专利名称：用于测试打印头喷嘴的装置和方法
技术领域：
本发明总的发明构思涉及图像形成装置，尤其涉及一种通过感测电容器的电压或者计算电容器的电压变化率、来测试全页宽度打印机中的打印头喷嘴的装置和方法，其中电容器用于稳定提供给打印头来驱动喷嘴的电力电压。
背景技术：
通常，为了在图1所示的常规打印头中检测喷嘴的异常状况或者有缺陷的喷嘴，使用额外的部件或电路，如用于感测喷嘴驱动电路的工作状态的光传感器。否则，在打印头制造过程中执行额外的过程来测试打印头的喷嘴。
因此，在前一种情况下，打印头的制造成本高，而在后一种情况下，打印头的制造过程变得复杂，并且其制造时间增加。
发明内容
本发明总的发明构思提供一种通过感测电容器电压或者计算电容器电压变化率来测试打印头喷嘴的装置和方法，其中电容器用于稳定电源单元的电压，电源单元向打印头提供电力来驱动喷嘴。
本发明总的发明构思的其他方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，并且将通过描述部分地变得明显，或者可以通过本发明总的发明构思的实践习得。
本发明总的发明构思的上述和/或其他方面可以通过提供一种用于测试打印头喷嘴的装置来实现，该装置包括电源单元，用于向打印头提供电力；电容器，用于稳定提供给打印头的电力电压；电压感测单元，用于感测电容器的电压；喷嘴测试单元，用于使用所感测的电压测试喷嘴，来检测喷嘴的异常状况；和控制单元，用于控制电源单元和喷嘴的驱动。
当所感测的电压大于预定电压时，控制单元可以输出第一控制信号来停止向打印头提供电力，并且当输出第一控制信号之后经过了预定时间段时，输出第二控制信号来控制喷嘴的驱动。
喷嘴测试单元可以包括电压输入单元，用于接收驱动喷嘴之前和之后感测的电容器电压；和缺陷喷嘴检测单元，用于使用所接收的电压检测喷嘴的异常状况。
缺陷喷嘴检测单元可以使用驱动喷嘴之前感测的电压与驱动喷嘴之后感测的电压之间的差，来检测喷组的异常状况。
如果在驱动喷嘴之前感测的电压与驱动喷嘴之后感测的电压之间的差大于临界值，则缺陷喷嘴检测单元可以检测喷嘴的异常状况。
本发明总的发明构思的上述和/或其他方面可以通过提供一种用于测试打印头喷嘴的装置来实现，该装置包括电源单元，用于向打印头提供电力；电容器，用于稳定提供给打印头的电力电压并且将电压输出至打印头；变化率计算单元，用于感测电容器的电压来计算电压的变化率；和缺陷喷嘴检测单元，用于使用所计算的电压变化率来检测喷嘴的异常状况。
变化率计算单元可以通过感测在驱动喷嘴期间电容器的电压，来计算电压变化率。
缺陷喷嘴检测单元可以通过确定所计算的变化率的斜度是否大于临界斜度，来检测喷嘴的异常状况。
本发明总的发明构思的上述和/或其他方面可以通过提供一种用于测试图像形成装置的打印头喷嘴的方法来实现，该装置包括用于稳定提供给打印头的电力电压的电容器，该方法包括向打印头提供电力；当电容器的电压大于预定电压时，停止提供电力；测量在驱动喷嘴之前和驱动喷嘴之后电容器的电压；以及使用所测量的电压，确定喷嘴是否处于异常状况。
所述确定步骤可以包括确定在驱动喷嘴之前测量的电压与驱动喷嘴之后测量的电压之间的电压差是否大于临界电压；以及如果电压差大于临界电压，则确定该喷嘴处于异常状况。
本发明总的发明构思的上述和/或其他方面可以通过提供一种其上实现有用于执行上述方法的计算机程序的计算机可读介质来实现。
本发明总的发明构思的上述和/或其他方面可以通过提供一种用于测试图像形成装置的打印头喷嘴的方法来实现，该装置包括用于稳定提供给打印头的电力电压的电容器，该方法包括向打印头提供电力；当电容器的电压大于预定电压时，停止提供电力；通过驱动打印头中的喷嘴，测量电压变化率；以及使用所测量的变化率，确定喷嘴是否处于异常状况。
所述确定步骤可以包括比较所测量的变化率的斜度与临界斜度；以及当所测量的变化率的斜度大于临界斜度时，确定该喷嘴处于异常状况。
