孔54a的左側。在偏心凸輪51b和連接孔54a壁之間的間隙GAP以類似的形式形成在連接孔54a的右側。簡短地說，偏心凸輪51b被壓向連接孔54a的左側，並且在偏心凸輪51b和連接孔54a壁之間的間隙GAP總是形成在連接孔54a的右側。
因此，在這個實施例中，當驅動空氣泵時，不會由於偏心凸輪51b碰撞連接孔54a的不同部分而產生噪音。
在內部齒輪51的上端整體形成了具有一個狹縫的凸緣51a。放置由光斷續器構成的編碼器62來探測這個凸緣51a的狹縫(參考圖11)驅動馬達50每完成四次轉動，空氣泵55做一次往復運動。在空氣泵55的一次往復運動中，從編碼器62輸出一個探測脈衝信號到控制裝置70。
在壓縮空氣供應單元13中，放置一個電熱調節器82來探測空氣泵55的環境溫度(參考圖11)。
進口閥和出口閥放置在空氣泵55上(未示出)。如圖7和9所示，柔性空氣供應管57(例如它的內徑大約1mm)連接到與出口閥連通的排出管55a上。以預定間隔在空氣供應管57上安裝了四個分支件58。在每個分支件58的分支端上安裝了一個由卷簧59彈性偏置的壓合墊60。在每個壓合墊60上給空氣通道設置一個連通孔。
如圖9所示，通氣孔61通過一個分支件58連接到空氣泵55的排出管55a上(參考圖7和圖11)。通氣孔61具有縮小的通道，與空氣供應管57的內徑相比，它的直徑(例如大約0.5mm)足夠小。通氣孔61總是通過縮小的通道與大氣空氣連通。因此，當墨盒40到43分別安裝到預定安裝位置時，從空氣泵55提供給空氣供應管57的壓縮空氣通過壓合墊60提供給墨盒40到43的空氣室40c到43c。
如圖7所示，與分支件58連接的空氣供應管57被分成連接向黑色墨盒40和青色墨盒41提供壓縮空氣的分支件58的空氣供應管57a，和連接向洋紅墨盒42和黃色墨盒43提供壓縮空氣的分支件58的空氣供應管57b。由於黑色墨盒40比其它墨盒41到43寬，空氣供應管57a比空氣供應管57b略長一些。為了在裝配時避免混淆空氣供應管57a和57b，各個管有不同的顏色。例如，空氣供應管57a是蘭色的，而空氣供應管57b是白色的。這能夠幫助有效地裝配。
當沒有操作空氣泵55時，大氣壓力通過空氣供應管57和通氣孔61影響空氣室40c到43c。當在維護過程中驅動並轉動驅動馬達50時，隔膜56利用小齒輪53、內部齒輪51和偏心凸輪51b從一側到另一側往復運動。因此，操作空氣泵55並且產生壓縮空氣。在下面將要描述的空氣排出過程中壓縮空氣的壓力是P1(大約180mmAq)(在高壓模式)，在墨抽吸過程中是P2(大約95mmAq)(在低壓模式)。兩個壓力都設定到不會損壞新月形液面的值。
當在墨抽吸過程中壓縮空氣影響墨盒40到43的空氣室40c到43c時，壓縮空氣抵消壓力頭差H給出的負壓。因此，墨從每個噴嘴的前端膨脹(參考圖10B到10D)。為了將被調節的壓力，空氣泵55產生的壓縮空氣從通氣孔61排出。根據驅動馬達50的轉速和環境溫度設定空氣供應管57中的空氣壓力。
如圖11B所示，通氣孔61是一個水平孔，它具有簷61a以防止操作中所引起的汙物、灰塵和髒東西玷汙通氣孔61。如圖11C所示，簷61a形成在通氣孔61的頂表面和底表面並且它的側部被切下，這個圖從前面示出了通氣孔61(從圖11B的右側)。由於具有切掉的部分，即使有時壓到它的前表面也不會阻塞通氣孔61。另外，覆蓋通氣孔61頂表面的簷61a能夠防止它上面的汙物或塵土掉下堵塞通氣孔61的出口。
