专利名称：可维持打印头温度的打印设备与方法
技术领域：
本发明涉及一种用于打印设备的打印头的方法，特别是涉及一种在打印大量数据时可维持打印头温度的方法。
背景技术：
喷墨打印机是将一个图案所要的每个色点打印在一阵列上，该阵列为打印媒介所定义的特定位置，以形成所要打印的影像。换言之，将每个微小色点依据所定义的这些位置排列成该阵列。因此，整个打印的运作可被视为利用墨水来填充图案的色点位置。
喷墨打印机会喷出非常微小的墨滴到打印媒介上以印出色点。喷墨打印机通常包含一可移动的滑架以支撑单个或多个打印头，每个打印头都具有墨水喷嘴。该滑架在打印媒介的表面上来回移动，喷嘴则根据微计算机或其它控制器的指令以控制在适当的时间喷出墨滴，其中墨滴的施用时机则对应于所要打印影像的色点位置的图案。
彩色喷墨打印机普遍采用多个打印头，例如装设四个打印头在打印滑架上以产生不同的色彩。每个打印头含有不同颜色的墨水，通常使用青绿色、红色、黄色与黑色。这些基本颜色可藉由沉积墨滴在一色点位置上以产生所需颜色，也就是说，要合成某一颜色或产生较暗的颜色时，可藉由沉积多个不同基本颜色的墨滴在同一个色点位置。根据已被广为采用的光学原理，喷墨打印机就可以来套印两个或更多基本颜色以构成所需合成的色彩。
典型的喷墨打印头(亦即硅基体、结构建构在该基体上并且连接该基体)使用液态墨水(亦即将着色剂溶解或散布在溶液中)。该喷墨打印头具有一附属在打印头基体上精确排列的喷嘴阵列，其结合一个从墨水存储匣接收墨水的加热容室阵列。每个容室具有一个薄膜电阻，如已知的喷墨加热容室电阻，其装设于喷嘴的对面使墨水可聚集在该电阻与喷嘴之间。当电子打印脉冲加热该墨水加热容室电阻，靠近电阻的一小部份墨水会气化并从打印头喷出墨滴。适当排列的喷嘴形成一点阵列图案。适当地进行每个喷嘴的运作能够使打印头在纸上移动时将字体或图案打印在纸上。
打印质量在喷墨打印机领域是最重要的竞争考虑之一。由于从喷墨打印机输出的影像是由数千个各别的墨滴形成，影像的质量最终取决于每一个墨滴的质量与这些墨滴在打印媒介上的排列。不恰当的墨滴量是造成打印质量降低的原因之一。
墨滴量的变异会造成打印质量的下降并且会导致喷墨打印机无法发挥其最大效能。墨滴量会随打印头基体的温度而改变，这是因为墨水的黏性与打印脉冲驱动加热容室电阻时所蒸发的墨水量这两个特性会控制墨滴量随打印头基体的温度而改变。
墨滴量的变化一般发生在打印机启动、当周围温度改变时、以及当打印机输出改变时，例如从一般打印改变成全黑(black-out)打印时(即当打印机以墨点覆盖整页时)。
墨滴量的变异所导致打印质量的下降，进而使黑白字体的深度改变、灰阶影像的对比度改变以及影像的色彩浓度、色调与明亮度的变化。打印出的色彩浓度、色调与明亮度是由所有构成该色彩的主要颜色墨滴所决定。如果打印头基体的温度在打印整页的过程中上升或降低，则该页上方的色彩可能会与该页下方的色彩不同。故减少墨滴量的变异将可增进打印文字、图像与影像的质量。
正常来说，在室温下，喷墨打印头必须喷出足够大小的墨滴以形成良好的打印点。然而，已知的打印头在基体具有较高温度时会喷出带有过量墨水的墨滴而降低打印质量。过量的墨水会造成墨滴呈羽毛状或是使得印出的墨滴具有不同的颜色。减少墨滴量的变异将有助于解决这些问题。
喷墨匣内的墨水会随着加热容室的温度而改变喷出的墨水量。由于墨水、粒子动力的物理常数变化，以及因为基体温度会造成再装填的特性的改变，所以必须控制温度以保障稳定良好的影像打印质量。墨水匣基体温度可能会随周围温度、维护情况以及墨水匣的打印量而改变。
发明内容
因此本发明的主要目的是提供一种打印设备与方法，使得在打印大量数据时可维持打印头的温度，以解决上述的问题。
本发明提供一种打印设备，其包含一打印头、一数据转换器、一计数器、一存储器以及一打印头驱动电路，用于从多个喷嘴群中喷出墨水，该打印头包含一基体以及多个加热器，其设置在该基体上，用来加热该打印头中的墨水以产生气泡并经由相对应的喷嘴喷出墨水。该数据转换器用来转译原始数据成打印数据。该计数器用来计算传送到每个喷嘴群的打印数据总量值。该存储器用来存储对应于每个喷嘴群的打印数据总量值。以及该打印头驱动电路用来根据该数据转换器提供的打印数据与存储于该存储器中的打印数据总量值来产生对应于每个喷嘴群的打印讯号与非打印讯号，该打印讯号控制该加热器去产生足够的热能以从喷嘴喷出墨水去打印数据，而该非打印讯号控制该多个加热器去产生不足以从喷嘴喷出墨水的热能以提升墨水的温度。