本发明总的发明构思的上述和/或其他方面可以通过提供一种其上实现有用于执行上述方法的计算机程序的计算机可读介质来实现。
本发明总的发明构思的上述和/或其他方面可以通过提供一种图像形成装置来实现，该装置包括电源单元；具有一个或多个喷嘴的打印头；连接在电源单元与打印头之间的电容器，用于向打印头提供电压；和确定单元，用于根据电容器的电压变化，确定打印头的异常状况。
本发明总的发明构思的上述和/或其他方面可以通过提供一种图像形成装置来实现，该装置包括电源单元，用于生成电力；具有一个或多个喷嘴的打印头；连接在电源单元与打印头之间的电容器单元，用于向打印头提供电力电压；连接在电源单元与电容器单元之间的开关单元，用于根据电容器单元的电压，有选择地向电容器提供电力；确定单元，用于检测电容器单元的电压变化，以及根据电容器电压相对于预定时间段的变化，确定打印头的一个或多个喷嘴的异常状况；和控制单元，用于根据电容器的电压变化，控制开关单元和打印头。
通过下面结合附图对实施例的描述，本发明总的发明构思的这些和/或其他方面和优点将变得清楚且更容易理解，其中图1是示出传统打印头的透视图；图2是根据本发明总的发明构思的实施例的、用于测试打印头喷嘴的装置的框图；图3A、3B和3C是示出图2的装置中的电容器电压的时间变化的图；图4是示出图2的装置的电路图；图5A和5B是示出根据本发明总的发明构思的实施例的、测试喷嘴的方法的流程图；
图6A和6B是示出根据本发明总的发明构思的实施例的、测试一组喷嘴的方法的流程图；以及图7A和7B是示出根据本发明总的发明构思的实施例的、测试喷嘴的方法的流程图。
具体实施例方式
下面将详细参照本发明总的发明构思的实施例，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终指代相同的元件。下面描述实施例，以便参照
本发明总的发明构思。
图2是示出根据本发明总的发明构思的实施例的、用于测试打印头喷嘴的装置的框图。喷嘴测试装置与打印头220结合使用，并且包括电源单元200、电容器210、电压感测单元230、电压输入单元240、变化率计算单元250、缺陷喷嘴检测单元260和控制单元270。电压感测单元230、电压输入单元240和变化率计算单元250可以称为检测单元，用于检测其电压变化。检测单元和控制单元270可以称为确定单元，用于确定打印头的状况。
电源单元200向打印头220提供电力来驱动打印头220上形成的一个或多个喷嘴(未示出)。电容器210连接在电势和连接电源单元200与打印头220的线之间，用于稳定电源单元200的电压来补偿暂时压降，并且控制电源单元200向打印头220传送恒定电力，这是因为电源单元200的电压相对于预期或要求电压的变化不超过+/-2％。打印头220包括加热器223和第二开关226。加热器223被置于墨盒或打印头的层(layer)中，以响应于电源单元220提供的电力产生热量，从而将墨通过喷嘴喷射到打印介质上。
第二开关226根据从控制单元270输出的控制信号，开关(接通和关断)加热器223。电压感测单元230感测电容器270的经稳定的电压。电压感测单元230包括分压单元233和模数转换器(ADC)236。分压单元233包括多个电阻，用来对由电容器210稳定的电压进行分压并输出。ADC236将分压单元233输出的电压的模拟值转换成数字值。电压输入单元240接收在驱动打印头220中的喷嘴的加热器223之前和之后转换的数字电压(即，数字值)。然后，变化率计算单元250接收在驱动加热器223之前和之后在ADC236中转换的数字电压，并且计算电压的变化率。
缺陷喷嘴检测单元260通过确定在驱动加热器223之前和之后的数字电压之间的电压差是否大于临界电压，来检测喷嘴的异常状况。当从电压输入单元240接收的电压差大于临界电压时，缺陷喷嘴检测单元260确定喷嘴处于正常状况。