第三，下面描述多功能設備1的控制系統。
如圖12所示，多功能設備1的控制裝置70包括一個計算機，它包含CPU 71、ROM 72和RAM 73；一個ASIC(特定用途集成電路)74；一個數據機75和一個NCU(網絡控制單元)76，它們通過電話線與外部通信；一個面板接口77；一個存儲器接口78；一個並行接口79；一個USB接口80；和一個用來傳輸數據的總線81。控制裝置70的這些組件分別連接目標裝置。實現多功能設備1各種前述功能的控制程序存儲在ROM 71中。RAM 72由第二電池供電並且保存儲存的信息。
維護機構單元11的維護馬達33通過驅動電路33a與總線81連接。壓縮空氣產生機構的泵驅動馬達(DC馬達)50通過驅動電路50a與總線81連接，而驅動電路51a則用PWM(脈衝寬度調製)控制馬達速度。探測空氣泵55的環境溫度的電熱調節器82通過A/D轉換器82a與總線81連接。探測空氣泵55往復運動的編碼器62與總線81連接。
多功能設備1的操作板83和它的LCD(液晶顯示屏)84連接到面板接口77上。第一、第二和第三狹槽85到87連接到存儲器接口78。第一、第二和第三外部存儲器單元85a到87a(如Compact Flash、Smartmedia、和Memory Stick)將可分離地插入第一、第二和第三狹槽85到87中。用於傳輸數據的並行電纜連接並行接口79。用於傳輸數據的USB電纜連接USB接口80。
第四，下面概述由噴墨印表機4的維護機構單元11所執行的從列印頭23P中將墨抽出的過程(墨抽吸過程)。
當四個墨盒40到43分別安裝到示於圖2的預定位置時，墨針44的前端插入薄膜件40a到43a的後端並且到達墨貯藏處40b到43b。墨貯藏處40b到43b內的墨BI、CI、MI和YI通過各個供墨管45到48提供給列印頭23P，並且充滿列印頭23P的噴嘴系列23a到23d中的每個噴嘴23n。
如圖10A所示，在每個噴嘴23n的前端，由壓力頭差H產生的負壓形成了新月形液面，它向噴嘴內部彎曲並且適於列印。應該注意在圖10中，在噴嘴系列23a和23b中只示出了一個噴嘴23n。
為了操作墨抽吸過程，列印頭23P移動到示於圖2的維護位置。隨後在順時針方向正常轉動維護馬達33，將帽32提起到操作位置使得帽32緊緊蓋住列印頭23P。
然後驅動泵驅動馬達50。當驅動空氣泵55時，空氣泵55在預定壓力P2壓縮的壓縮空氣(大約95mmAq)通過空氣供應管57影響各個墨盒40到43的空氣室40c到43c。空氣壓力P2比在下面描述的空氣排出過程的空氣壓力P1低。壓縮空氣供應單元13處於低壓模式。
經過預定時間後(例如5秒)，壓縮空氣的空氣壓力P2影響墨貯藏處40b到43b內的墨BI、CI、MI和YI。墨從噴嘴23a到23d系列的各個噴嘴23n的前端膨脹(完成壓力清除的狀態)。在這個狀態，通過反向轉動維護馬達33操作真空泵200能夠將墨從噴嘴23n中抽出。因此能夠在帽32中的壓力非負時進行墨抽吸過程。
經過預定時間後，正常轉動維護馬達33將緊緊蓋住的帽32從列印頭23P上移開並且將刮擦片31升到圖10C示出的操作位置。
當進行這個操作時，帽32中的壓力是非負的。於是附在噴嘴23n周圍其它顏色的墨和空氣都不進入噴嘴23n。這樣在進行列印時就一定能夠防止顏色混合在一起和缺少一些顏色。在這個狀態，如圖10D所示，向左移動列印頭23P並且利用刮擦片31在列印頭23P的頭部表面進行刮擦。因此，驅動維護馬達33降低刮擦片31到等待位置，並且停止驅動泵馬達50。