本发明的优点为本发明根据存储于存储器中的打印数据总量产生打印与非打印脉冲，以每组喷嘴打印的数据量适当地维持打印头的温度。
图1为本发明打印设备的功能方块图。
图2示出了形成于打印头的多个喷嘴。
图3显示形成于打印头上的多个喷嘴的示意图。
图4显示本发明中非打印与打印脉冲的变化的讯号图。
图5为本发明的打印头驱动电路的详细功能方块图。
图6为图5中数据译码器的详细功能方块图。
图7为讯号多任务器与讯号产生器通讯的详细功能方决图。
图8为数据转换器、计数器及存储器彼此之间互相关联的详细图标。
图9为本发明中喷嘴组成的喷嘴群的打印数据流程图。
附图符号说明10打印设备12数据转换器14计数器16存储器18打印头20打印头驱动电路22数据译码器
24 讯号产生器24a-f次讯号产生器26 讯号多任务器26a-c次讯号多任务器28 缓冲器30 开关组件42 锁存器44 第一位移寄存器46 锁存器48 第二位移寄存器50 第一比较器52 锁存器54 第三位移寄存器56 第二比较器CLK 时钟讯号STROBE 闪频讯号N打印数据总量数值OUT1-OUTn输出讯号P1-Pn打印数据值表T11-T1n 比较结果T21-T2n 比较结果N1、n2 参考值DRIVE1-DRIVEn驱动讯号具体实施方式
请参阅图1。图1为本发明打印设备10的功能方块图。打印设备10包含一数据转换器12以将原始数据转换成打印数据并输出打印数据到打印头驱动电路20。该打印数据包含由“0”或“1”所组成的值。打印数据带有“0”值代表没有数据被打印，反之，打印数据带有“1”值则代表墨水将被打印至一位置上。打印头驱动电路20负责从数据转换器12接收打印数据并产生对应“0”值的非打印脉冲与对应“1”值的打印脉冲。打印头驱动电路20所产生的打印与非打印脉冲接着被传送到打印头18。
请参阅图2以及图3并对照图1。图2显示基体31、加热器33与喷嘴32的构造图，图3显示形成于打印头18上的多个喷嘴32。多个喷嘴32依据从打印头驱动电路20所接收到的打印与非打印脉冲喷出微小墨滴。如图2所示，打印头18另外包含多个加热器33以加热墨水，并在墨水中制造气泡以使墨水从相应的喷嘴32中喷出。当愈来愈多的墨水从每个喷嘴32或由喷嘴32所组成的喷嘴群34中喷出时，墨水的温度将会上升。为了弥补这个问题，本发明利用一计数器14来测量数据打印量。当数据转换器12传送打印数据到打印头驱动电路20时，数据转换器12同时也传送打印数据到计数器14。计数器14可根据制造商的设定以决定要计算每个喷嘴32所接收的打印数据量或是计算每个喷嘴群34所接收的打印数据量。在此可将彼此紧密靠近的多个喷嘴32视为一喷嘴群34。以下所披露的情况是假设计数器14计算喷嘴32所组成的每个喷嘴群34的打印数据量，并将各喷嘴群34所对应的打印数据总量的值存储于存储器16中。当数据转换器12输出一个具有“1”值的打印数据到由喷嘴32所组成的特定喷嘴群34中的一个喷嘴32时，计数器14读出存放于存储器16中的先前打印数据总量数值，接着增加该总量数值并将该增加过的总量数值存储于存储器16。另一方面，当数据转换器12输出一个具有“0”值的打印数据到由喷嘴32所组成的特定喷嘴群34中的一个喷嘴32时，计数器14读出存放于存储器16中的先前打印数据总量数值，接着减少该总量数值并将该减少过的总量数值存储于存储器16。
当打印头驱动电路20接收从数据转换器12传来指定到一特定喷嘴32的打印数据时，打印头驱动电路20会在存储器16中搜寻相对应的喷嘴群34的先前打印数据的总量数值。根据该总量数值，打印头驱动电路20接着决定传送到喷嘴32的打印或非打印脉冲特性，以下将详述此过程。当打印头驱动电路20驱动打印头18中的喷嘴32时，在存储器16中的相对应的打印数据总量数值也会被更新。