此外，缺陷喷嘴检测单元260通过评估变化率计算单元250中计算的电压变化率的斜度是否大于临界斜度，来检测喷嘴的状况。不同的是，当变化率计算单元250中计算的电压变化率的斜度小于临界斜度时，缺陷喷嘴检测单元260确定喷嘴处于正常状况。
第一开关280位于电源单元200与电容器210和打印头220的接点之间，响应于从控制单元270输出的控制信号，来操作以便控制电源单元200向打印头220提供电力。
控制单元270响应于缺陷喷嘴检测单元260的检测结果，控制电源单元200和加热器223的驱动，以控制打印头220。控制单元270接收来自ADC的数字电压，以在驱动打印头220之前确定打印头是否被短路。
图3A、3B和3C是示出图2的随时间变化的电容器210的电压的图。图4是示出图2的装置的电路图的视图。
参照图3A-图4，当第一开关280闭合时，电容器210根据下面等式被充电[等式1]v(t)=Vph(1-ϵ1Rload×C×t)]]>其中v(t)是电容器210在时间t的电压，Vph是从电源单元200提供的电压，Rload是电阻器410的电阻，而C是电容器210的电容。
当第一开关280断开时，电容器210根据下面等式被放电[等式2]v(t)=Vph×ϵ1Rload×C×t)]]>图3A是示出当打印头220中的喷嘴1和2处于异常状况时，随时间变化的电容器210的电压的图。
当打印头中包含的墨盒(cartridge)没有被短路时，电容器210根据等式1被充电，直到时间Td_ON为止。尽管在时间T1和T2之间驱动喷嘴1，并且在时间T3和T4之间驱动喷嘴2，但由于喷嘴1和2都处于异常状况，因此根据等式2，出现电容器210的自然放电。
图3B是示出当喷嘴1和2处于正常状况时，随时间变化的电容器210的电压的图。
当在时间T1和T2之间驱动喷嘴1且在时间T3和T4之间驱动喷嘴2时，电容器210被强制放电。因此，在驱动喷嘴1和2之前和之后电容器210的电压之间的电压差变得较大。
图3C是示出当喷嘴1处于正常状况而喷嘴2处于异常状况时，随时间变化的电容器210的电压的图。
在时间T1和T2之间驱动喷嘴1以强制电容器210放电，因此，在驱动喷嘴1和2之前和之后电容器210的电压之间的电压差变得较大。然而，即使在时间T3和T4之间驱动喷嘴2，由于喷嘴2处于异常状况，因此出现电容器210的自然放电。
图5A和5B是示出根据本发明总的发明构思的实施例的、测试打印头喷嘴的方法的视图。
首先，在操作500中，电源单元驱动打印头。在操作500中，由于电源单元的电压相对于预期或要求电压的变化不会超过+/-2％，因此用于测试一个或多个喷嘴的装置包括用来补偿电源单元的暂时压降并且控制电源单元向打印头传送恒定电力的电容器。
在操作510中，确定电容器的电压是否大于预定电压。
在操作511中，如果在操作510中电容器的电压不大于预定电压，则认为墨盒被短路。
在操作512中，电源单元停止驱动打印头。然后，在操作570中，强制电容器放电。
在操作515中，如果在操作510中电容器的电压大于预定电压，则电源单元停止驱动打印头。
在操作515之后，在操作520中，确定是否经过了时间Td_OFF。
在操作525中，如果在操作520中确定经过了时间Td_OFF，则感测电容器的电压Vrd_S1。
然后，在操作530中，驱动要测试的喷嘴。喷嘴可以是打印头的单个喷嘴。
在操作535中，感测电容器的电压Vrd_S2。
在操作540中，检查电压Vrd_S1与Vrd_S2之间的电压差Vd是否大于临界电压Vth_S。
在操作545中，如果在操作540中电压差Vd大于临界电压Vth_S，则确定所测试的喷嘴处于正常状况。操作540和545中的电压差Vd对应于图3B中的间隔(T1，T2)、图3B中的间隔(T3，T4)以及图3C中的间隔(T1，T2)中的电压差。