當刮擦片31進行刮擦時壓縮空氣仍然影響噴嘴23n。於是刮擦片31刮擦下來的墨不進入其它噴嘴23n。當消除了影響每個噴嘴23n的壓縮空氣的空氣壓力後，如圖10E所示在每個噴嘴23n上形成了新月形液面，它向噴嘴23n內部彎曲並且適於列印。在完成這個維護過程後，執行對應於列印數據的列印過程。在饋紙器2饋送來的紙張上精細列印彩色圖像。
如上所述，當執行作為維護過程的墨抽吸過程時，空氣泵55產生的空氣壓力P2下的壓縮空氣影響每個噴嘴23n。因此，當在墨真空過程後執行列印時，可以杜絕顏色混合或者缺少顏色。
第五，下面概述由噴墨印表機4的維護機構單元11所執行的排出供墨管45到48中和列印頭23P中積累的空氣的過程(空氣排出過程)。
在空氣排出過程中，列印頭23P首先移動到示於圖2的維護位置。因此驅動空氣泵55。壓縮到預定壓力P1的壓縮空氣(大約180mmAq)從空氣泵55通過空氣供應管57提供到墨盒40到43的空氣室40c到43c中。空氣壓力P1比墨抽吸過程的空氣壓力P2高。壓縮空氣供應單元13處於高壓模式。
經過預定時間後(例如大約5秒)，壓縮空氣的空氣壓力P1影響墨貯藏處40b到43b內的墨BI、CI、MI和YI。在列印頭23P中的各個墨供應通道也受壓。
因此，正常轉動維護馬達33提升維護機構單元11的釋放杆34a1到a4。閥杆28c1到c4被相應推起。停止閥28b1到b4的上部28d1到d4也被推起。在停止閥28b1到b4的上部28d1到d4和下部28f1到f4之間形成了間隙來打開空氣排出管28a1到a4(參考圖5)。
因此，在列印頭23P的墨供應通道中被壓縮空氣壓縮的積累空氣通過空氣排出管28a1到a4被排出。
在這個狀態，反向轉動維護馬達33來間歇性地轉動真空泵200，例如每轉動一次具有1秒的空轉時期。這樣真空泵200將洩露出來並且通過空氣排出管28a1到a4的墨和積累的空氣一起通過開關閥201抽出。
當完成排出空氣後，維護馬達33再次正常轉動預定次數來降低釋放杆34a1到a4。隨後彈簧28e1到e4向下推動停止閥28b1到b4的上部28d1到d4。通過上部28d1到d4壓下部28f1到f4，關閉了停止閥28b1到b4。
停止空氣泵55以終止對每種顏色墨供應通道的施壓。
第六，下面參考圖13的流程圖和圖14的操作次序圖描述本實施例的噴墨印表機4所進行的維護方法的過程。圖14的操作次序圖示出了當連續執行步驟110到160的空氣排出過程和步驟170到210的墨抽吸過程的次序，將在下面描述步驟110到160。
在維護過程之前(例如在將空氣泵55安裝到噴墨印表機4中之前)，需要得到空氣泵55的功率。更精確地說，需要得到空氣泵55的關聯特性，即驅動馬達50的轉速和空氣泵55產生的空氣壓力之間的關係。
在維護過程之前還需要得到與溫度相關聯的特性，它顯示空氣泵55環境溫度和空氣泵功率之間的聯繫。更精確地說，溫度關聯特性顯示出當在預定轉速(用在空氣排出過程中的轉速)驅動驅動馬達50預定時間後，空氣泵55的環境溫度和標準空氣泵(與空氣泵55具有相同的類型並且具有平均水平的功率)所產生的空氣壓力之間的關係。
在維護過程的步驟100確定出是否將執行空氣排出過程。具體地說，當用戶利用操作板83輸入進行空氣排出過程的命令時，就提供一個肯定判定，即確定出要執行空氣排出過程(是)，並且過程前進到步驟S110。另一方面，當用戶不利用操作板83輸入進行空氣排出過程的命令時，就提供一個否定判定，即確定出不要執行空氣排出過程(否)，並且過程前進到步驟S170。