请参阅图4。图4显示本发明中非打印与打印脉冲的变化。每一种脉冲以六种变化情况为例。在左边的六个讯号是对应于打印数据为“0”值的非打印脉冲。相反地，右边的六个讯号是对应于打印数据为“1”值的打印脉冲。在每种情况下，讯号皆以能量的升序顺序排列。举例来说，非打印脉冲的第一个讯号没有传递能量给对应于特定喷嘴32的加热器33。另一方面，非打印脉冲的最后一个讯号则传递显著的能量给对应于特定喷嘴32的加热器33。打印头驱动电路20根据从存储器16读出的对应于特定喷嘴32的打印数据总量数值来选择打印与非打印脉冲。愈低的打印数据总量数值代表被选出的打印与非打印脉冲将具有愈多的能量，反之亦然。
请参阅图5。图5为本发明的打印头驱动电路20的详细功能方块图。打印头驱动电路20包含一数据译码器22，用来从数据转换器12接收选定的喷嘴32的打印数据，并将存储于存储器16中相对应的打印数据总量数值与多个参考值相比较，接着输出该数据与比对结果到多个讯号多任务器26上。数据译码器22从数据转换器12接收一闪频讯号STROBE以启动数据译码器22。数据译码器22也会接收打印数据以藉由选定的喷嘴32印出该打印数据，并且利用接收一时钟讯号CLK以同步化数据译码器22的运作。另外，数据译码器22还会从存储器16中读取对应于选定的喷嘴32的打印数据总量数值N。数据译码器22接着将打印数据总量数值N与至少一个参考值相比较，以决定讯号产生器24应产生打印或非打印脉冲。
请参阅图6并参照图5。图6为图5中数据译码器22的详细功能方块图。数据译码器22包含锁存器42、46与52，以及与其相对应的第一、第二与第三位移寄存器44、48与54。图6中所示的数据译码器22可在任何一段时间内控制喷嘴群34中所有的喷嘴32，而喷嘴32在此会被赋予从1到n的识别号码。在此范例中，喷嘴群34中的每个喷嘴32都由一个输入电源接点(powerpad)所控制，所有电源接点分别连接于打印数据值P1到Pn。藉由锁存器42打印数据值P1到Pn会一个接一个地转移到位移寄存器44中。同时，相对应的打印数据总量数值N会与两个参考值n1与n2相比较。此实施例中仅例示两个参考值n1与n2，参考值也不局限于两个，亦可视需要设定两个以上的比较值。第一与第二比较器50与56分别用于将打印数据总量数值N与两个参考值n1、n2相比较。在比较打印数据总量数值N与参考值n1之后，第一比较器50输出多个比较结果T11到T1n至第二位移寄存器48。锁存器46则用来一个接一个地将比较结果T11到T1n转移至第二位移寄存器48。其间，第二比较器56比较打印数据总量数值N与参考值n2并输出多个比较结果T21到T2n到第三位移寄存器54。锁存器52用来将比较结果T21到T2n一个接一个地转移至第三位移寄存器54。最后，第一、第二与第三位移寄存器44、48与54中的数据全部输出到相对应的讯号多任务器26。
请参阅图7并参照图5。图7为一个讯号多任务器26与讯号产生器24通讯的详细功能方块图。在图7所示的范例中，讯号产生器24是由多个次讯号产生器24a-24f所组成，每个讯号多任务器26是由次讯号多任务器26a-26c所组成。由于只有第一与第二比较器50与56被用与打印数据总量数值N作比较，所以只需要三个次讯号产生器24a-24c来产生三个可能的打印讯号。同样地，只需要三个次讯号产生器24d-24f来产生三个可能的非打印讯号。从次讯号产生器24a-24c所输出的三个打印讯号会传送到次讯号多任务器26a，由次讯号产生器24d-24f所输出的三个非打印讯号则会传送到次讯号多任务器26b。次讯号多任务器26a与次讯号多任务器26b的输出讯号是由第一与第二比较器50与56所产生的比较结果T11和T21所控制。接着，次讯号多任务器26c会用来根据相对应喷嘴32的打印数据数值P1以选择打印或被打印讯号。如此，三个次讯号多任务器26a-26c用来从六个次讯号产生器24a-24f中选出一个输出讯号OUT1。