在操作550中，如果在操作540中电压差Vd小于临界电压Vth_S，则确定所测试的喷嘴处于异常状况。操作540和550中的电压差对应于图3A中的间隔(T1，T2)、图3A中的间隔(T3，T4)以及图3C中的间隔(T3，T4)中的电压差。
在操作555中，检查是否测试了打印头的所有喷嘴。
在操作560中，如果在操作555中确定并不是所有喷嘴都已测试，则设置其他喷嘴来进行测试，并且对于其他喷嘴重复操作525到555。
在操作570中，如果在操作555中确定所有喷嘴都已测试，则强制电容器放电。
图6A和6B是示出根据本发明总的发明构思的实施例的、用于测试一组喷嘴的方法的流程图。
首先，在操作600中，电源单元驱动打印头。在操作600中，由于电源单元的电压相对于预期或要求电压的变化不会超过+/-2％，因此用于测试喷嘴的装置包括用来补偿电源单元的暂时压降并且控制电源单元向打印头传送恒定电力的电容器。
在操作610中，确定电容器的电压是否大于预定电压。
在操作611中，如果在操作610中电容器的电压不大于预定电压，则认为墨盒被短路。
在操作612中，电源单元停止驱动打印头。然后，在操作670中，强制电容器放电。
在操作615中，如果在操作610中电容器的电压大于预定电压，则电源单元停止驱动打印头。在操作615之后，在操作620中，确定是否经过了时间Td_OFF。
在操作630中，如果在操作620中确定经过了时间Td_OFF，则感测电容器的电压Vrd_M1。
在操作631中，驱动要测试的组Ng中的喷嘴。打印头中的喷嘴可以被编组为预定数目的组，每个组包括预定数目的喷嘴，并且要测试的第一组喷嘴具有索引1，其作为Ng的值被设为1。
在操作632中，感测电容器的电压Vrd_M2。
在操作640中，检查电压Vrd_M1与Vrd_M2之间的电压差Vd是否大于临界电压Vth_H。
在操作645中，如果在操作640中确定电压差Vd大于临界电压Vth_H，则确定索引为1的所测试的组Ng中的喷嘴处于正常状况。
在操作650中，如果在操作640中确定电压差Vd不大于临界电压Vth_H，则检查电压差Vd是否大于临界电压Vth_L。
在操作651中，如果在操作650中确定电压差Vd大于临界电压Vth_L，则确定所测试的组Ng中的一个和多个喷嘴可能处于异常状况。
在操作652中，如果在操作650中确定电压差Vd不大于临界电压Vth_L，则确定所测试的组Ng中的若干喷嘴处于异常状况。
在操作645、651或652之后，在操作660中，检查是否测试了所有喷嘴组Ng。
在操作665中，如果在操作660中确定并不是所有喷嘴组Ng都已测试，则将喷嘴组Ng的索引加1，并且对下一喷嘴组Ng+1重复操作630到652。
如果在操作660中确定所有喷嘴组Ng都已测试，则在操作670中强制电容器放电。
图7A和7B是示出根据本发明总的发明构思的另一实施例的、用于测试喷嘴的方法的流程图。
首先，在操作700中，向打印头提供电力。在操作700中，由于电源单元的电压相对于预期或要求电压的变化不会超过+/-2％，因此用于测试一个或多个喷嘴的装置包括用来补偿电源单元的暂时压降并且控制电源单元向打印头传送恒定电力的电容器。
在操作710中，检查电容器的电压是否大于预定电压。
在操作711中，如果在操作710中电容器的电压不高于预定电压，则认为墨盒被短路。
在操作712中，电源单元停止向打印头供应电力。
在操作715中，如果在操作710中电容器的电压大于预定电压，则电源单元停止驱动打印头。
在操作720中，检查是否经过了时间Td_OFF。
在操作725中，如果在操作720中确定经过了时间Td_OFF，则驱动要测试的喷嘴。
在操作730中，在驱动正被测试的喷嘴的同时，感测电容器的电压。