在步驟100，當達到預定條件時也可以給出肯定判定。例如，如果上次執行空氣排出過程已經經過了一段時間(如1個月)，就能夠給出肯定判定。當不滿足預定條件時就給出否定判定。
在步驟110，為了使得排出的空氣量在空氣排出過程中是一定量，根據空氣泵55的功率和環境溫度設定連續驅動時間(即連續驅動驅動馬達50的時間)。
具體地說，通過將實際安裝在噴墨印表機4中的空氣泵55的功率應用到前面得到的空氣泵55的關聯特性中，計算出在以預定轉速(如在標準溫度(例如25℃)用標準空氣泵產生空氣壓力P1的轉速)驅動驅動馬達50時空氣泵55所產生的空氣壓力。估計出用上面得到的空氣壓力排出預定量空氣(如0.15cc)所需要的驅動馬達50的連續驅動時間。可以事先準備例如空氣壓力和排出預定量空氣所需要的連續驅動時間之間的校準曲線並且在這些計算中使用。
由於在預定溫度(用來得到空氣泵55的關聯特性的溫度)得到象上面那樣計算出來的連續驅動時間的估計值，需要根據空氣泵55的環境溫度進行修正。具體地說，為了得到由於溫度變化空氣泵55所產生的空氣壓力變化(與在預定溫度得到的值相比)，將電熱調節器82探測到的空氣泵55附近的溫度應用到前面得到的溫度關聯特性中。根據變化範圍能夠進行修正。例如，如果溫度的影響使得空氣壓力減少，修正連續驅動時間使它長一些。與之相反，如果空氣壓力增加，修正連續驅動時間使它短一些。
在步驟120，對驅動馬達50的驅動開始於時間T0(圖14)，並且開始空氣泵55的空氣供應。各個墨盒40到43的空氣室40c到43c膨脹。因此墨貯藏處40b到43b內的供墨通道受壓，並且進一步列印頭23內的供墨通道受壓。在時間T1，供墨通道內的壓力達到一定的壓力(P1)。壓力P1比墨抽吸過程的壓力P2(將在後面描述)高。壓縮空氣供應單元13處於高壓模式。
步驟120中驅動馬達50的轉速是前面為空氣排出設定的轉速(空氣排出的轉速)。只要在這個轉速驅動空氣泵55時空氣泵55所產生的噪音比使用環境所允許的噪音低，就將它固定在儘可能高的轉速。
在步驟130，將列印頭23P移動到圖2示出的維護位置，並且開始排出積累在供墨通道中的空氣。具體地說，在時間TI和T2之間，升高維護機構單元11的釋放杆34a1到a4以打開空氣排出管28a1到a4的停止閥28b1到b4。
由於在步驟120噴墨頭23P的供墨通道已經受壓，噴墨頭23P的供墨通道中的積累空氣從空氣排出管28a1到a4中排出(參考圖5)。
在步驟140，確定出從步驟130開始空氣排出到現在是否已經經過了預定時間。如果確定為是，過程前進到步驟S150。如果確定為否，過程停留在步驟140。
在步驟150，停止從噴墨頭23P的空氣排出。即在時間T3，降低維護機構單元11的釋放杆34a1到a4以關閉空氣排出管28a1到a4的停止閥28b1到b4(參考圖5)。
在步驟160，在時間T3停止驅動馬達50終止從空氣泵55的空氣供應。簡短地說，停止對供墨通道的加壓。因此，在時間T4提供給供墨通道的壓力變為0。應該注意步驟110到160是空氣排出過程的步驟。
同時如果在步驟100中的判定為否，過程前進到步驟170。在步驟170，確定是否執行墨抽吸過程。
具體地說，當用戶使用操作板83輸入執行墨抽吸過程的命令時，就得到肯定判定(是)，並且過程前進到步驟180。另一方面，當用戶不使用操作板83輸入執行墨抽吸過程的命令時，就得到否定判定(否)，並且過程前進到步驟220。