请再参阅图5。打印头驱动电路20各自独立地驱动打印头18上的每个喷嘴32。以下叙述将使用喷嘴32打印数据数值P1作为控制每个独立的喷嘴32的范例。数据译码器22输出比较结果值T11和T21以及打印数据数值P1到对应于所选定喷嘴32的讯号多任务器26以选择从讯号产生器24所输出的输出讯号OUT1。然后输出讯号OUT1会先经过一缓冲器28再传送到开关组件(例如MOS晶体管)30。开关组件30接着传送一驱动讯号DRIVE1到打印头18以控制所选定的喷嘴32。
请参阅图8。图8显示数据转换器12、计数器14及存储器16彼此之间互相关联的详细图标。数据转换器12传送每个喷嘴32或由喷嘴32所组成的喷嘴群34的打印数据讯息到计数器14上。在收到由数据转换器12所传来的打印数据讯息之后，计数器14先读取存放于存储器16中的先前打印数据总值N。接着，计数器14会根据打印数据值以增加或减少相对应的打印数据总值N，并将更新值存回到存储器16。如先前所述，当打印数据值为“0”时，计数器14先减少打印数据总值N，再将该被减少的值存回到存储器16。然而，若先前的打印数据总值N已小于一预设的低边界值时，该打印数据总值N将不再被减少。同样地，当打印数据值为“1”时，计数器14先增加打印数据总值N，再将该被增加的值存回到存储器16。若先前的打印数据总值N已超过一预设的高边界值时，该打印数据总值N将不再增加。所以利用计数器14亦可判断一特定喷嘴32上次被用于打印数据的时间。若喷嘴32在一预设期间内一直都没有被使用，则对应于该喷嘴32的打印数据总值N就会被重设为一默认值，这是因为使用于该喷嘴32上的墨水温度已被冷却了。
请参阅图9。图9为一流程图用以阐明本发明中喷嘴32组成的喷嘴群34的打印数据流。以下将说明流程图中的各步骤。
步骤100选定的喷嘴群34中的各喷嘴32开始启动打印数据的程序；步骤102利用数据转换器12转换打印数据；步骤104从存储器16中读取对应于喷嘴群34中现行喷嘴32的打印数据总量数值。接着同时执行步骤106与步骤114；步骤106判断打印数据值是否等于“1”，若是，则进行步骤108；否则进行步骤110；步骤108由于打印数据值等于“1”，因此增加打印数据总量数值；进行步骤112；步骤110由于打印数据值等于“0”，因此减少打印数据总量数值；步骤112存储打印数据总量更新数值到存储器16；进行步骤118；步骤114将对应于现行喷嘴32的打印数据总量数值与多个参考值相比较；步骤116存储打印数据与比较结果于位移寄存器44、48及54中；步骤118判断现行喷嘴32是否具有等于n的识别数值。换句话说，即为判断现行喷嘴32是否为所选定喷嘴群34中的最后喷嘴；若是，则进行步骤120；否则回到步骤104就下一个所选定喷嘴群34中的喷嘴32去重复执行以上程序；步骤120利用讯号产生器24与讯号多任务器26来选择用于喷嘴群34中每个喷嘴32的驱动脉冲；步骤122以选定的驱动脉冲驱动喷嘴群34中的喷嘴32；步骤124判断打印程序是否结束；若是，则进行步骤126；若否，则进行步骤102，以驱动下一个喷嘴群34去打印；步骤126结束。
总而言之，本发明的打印设备10不需要温度感应器来维持打印头18中墨水的温度。取而代之的是以计数器14根据已打印数据的数量去计算喷嘴群34中的各喷嘴32的打印数据总量数值。接着根据该打印数据总量数值去选择打印与非打印脉冲不同的能量等级，以确保墨水温度可维持在一适当的温度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种打印设备，其包含一打印头，用于从多个喷嘴群中喷出墨水，该打印头包含一基体；以及多个加热器，设置在该基体上，用来加热该打印头中的墨水以产生气泡，并经由相对应的喷嘴喷出墨水；一数据转换器，用来转译原始数据成打印数据；一计数器，用来计算传送到每个喷嘴群的打印数据总量值；一存储器，用来存储对应于每个喷嘴群的打印数据总量值；以及一打印头驱动电路，用来根据该数据转换器提供的打印数据与存储于该存储器中的打印数据总量值来产生对应于每个喷嘴群的打印讯号与非打印讯号，该打印讯号控制该加热器去产生足够的热能以从喷嘴喷出墨水去打印数据，而该非打印讯号控制该多个加热器去产生不足以从喷嘴喷出墨水的热能以提升墨水的温度。