在操作740中，检查所计算的电容器的变化率的斜度是否小于临界斜度。
在操作741中，如果在操作740中确定所计算的电容器的变化率的斜度小于临界斜度，则认为所测试的喷嘴处于正常状况。
在操作742中，如果在操作740中确定所计算的电容器的变化率的斜度不小于临界斜度，则认为所测试的喷嘴处于异常状况。
在操作741或742之后，在操作750中，检查是否测试了所有喷嘴。
如果在操作750中确定并不是所有喷嘴都已测试，则在操作755中驱动要测试的另一喷嘴，并且重复操作725到750。
如果在操作750中确定所有喷嘴都已测试，则在操作770中强制电容器放电。
上述方法也可以实现为在包括所有数据处理装置的计算机的可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是任何可以存储以后可以由计算机系统读取的程序或数据的数据存储设备。计算机可读记录介质的例子包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、硬盘、软盘、闪存、光数据存储设备等等。
根据本实施例，通过感测电容器的电压或者计算电容器的电压变化率，来测试打印头的喷嘴，电容器用于稳定提供给打印头的、用来驱动喷嘴的电力电压。
因此，可以防止打印头的机械故障或损坏，并且可以更安全地使用具有打印头的图像形成装置。由于除了两个电阻器外不使用额外的装置就可以检测喷嘴或者喷嘴组的异常状况，因此可以降低打印头的制造成本。此外，在打印头制造过程中不需要额外的测试喷嘴的过程，从而减少了制造时间。
此外，由于可以容易地检测喷嘴的异常状况，因此可以用设定(set)的方式补偿有缺陷的喷嘴，从而提高打印质量。
尽管示出且描述了本发明总的发明构思的几个实施例，但本领域技术人员应当理解，在不背离本发明总的发明构思的原理和精神的前提下，可以对这些实施例进行修改，本发明的范围由权利要求书及其等效物限定。
权利要求
1.一种用于测试打印头喷嘴的装置，包括电源单元，用于向打印头提供电力；电容器，用于稳定提供给打印头的电力电压；电压感测单元，用于感测电容器的一个或多个电压；喷嘴测试单元，用于使用所感测的电压测试喷嘴，以便检测喷嘴的异常状况；和控制单元，用于控制电源单元和喷嘴。
2.如权利要求1所述的装置，其中，当所感测的一个或多个电压大于预定电压时，控制单元输出第一控制信号来停止向打印头提供电力，并且当输出第一控制信号之后经过了预定时间段时，输出第二控制信号来控制喷嘴的驱动。
3.如权利要求2所述的装置，其中，喷嘴测试单元包括电压输入单元，用于接收驱动喷嘴之前和之后感测的电容器电压；和缺陷喷嘴检测单元，用于使用输入电压检测喷嘴的异常状况。
4.如权利要求3所述的装置，其中，缺陷喷嘴检测单元使用驱动喷嘴之前感测的电压与驱动喷嘴之后感测的电压之间的差，来检测喷嘴的异常状况。
5.如权利要求4所述的装置，其中，如果在驱动喷嘴之前感测的电压与驱动喷嘴之后感测的电压之间的差大于临界值，则缺陷喷嘴检测单元检测喷嘴的异常状况。
6.一种用于测试打印头喷嘴的装置，包括电源单元，用于向打印头提供电力；电容器，用于稳定提供给打印头的电力电压并且将电压传送给打印头；变化率计算单元，用于感测电容器的电压以便计算电容器电压的变化率；和缺陷喷嘴检测单元，用于使用所计算的电压变化率来检测喷嘴的异常状况。
7.如权利要求6所述的装置，其中，变化率计算单元通过感测在驱动喷嘴期间电容器的电压，来计算电压变化率。
8.如权利要求6所述的装置，其中，缺陷喷嘴检测单元通过确定所计算的变化率的斜度是否大于临界斜度，来检测喷嘴的异常状况。