在步驟170，當滿足預定條件時(例如已經有一段時間沒有使用噴墨印表機4)也可能給出肯定判定。當不滿足預定條件時也能夠給出否定判定。
在步驟180，根據空氣泵55的功率和環境溫度設定驅動馬達50單位時間的轉速，從而空氣泵55在墨抽吸過程中產生的空氣壓力穩定在壓力P2。目標壓力P2比在空氣排出過程中產生的空氣壓力P1低。壓力P2等價於低壓模式的空氣壓力。
具體地說，通過將實際安裝在噴墨印表機4中的空氣泵55所想要產生的空氣壓力(P2)應用到前面得到的空氣泵關聯特性中，估計出需要產生空氣壓力P2的驅動馬達50的轉速。
由於上面估計出的轉速是在預定溫度(用來得到空氣泵關聯特性的溫度)下得到的值，需要根據空氣泵55的環境溫度進行修正。具體地說，為了得到由於溫度變化空氣泵55所產生的空氣壓力變化(與在預定溫度得到的空氣壓力相比)，將電熱調節器82探測到的空氣泵55附近的溫度應用到前面得到的溫度關聯特性中。根據變化範圍修正轉速。例如，如果溫度的影響使得空氣壓力減少，修正轉速使它高一些。與之相反，如果空氣壓力增加，修正轉速使它低一些。
在步驟190，將列印頭23P移動到圖2示出的維護位置。在時間T4和T5之間，升高維護機構單元11的帽32以緊緊蓋住列印頭23P(如圖10B所示)。在時間T5，真空泵200開始在每個噴嘴23n進行墨抽吸過程。真空泵200給出的負壓在時間T6達到一定的壓力。
在步驟200，在時間T6以在步驟180中設定的轉速開始驅動驅動馬達50以開始空氣泵55的空氣供應。隨後，墨盒40到43的空氣室40c到43c分別膨脹。墨貯藏處40b到43b和噴墨頭23P中的供墨通道隨後受壓。
在時間T7，停止真空泵200的抽吸。在時間T7和T8之間，降低帽32使得它與列印頭23P分開。
在步驟210，在時間T8到T9之間，將列印頭23P從維護位置向左移動並且用刮擦片31刮擦列印頭表面(參考圖10D)。隨後降低刮擦片31到等待位置。
在時間T9停止在步驟120開始的由空氣泵55執行的壓縮空氣供應過程。
步驟180到210和160的過程是墨抽吸過程的過程。
同時，如果在步驟170判定為否，過程前進到步驟220。在步驟220，以與步驟180同樣的方式設定驅動馬達50的轉速。
在步驟230，以與步驟200同樣的方式開始空氣泵55的空氣供應。
在步驟240，以與步驟210同樣的方式用刮擦片31刮擦列印頭23P的頭部表面。
最後，下面描述使用噴墨印表機4和本實施例的維護方法所實現的效果。
在本實施例中，空氣泵55在墨抽吸過程中產生的空氣壓力P2設定得比空氣泵55在空氣排出過程中所產生的空氣壓力P1低。
這樣能夠最合適地分別為空氣排出過程和墨抽吸過程設定空氣壓力，即在空氣排出過程中需要較高空氣壓力，而在墨抽吸過程需要較低空氣壓力。
換言之，與在維護方法中兩個過程具有同樣的空氣壓力相比，不會產生以下缺點，例如在空氣排出過程中由於空氣壓力太低引起的在供墨通道中積累空氣的空氣排出不足或空氣排出需要過長的時間等。
另外，在墨抽吸過程中不會發生由於空氣壓力太高而發生從列印頭23P的不必要墨洩露。
在本實施例中，在空氣排出過程中根據空氣泵55的環境溫度和功率來控制空氣泵55的操作時間。即使溫度變化了或者作為空氣泵55安裝了不同的空氣泵，在空氣排出過程中從列印頭23P的供墨通道排出的空氣量也能夠一樣。