2.如权利要求1所述的打印设备，其中每个喷嘴群由单一的喷嘴所组成。
3.如权利要求1所述的打印设备，其中每个喷嘴群由多个喷嘴所组成。
4.如权利要求3所述的打印设备，其中每个喷嘴群的多个喷嘴以彼此邻接的方式设置。
5.如权利要求1所述的打印设备，其中该打印头驱动电路包含一讯号产生器，用来产生多个具有独特能量值的打印讯号与非打印讯号；一比较器，用来将存储于存储器中的打印总量值与多个参考值相比较；以及一选择器，用来选择由该讯号产生器所产生的打印讯号或非打印讯号，并根据由该比较器所提供的比较结果将数据传送到相对应的喷嘴群。
6.如权利要求1所述的打印设备，其中该计数器在每个打印讯号被传送到喷嘴群时，增加对应于每个喷嘴群的打印数据总量值。
7.如权利要求1所述的打印设备，其中对应于每个喷嘴群的打印数据总量值在每个打印讯号被传送到喷嘴群时，若该打印数据总量值大于一预设临界值时，则该打印数据总量值保持不变。
8.如权利要求1所述的打印设备，其中该计数器在每个非打印讯号被传送到喷嘴群时，减少对应于每个喷嘴群的打印数据总量值。
9.如权利要求1所述的打印设备，其中若对应于每个喷嘴群的打印数据总量值在一预设期间内没有打印讯号被传送到该喷嘴群时，则重新设定该打印数据总量值。
10.一种用于加热一打印设备中的打印头的方法，该打印设备包含一打印头，用于从多个喷嘴群中喷出墨水，该打印头包含一基体；以及多个加热器，设置在该基体上，用来加热在该打印头中的墨水以产生气泡，并经由相对应的喷嘴喷出墨水；该方法包含转译原始数据成打印数据；计算被传送到每个喷嘴群的打印数据总量值；存储跟每个喷嘴群相对应的打印数据总量值；以及根据被转译的打印数据与被存储的打印数据总量值来产生对应于每个喷嘴群的打印讯号与非打印讯号，该打印讯号控制该加热器去产生足够的热能以从喷嘴喷出墨水去打印数据，而该非打印讯号控制加热器去产生不足以从喷嘴喷出墨水的热能以提升墨水的温度。
11.如权利要求10所述的方法，其中每个喷嘴群由单一的喷嘴所组成。
12.如权利要求10所述的方法，其中每个喷嘴群由多个喷嘴所组成。
13.如权利要求12所述的方法，其中每个喷嘴群的多个喷嘴彼此邻接。
14.如权利要求10所述的方法，其还包含产生多个具有独特能量值的打印讯号与非打印讯号；将存储于存储器中的打印总量值与多个参考值相比较；以及根据比较结果选择、传送打印讯号或非打印讯号传送至相对应的喷嘴群。
15.如权利要求10所述的方法，其还包含在每个打印讯号被传送到喷嘴群时，增加对应于每个喷嘴群的打印数据总量值。
16.如权利要求10所述的方法，其还包含当对应于每个喷嘴群的打印数据总量值在每个打印讯号在传送到喷嘴群时，若该打印数据总量值大于一预设临界值时，则保持该打印数据总量值不变。
17.如权利要求10所述的方法，其还包含当每个非打印讯号被传送到喷嘴群时，减少对应于每个喷嘴群的打印数据总量值。
18.如权利要求10所述的方法，其还包含当对应于每个喷嘴群的打印数据总量值在一预设期间内没有打印讯号被传送到该喷嘴群时，则重新设定该打印数据总量值。
全文摘要
一种打印设备，其包含一打印头、一数据转换器、一计数器、一存储器以及一打印头驱动电路，打印头包含一基体以及多个加热器，其设置在基体上，用来加热打印头中的墨水使得对应的喷嘴喷出墨水。数据转换器用来转译原始数据成打印数据。计数器在计算传送到每个喷嘴群的打印数据总量值后，将该值存储于存储器。打印头驱动电路则根据打印数据与打印数据总量值来产生对应于每个喷嘴群的打印讯号与非打印讯号，打印讯号控制加热器产生足够热能以从喷嘴喷出墨水，而非打印讯号控制多个加热器产生不足以从喷嘴喷出墨水的热能以提升墨水温度。
文档编号B41J2/05GK1603111SQ2004100833
公开日2005年4月6日 申请日期2004年9月30日 优先权日2003年10月3日
发明者黄建志, 李俊仁 申请人:明基电通股份有限公司