9.一种用于测试图像形成装置的打印头喷嘴的方法，该装置包括用于稳定提供给打印头的电力电压的电容器，该方法包括向打印头提供电力；当电容器的电压大于预定电压时，停止提供电力；在驱动喷嘴之前和驱动喷嘴之后测量电容器的电压；以及使用测量的电压，确定喷嘴是否处于异常状况。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述确定喷嘴是否处于异常状况的步骤包括确定在驱动喷嘴之前测量的电压与驱动喷嘴之后测量的电压之间的电压差是否大于临界电压；以及如果电压差大于临界电压，则确定该喷嘴处于异常状况。
11.一种其上实现有计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序用于执行包括如下步骤的方法向打印头提供电力；当电容器的电压大于预定电压时，停止提供电力；在驱动喷嘴之前和驱动喷嘴之后测量电容器的电压；以及使用所测量的电压，确定喷嘴是否处于异常状况。
12.一种用于测试图像形成装置的打印头喷嘴的方法，该装置包括用于稳定提供给打印头的电力电压的电容器，该方法包括向打印头提供电力；当电容器的电压大于预定电压时，停止提供电力；通过驱动打印头中的喷嘴，测量电压变化率；以及使用所测量的变化率，确定喷嘴是否处于异常状况。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述确定喷嘴是否处于异常状况的步骤包括比较所测量的变化率的斜度与临界斜度；以及当所测量的变化率的斜度大于临界斜度时，确定该喷嘴处于异常状况。
14.一种其上实现有计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序用于执行包括如下步骤的方法向打印头提供电力；当电容器的电压大于预定电压时，停止提供电力；通过驱动打印头中的喷嘴，测量电压变化率；以及使用所测量的变化率，确定喷嘴是否处于异常状况。
15.一种图像形成装置，包括电源单元；具有一个或多个喷嘴的打印头；连接在电源单元与打印头之间的电容器，用于向打印头提供电压；和确定单元，用于根据电容器的电压变化，确定打印头的异常状况。
16.如权利要求15所述的装置，其中，电压变化是在驱动一个或多个喷嘴之前的电压与驱动一个或多个喷嘴之后的电压之间的差。
17.如权利要求15所述的装置，其中，电压变化是相对于与打印头的一个或多个喷嘴的驱动周期对应的时间段的电压变化。
18.如权利要求15所述的装置，其中，电压变化是电压相对于时间变化的变化率。
19.如权利要求15所述的装置，其中，电压变化包括强制放电和自然放电中的一个。
20.如权利要求19所述的装置，其中，确定单元根据强制放电确定打印头的异常状况，并且根据自然放电确定打印头的正常状况。
21.如权利要求15所述的装置，还包括连接在电源单元与电容器之间的开关，用于根据电压变化，有选择地向电容器提供电力。
22.一种图像形成装置，包括电源单元，用于生成电力；具有一个或多个喷嘴的打印头；连接在电源单元与打印头之间的电容器单元，用于向打印头提供电力电压；连接在电源单元与电容器单元之间的开关单元，用于根据电容器单元的电压变化，有选择地向电容器提供电力；确定单元，用于检测电容器单元的电压变化，以及根据电容器电压相对于预定时间段的变化，确定打印头的一个或多个喷嘴的异常状况；和控制单元，用于根据电容器的电压变化，控制开关单元和打印头。
全文摘要
本发明提供一种用于测试打印头喷嘴的装置和方法，包括电源单元，用于向打印头提供电力；电容器，用于稳定电源单元的电压，使得电源单元向打印头提供恒定电力；电压感测单元，用于感测电容器的电压；喷嘴测试单元，用于使用所感测的电压测试喷嘴，以便检测喷嘴的异常状况；和控制单元，用于控制电源单元和喷嘴的驱动。
文档编号B41J29/38GK1935518SQ200610159508
公开日2007年3月28日 申请日期2006年9月25日 优先权日2005年9月23日
发明者金政焕 申请人:三星电子株式会社