因此不會發生從列印頭23P排出的空氣不足或者由於排出過多空氣使得大量墨和空氣一起洩露。
在本實施例中，在空氣排出過程中將驅動空氣泵55的驅動馬達50的轉速設定在預定速度。這樣，驅動馬達50的轉速不會變得過大，但是如果在某個維護方法中驅動馬達50的轉速根據空氣泵55的環境溫度或功率變化時，驅動馬達50的轉速就會變得過大。因此這可以減少驅動馬達50產生的噪音。
在本實施例中，在墨抽吸過程中設定驅動馬達50的轉速使得空氣泵55產生的空氣壓力穩定在空氣壓力P2。
因此，當在墨抽吸過程中供墨通道在空氣壓力P2下受壓時，如圖10B到10D所示，墨從列印頭23P的噴嘴23n中合理地膨脹。
如果在維護方法中不調節空氣泵55所產生的空氣壓力，空氣壓力就不足以使得墨從噴嘴23n中膨脹出來或者膨脹得太厲害使得大量墨從噴嘴23n中洩露出來。但是，這裡不會發生這些情況。
因此，在本實施例中，能夠正確清理列印頭23P的底表面並且能夠防止噴嘴23n的堵塞和不必要的墨洩露。
在本實施例中，當在墨抽吸過程中的時間T7結束墨抽吸時，空氣泵55對供墨通道繼續施壓(參考圖14)。這樣在完成墨抽吸後如果帽32與列印頭23P分開，能夠防止墨進入列印頭23P的噴嘴23n中。也就是說，在完成墨抽吸後如果帽32與列印頭23P分開，墨不從噴嘴23n出口的附近消失。因此，在執行墨抽吸過程後總是能夠正確進行列印。
在時間T8和T9之間當刮擦片31進行刮擦時，空氣泵55對供墨通道繼續施壓(參考圖14)。這樣能夠防止附在噴嘴23n四周的其它顏色墨或空氣進入噴嘴23n。這樣就避免在列印中發生墨的混合或者缺少一些顏色。
在本實施例中，在空氣排出過程中的時間T1當開始空氣排出以清空空氣排出管28a1到a4時(當啟動空氣排出裝置時)，壓縮空氣供應單元13(壓縮空氣產生裝置)的空氣泵55已經正在加壓供墨通道(參考圖14)。
這能夠防止空氣從外部進入列印頭23P，或者與其它顏色混合的墨和已經從列印頭23P排出到空氣排出管28a1到a4的墨返回到列印頭23P中。
因此，在本實施例的空氣排出過程中不會發生墨玷汙。
在本實施例的壓縮空氣供應單元13中，放置在驅動馬達50下面的內部齒輪51的凸緣51a上只設有一個狹縫(參考圖8)。因此在空氣泵55的一次往復運動中編碼器62隻輸出一個脈衝信號。空氣泵55產生的空氣壓力脈衝範圍(空氣壓力在一個循環中的變化範圍)能夠較小。
換言之，如果在凸緣51a上有多個狹縫並且編碼器62在空氣泵55的一次往復運動中輸出多個信號，由於這些多個信號用來控制驅動馬達50的轉動，驅動馬達50的速度在空氣泵55的一次往復運動過程中保持恆定速度。當連杆54在這種情況下推空氣泵55時，空氣泵55產生的空氣壓力以脈衝方式變得較高。
與上面描述的情況相反，如果在凸緣51a上只設有一個狹縫並且編碼器62在空氣泵55的一次往復運動中只輸出一個信號，那麼與本實施例類似，在空氣泵55的一次往復運動中驅動馬達50的速度改變。當空氣泵55的負載較大時(當連杆54推空氣泵55時)，驅動馬達50的速度慢下來。當空氣泵55的負載較小時(當連杆54不推空氣泵55時)，驅動馬達50的速度增加。
由於在本實施例中當產生空氣壓力時(當連杆54推空氣泵55時)，驅動馬達50的速度慢下來，在那時所產生的空氣壓力脈衝最大值變得較小。因此，在本實施例中空氣泵55產生的空氣壓力脈衝波動能夠較小。
另外，如圖8所示，設定狹縫位置使得在偏心凸輪51b段的負載變得最小。每次轉動時速度波動能夠是可能情況下的最小。因此，能夠穩定空氣壓力。
因此，在本實施例中，墨不會由於空氣壓力的脈動從列印頭23的噴嘴23n中洩露出來或者不會進入噴嘴23n。
應該理解本發明不限於上面描述的實施例，並且在本發明的範圍內還可能有其它的改進和變化。
權利要求
1.一種噴墨印表機，包括墨盒，它們保存提供給列印頭的墨；和一個壓縮空氣產生裝置，它產生提供給墨盒的壓縮空氣，其中壓縮空氣產生裝置包括產生壓力為預定壓力P1的壓縮空氣的高壓模式，和產生壓力為P2的壓縮空氣的低壓模式，壓力P2比壓力P1低。
2.如權利要求1所述的噴墨印表機，進一步包括一個空氣排出裝置，它用壓縮空氣排出積累在供墨通道中的空氣；和一個墨抽吸裝置，它將墨從噴墨頭中抽出，其中當使用空氣排出裝置時，壓縮空氣產生裝置適合在高壓模式，當使用墨抽吸裝置時，壓縮空氣產生裝置適合在低壓模式來加壓墨。
3.如權利要求2所述的噴墨印表機，其中在操作壓縮空氣產生裝置時適合使用空氣排出裝置。
4.如權利要求2所述的噴墨印表機，其中在使用墨抽吸裝置時，壓縮空氣產生裝置至少在結束墨抽吸時加壓墨。
5.如權利要求2所述的噴墨印表機，其中壓縮空氣產生裝置由一個空氣泵和一個驅動空氣泵的驅動馬達構成，並且當使用空氣排出裝置時，驅動馬達的轉速保持在恆定速度，並且根據空氣泵的功率控制驅動馬達的驅動時間。
6.如權利要求5所述的噴墨印表機，其中根據驅動馬達轉速和空氣泵產生的空氣壓力之間的關聯特性確定空氣泵的功率。
7.如權利要求5所述的噴墨印表機，其中進一步根據空氣泵的環境溫度來控制驅動時間。
8.如權利要求5所述的噴墨印表機，其中在使用墨抽吸裝置時，根據空氣泵的功率控制驅動馬達的轉速。
9.如權利要求8所述的噴墨印表機，其中根據驅動馬達的轉速和空氣泵產生的空氣壓力之間的關聯特性確定空氣泵的功率。
10.如權利要求8所述的噴墨印表機，其中進一步根據空氣泵的環境溫度來控制轉速。
11.一種噴墨印表機的維護方法，包括以下步驟使用由空氣泵和驅動空氣泵的驅動馬達構成的壓縮空氣產生裝置排出積累在噴墨印表機供墨通道中的空氣；和將墨從噴墨印表機的列印頭中抽出，其中當進行空氣排出過程時，將壓縮空氣產生裝置產生的壓縮空氣的壓力設定在預定壓力P1，和當進行墨抽吸過程時，將壓縮空氣產生裝置產生的壓縮空氣的壓力設定在壓力P2來加壓墨，壓力P2比壓力P1低。
12.如權利要求11所述的噴墨印表機的維護方法，其中在空氣排出步驟，驅動馬達的轉速保持在恆速並且根據空氣泵的功率控制驅動馬達的驅動時間。
13.如權利要求12所述的噴墨印表機的維護方法，其中進一步根據空氣泵的環境溫度控制驅動時間。
14.如權利要求11所述的噴墨印表機的維護方法，其中在墨抽吸步驟，根據空氣泵的功率控制驅動馬達的轉速。
15.如權利要求14所述的噴墨印表機的維護方法，其中進一步根據空氣泵的環境溫度控制轉速。
全文摘要
一種噴墨印表機包括空氣排出裝置和墨抽吸裝置，其中空氣排出裝置利用壓縮空氣排出積累在供墨通道中的空氣，墨抽吸裝置將墨從噴墨頭中抽出，在噴墨印表機的維護方法中，當使用空氣排出裝置時，壓縮空氣在高壓模式；當使用墨抽吸裝置時，壓縮空氣在低壓模式。根據產生壓縮空氣的空氣泵功率和環境溫度來控制驅動空氣泵的驅動馬達的驅動時間和轉速。
文檔編號B41J2/175GK1519126SQ200410003
公開日2004年8月11日 申請日期2004年2月4日 優先權日2003年2月4日
發明者水野透 申請人:兄弟工業株式會社